CN105452436B

CN105452436B - 核酸扩增器件、核酸扩增装置以及核酸扩增方法

Info

Publication number: CN105452436B
Application number: CN201480043917.8A
Authority: CN
Inventors: 橘宏明; 涩谷章吾; 岩本成正; 民谷荣一; 斋藤真人; 辻幸司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: CN105452436A; JP6257630B2; US10173182B2; EP3031898B1; EP3031898A1; JPWO2015019626A1; WO2015019626A1; WO2015019522A1; US20160199840A1; EP3031898A4

Abstract

核酸扩增器件(1)具备：导入部(120)，含有靶核酸的反应溶液被导入到该导入部(120)；核酸扩增反应部(110)，存在温度不同的至少两个以上的温度区域，并且对被导入到导入部(120)的反应溶液中含有的靶核酸进行扩增；以及流路(100)，被设置成往返或周期性地经过至少两个以上的温度区域，并且该流路(100)具有利用毛细管力来输送所述反应溶液的毛细管力运输机构。

Description

核酸扩增器件、核酸扩增装置以及核酸扩增方法

技术领域

本发明涉及核酸扩增器件、以及采用了该核酸扩增器件的核酸扩增装置以及核酸扩增方法。

背景技术

核酸扩增器件是用于使作为试样的靶核酸扩增的器件，例如针对包含有靶核酸的反应溶液(反应流体)通过反复进行所希望的温度变化，来使靶核酸扩增。

并且，作为加快针对反应溶液的温度变化的方法，采用微流体器件是众所周知的。微流体器件是能够使含有极少量的试样或试剂的反应溶液发生反应的器件，例如有微小反应器件(微反应器)或者集成型DNA器件、微小电泳器件等。

例如，在专利文献1以及非专利文献1中公开了，将器件划分到多个不同的温度区域，并设计成蛇行延伸的流路(蛇行流路)，以使反应溶液反复通过各个温度区域。通过这种构成，能够使流路内的反应溶液的温度变化速度加快，因此，在作为反应溶液使用了含有核酸的溶液的情况下，能够快速地使核酸扩增。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开2002-18271号公报

(非专利文献)

非专利文献1Science，vol.280，pp.1046-1048(1998)

然而，在上述以往的微流体器件中，为了使反应溶液在流路内行进，需要采用注射泵等外部泵。在采用外部泵的情况下，需要进行将泵与流路接通的手动作业，从而出现系统大型化、或者成本增高等问题。

发明内容

本发明为了解决这样的课题，目的在于提供一种在不采用泵的情况下，就能够使反应溶液在流路内行进的核酸扩增器件等。

为了达成上述的目的，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式为，具备：导入部，含有靶核酸的反应溶液被导入到该导入部；核酸扩增反应部，存在温度不同的至少两个以上的温度区域，并且，对被导入到所述导入部的所述反应溶液中含有的所述靶核酸进行扩增；以及流路，被设置成往返或周期性地经过所述至少两个以上的温度区域，并且，该流路具备毛细管力运输机构，用于通过毛细管力来输送所述反应溶液。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，该核酸扩增器件还具备排出部，该排出部用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，所述流路的与所述反应溶液的输送方向垂直的截面上的整个壁面均被封闭，所述流路仅在所述导入部以及所述排出部与外部空间相通。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路具有接触角为锐角的亲水性表面的壁面，以用作所述毛细管力运输机构。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，与所述反应溶液的输送方向垂直的截面上的所述流路的整个壁面为亲水性表面。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述流路形成有亲水膜，该亲水膜的表面为所述亲水性表面。

在这种情况下，所述亲水膜可以由具有亲水基和疏水基的材料形成。

并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述亲水膜由表面活性剂形成。

在这种情况下，所述表面活性剂是非离子性的表面活性剂。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述核酸扩增器件还具备用于使所述反应溶液滞留的输送滞留部，所述流路具有第一流路以及第二流路，所述第一流路被设置在所述核酸扩增反应部，所述第二流路被设置在所述输送滞留部，从所述第一流路输送的所述反应溶液滞留于所述第二流路中。

在这种情况下，所述第二流路的容积可以在所述流路全体的容积的10％以上。

并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述核酸扩增反应部存在温度不同的至少两个以上的温度区域。

并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路被构成为，往返或周期性地经过所述两个以上的温度区域。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述两个以上的温度区域中的各个温度区域的温度，由加热来设定。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述导入部被设置有多个，所述核酸扩增器件还具备混合部，该混合部被设置在所述多个导入部与所述核酸扩增反应部之间，多个所述导入部的每一个，通过与多个所述导入部的每一个相对应的导入流路，而在所述混合部被连接成一个，在所述混合部，从多个所述导入部的每一个导入的多个溶液被混合，而成为所述反应溶液。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，从多个所述导入部的每一个导入的多个溶液，在所述混合部通过扩散而被混合。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述混合部的流路为蛇行流路。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述混合部的流路中，存在局部截面积小的位置。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，从多个所述导入部的每一个导入的多个溶液，在所述混合部通过螺旋流而被混合。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述混合部的流路为环状流路。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，至少在所述核酸扩增反应部的所述流路中，包括沿所述输送方向而截面积减小的区域。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减小的区域的所述流路为前端尖细的锥形结构。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减小的区域的所述流路，由蛇行的多条线构成，在所述截面积减小的区域的所述流路的截面积，在沿着所述输送方向上，按每条所述线来减小。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减小的区域的所述流路的截面积，由被设置在所述流路内的柱来调整。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路的一部分被分支。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减小的区域，所述流路的深度固定不变。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中，该核酸扩增装置具备上述的任一个方式所述的核酸扩增器件，并且具备用于控制所述核酸扩增反应部的温度的温度控制部。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，还具备用于检测所述靶核酸的核酸扩增的检测部。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，所述检测部包括：光输出部，输出用于照射到所述核酸扩增器件的光；以及受光部，接受照射到所述核酸扩增器件的所述光的反射光。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，所述检测部还包括光学扫描部，用于将所述光扫描到所述核酸扩增器件的所述流路上。

并且，本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式为，利用核酸扩增器件，对靶核酸进行扩增，所述核酸扩增方法包括：导入步骤，将所述靶核酸以及用于使所述靶核酸扩增的反应试剂导入到所述核酸扩增器件；以及核酸扩增步骤，在利用毛细管力对含有所述靶核酸与所述反应试剂的反应溶液进行输送的同时，使该反应溶液中包含的所述靶核酸扩增。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述导入步骤中，将事先对含有所述靶核酸的溶液与所述反应试剂进行混合而得到的溶液，作为所述反应溶液导入到所述核酸扩增器件。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述导入步骤中，将含有所述靶核酸的第一溶液以及含有所述反应试剂的第二溶液分别导入到所述核酸扩增器件，在所述核酸扩增步骤，将在所述核酸扩增器件混合了所述第一溶液和所述第二溶液而得到的溶液，作为所述反应溶液，在利用毛细管力进行输送的同时，使该反应溶液中包含的所述靶核酸扩增。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述核酸扩增步骤，通过对所述反应溶液施加周期性的温度变化，从而使所述反应溶液中包含的靶核酸扩增。

并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，所述核酸扩增器件具备排出部，用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，在利用毛细管力而被输送的所述反应溶液的前端到达所述排出部时，停止含有靶核酸的溶液向所述导入部的导入。

通过本发明，即使不采用泵也能够使反应溶液在流路内行进。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的斜视图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的分解斜视图。

图3是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的平面图。

图4是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的截面图。

图5是用于说明本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件中的温度循环的图。

图6是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增方法的流程图。

图7A是示出本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的构成的平面图。

图7B是图7A的X-X’中的本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的截面图。

图7C是图7A的Y-Y’中的本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的截面图。

图8是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的其他的例子的截面图。

图9是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的制造方法的流程截面图。

图10示出了针对25℃、60℃以及95℃的PCR试剂与25℃的纯水的时间与液体前端的变位之间的关系。

图11示出了针对25℃、60℃以及95℃的PCR试剂与25℃的纯水的压力损失的结果。

图12是示出针对25℃、60℃以及95℃的PCR试剂与25℃的纯水算出的粘度与毛细管力的值的表。

图13示出了针对以毛细管力在流路内自动地输送PCR试剂的时间与液体前端的变位之间的关系。

图14示出了表示PCR扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像。

图15示出了本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增装置的构成。

图16示出了反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。

图17示出了反应试样(人类基因图谱)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。

图18A是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件的平面图。

图18B是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

图19是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增方法的流程图。

图20是本发明的实施方式2的变形例1所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

图21是本发明的实施方式2的变形例2所涉及的核酸扩增器件的平面图。

图22是本发明的实施方式2的变形例3所涉及的核酸扩增器件的平面图。

图23是本发明的实施方式2的变形例4所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

图24A是本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的斜视图。

图24B示出了本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图25是本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的分解斜视图。

图26是用于说明本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件中的温度循环的图。

图27A示出了在利用比较例中的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。

图27B示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。

图28示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来输送反应溶液的情况下的输送时间与溶液开头位置之间的关系。

图29示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。

图30示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下，针对人类基因图谱DNA的初始浓度示出扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像。

图31示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下，反应试样(人类基因图谱DNA)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。

图32示出了实施方式3的变形例1所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图33示出了实施方式3的变形例2所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图34示出了实施方式3的变形例3所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图35示出了实施方式3的变形例4所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图36示出了实施方式3的变形例5所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图37示出了实施方式3的变形例6所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

图38是示出本发明的变形例1所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。

图39是示出本发明的变形例2所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。

图40是示出本发明的变形例3所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。

图41是示出本发明的变形例4所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且，以下将要说明的实施方式均为本发明的一个优选的具体例子。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤以及步骤的顺序等均为一个例子，主旨并非是对本发明进行限制。因此，对于以下的实施方式中的构成要素之中的示出本发明的最上位概念的独立权利要求中所没有记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。

并且，各个图为模式图，并非是严谨的图示。并且，对于各个图中的实质上相同的构成赋予相同的符号，并省略或简化重复的说明。

(实施方式1)

首先利用图1至图4对本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件1的构成进行说明。图1是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的斜视图，图2是该核酸扩增器件的分解斜视图，图3是该核酸扩增器件的平面图，图4是该核酸扩增器件的截面图。

如图1至图4所示，本实施方式所涉及的核酸扩增器件1是用于使成为试样的靶核酸扩增的器件(器件芯片)，具备：导入部(入口)120，将至少含有靶核酸的反应溶液导入；核酸扩增反应部110，用于使被导入到导入部120的反应溶液中包含的靶核酸扩增；排出部(排出口)130，用于使含有由核酸扩增反应部110扩增的靶核酸的反应溶液排出；以及加热部140，用于对含有靶核酸的反应溶液进行加热。

核酸扩增反应部110还具有流路100，该流路100具有毛细管力运输机构，用于通过毛细管力输送被导入的反应溶液。流路100是反应溶液以单向通行来流动的反应流路，被设置成至少经由核酸扩增反应部110。本实施方式中的流路100被构成为一条，一侧的端部与导入部120连接，另一方的端部与排出部130连接。

在核酸扩增反应部110，反应溶液通过毛细管力在流路100内被输送，与此同时，反应溶液中含有的靶核酸被扩增。反应溶液(反应流体)是至少含有成为试样的靶核酸的溶液，在本实施方式中是含有靶核酸以及用于使靶核酸扩增的反应试剂的水溶液。并且，反应溶液中也可以含有某种醇或表面活性剂等。

在本实施方式中，对利用核酸扩增器件1，进行PCR(聚合酶链式反应：PolymeraseChain Reaction)法的情况进行说明。PCR法是通过温度循环使目标DNA扩增的技术。反应溶液中除了含有目标DNA之外，还含有PCR引物、聚合酶、缓冲剂等。通过对这种反应溶液施加温度循环，从而能够扩增目标DNA。扩增了的DNA的扩增量能够通过反应检测机构来检测。

核酸扩增器件1具体而言由第一基板10、第二基板20、以及加热部140构成。并且，加热部140具备设定温度不同的第一加热块141和第二加热块142。

本实施方式中的核酸扩增器件1是具有微流路(流路100)的微流体器件。核酸扩增器件1的外形例如是纵长为40mm，横长为20mm的大致矩形的形状。

以下利用图1至图4对核酸扩增器件1的各个构成部件的详细构成进行说明。

[第一基板]

如图2所示，第一基板10具备：构成导入部120的一部分的第一凹部11、构成排出部130的一部分的第二凹部12、以及构成流路100的槽部13。第一基板10例如是硅基板。

槽部13(流路100)被形成为与第一凹部11和第二凹部12连接。在槽部13(流路100)流动有反应溶液。具体而言，在反应溶液被导入到第一凹部11(导入部120)时，该反应溶液在槽部13(流路100)内向第二凹部12(排出部130)行进。

如图3所示，核酸扩增反应部110中的流路100是被形成为蛇行的蛇行流路，且被构成为反复交替地通过第一加热块141(第一温度区域)和第二加热块142(第二温度区域)。

具体而言，核酸扩增反应部110中的流路100被形成为，成为线状的流路按照规定的间隔弯曲，并连续地折回(往返折回)。核酸扩增反应部110中的流路100的折回次数例如是20至70个循环左右。作为一个例子，一个循环流路100(主流路100a)的长度可以为32mm。

本实施方式中的流路100具有规定长度的线状的多个主流路100a、以及相对的各个行的主流路100a的端部彼此连接的副流路100b。主流路100a以及副流路100b被设置在核酸扩增反应部110。

主流路100a以跨越第一加热块141和第二加热块142的方式，被设置成大致与第一加热块141以及第二加热块142的长度方向正交。副流路100b被设置成大致与第一加热块141以及第二加热块142的长度方向平行。

并且，流路100还具有导入流路100c和排出流路100d，导入流路100c是用于将反应溶液从导入部120引导到核酸扩增反应部110的流路，排出流路100d用于将反应溶液从核酸扩增反应部110引导到排出部130。

导入流路100c的始端是流路100全体的入口，导入流路100c的终端是核酸扩增反应部中的流路100的入口。并且，排出流路100d的始端是核酸扩增反应部中的流路100的出口，排出流路100d的终端是流路100全体的出口。

如图4所示，在构成流路100的槽部13的内表面形成有硅氧化膜等亲水膜14。通过形成亲水膜14，能够使流路100(槽部13)的壁面亲水化。在本实施方式中，主流路100a、副流路100b、导入流路100c以及排出流路100d均被形成有作为毛细管力运输机构的亲水膜14。

被这样构成的流路100是微流路，例如截面形状为矩形状。在这种情况下，构成流路100的槽部13的流路宽度(槽宽)例如是20至300μm左右，槽部13的深度为50至150μm左右。

并且，槽部13的截面形状不受矩形所限，也可以是半圆形或倒三角形。并且，第一凹部11以及第二凹部12例如可以是圆形开口的凹部。第一基板10可以是透明基板等透光性基板，也可以是不透光性基板，并且不受硅基板所限，也可以是树脂基板或玻璃基板等。

[第二基板]

如图1所示，第二基板20是覆盖第一基板10的盖部，被配置在第一基板10上。第二基板20例如是透明树脂基板或玻璃基板等。

如图2所示，第二基板20被设置有作为导入部120的一部分的第一贯通孔21，该第一贯通孔21贯通第二基板20。并且，第二基板20被设置有作为排出部130的一部分的第二贯通孔22，该第二贯通孔22贯通第二基板20。第一贯通孔21以及第二贯通孔22例如是具有圆形开口的贯通孔。

如图4所示，通过将第二基板20载置到第一基板10上，从而槽部13的开口部分被堵塞，以形成全方位均被密封的流路100。据此，流路100成为与反应溶液的输送方向(行进方向)垂直的截面中的壁面全周封闭的构成，并且，只有导入部120以及排出部130与外部空间相通。这样，通过对流路100的全方位进行封闭，从而既能够增强流路100中的毛细管力，又能够抑制输送中的反应溶液的挥发。

并且，第二基板20的材料并非受树脂或玻璃所限，也可以是硅等。

[加热部]

如图1至图3所示，加热部140至少被配置在核酸扩增反应部110，被输送到核酸扩增反应部110的流路100的反应溶液，由加热部140而被施加规定的温度。

在本实施方式中，在核酸扩增反应部110作为加热部140被配置有，被设定成不同的规定温度的第一加热块141以及第二加热块142。即，核酸扩增反应部110中存在两个温度区域，通过第一加热块141以及第二加热块142这两个加热块而被设定成规定的不同的温度。

并且，第一加热块141以及第二加热块142例如是采用了由铝或不锈钢等金属构成的长方体的金属块的加热器。作为加热部140，除了采用加热块以外，也可以采用在玻璃基板上通过印刷金属薄膜等而形成的金属薄膜加热等。

设定为第一温度的第一加热块141被配置的区域是第一温度区域。并且，设定为第二温度的第二加热块142被配置的区域是，与第一温度区域具有不同的温度的第二温度区域。

在本实施方式中被设定成，第一加热块141的温度比第二加热块142的温度高。即，配置了第一加热块141的区域为高温区域，配置了第二加热块142的区域为低温区域。

作为高温区域的第一加热块141的温度例如是93℃至98℃，在本实施方式中采用作为核酸扩增反应的变性反应温度的约95℃。另外，作为低温区域的第二加热块142的温度例如是50℃至75℃，在本实施方式中采用退火-伸长反应温度的约60℃。

如图3所示，加热部140连接到温度控制部210。据此，第一加热块141以及第二加热块142的各个温度能够由温度控制部210来进行控制。

第一加热块141与第二加热块142隔开规定的间隙而排列。在第一加热块141以及第二加热块142上配置有第一基板10。具体而言，以流路100中的主流路100a跨越第一加热块141和第二加热块142的方式，第一基板10被载置于加热部140。据此，流路100被构成为，以多个循环而往返于两个温度区域。

通过这种构成，如图5所示，在反应溶液300从导入部120导入时，反应溶液300反复流经核酸扩增反应部110中的两个温度区域(第一加热块141以及第二加热块142)，而被输送到排出部130。即，针对在流路100中流动的反应溶液300，能够进行加热循环。

综上所述，通过本实施方式中的核酸扩增器件1，由于能够利用流路100的毛细管力运输机构的毛细管力，来输送反应溶液，因此可以不使用注射泵等外部泵，就能够使反应溶液在流路内行进。因此，能够低成本地且简便地进行靶核酸的核酸扩增。

[核酸扩增方法与核酸扩增器件的特征构成]

接着，参照图1至图5，并利用图6以及图7A至图7C，对本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增方法以及核酸扩增器件的特征构成进行说明。图6是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增方法的流程图。图7A至图7C示出了本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路，图7A是平面图，图7B是图7A的X-X’中的截面图，图7C是图7A的Y-Y’中的截面图。

如图6所示，本实施方式所涉及的核酸扩增方法是利用上述的核酸扩增器件1使靶核酸扩增的核酸扩增方法，包括如下的步骤：导入步骤(步骤S11)，将成为试样的靶核酸与用于使该靶核酸扩增的反应试剂导入到核酸扩增器件1的导入部120；以及核酸扩增步骤(步骤S12)，通过毛细管力来输送含有靶核酸和反应试剂的反应溶液，同时对该反应溶液中含有的靶核酸进行扩增。

据此，由于反应溶液能够通过毛细管力而被输送，因此即使不使用注射泵等外部泵，也能够简便地对反应溶液进行输送。因此，能够低成本地对靶核酸进行核酸扩增。

并且，在本实施方式中，在上述的导入步骤(步骤S11)中，将事先对含有靶核酸的反应溶液与反应试剂进行了混合的溶液作为反应溶液，导入到核酸扩增器件1的导入部120。例如图4所示，利用移液管，将反应溶液300注入到导入部120。

被导入到导入部120的反应溶液，流经流路100(导入流路100c)而从导入部120被输送到核酸扩增反应部110。

并且，在本实施方式中，在上述的核酸扩增步骤(步骤S12)中，通过对反应溶液施加周期性的温度变化，来使反应溶液中含有的靶核酸扩增。

具体而言，到达核酸扩增反应部110的反应溶液以在第一加热块141与第二加热块142之间重复往返的方式，流经主流路100a以及副流路100b。即，反应溶液一边在加热部140的高温区域(第一加热块141)与低温区域(第二加热块142)往返一边被输送，因此能够对加热和冷却交替地反复进行。据此，由于能够对在流路100中流动的反应溶液300进行加热循环，因此，反应溶液中含有的靶核酸通过在高温区域的变性反应与在低温区域的退火-伸长反应的反复，从而得到扩增。这样，由于能够一边输送一边对反应溶液进行升降温，因此能够实现非常快速的流程PCR。从而，能够快速地使反应溶液中含有的靶核酸扩增。

在此之后，反应溶液通过排出流路100d，而从核酸扩增反应部110输送到排出部130。在本实施方式中，在被导入到导入部120的反应溶液的前端到达排出部130时，使含有靶核酸的溶液(本实施方式为反应溶液)向导入部120的导入停止，此时，反应溶液被充填到流路100内。即，在本实施方式中，利用毛细管力来输送反应溶液的同时，向反应溶液施加温度变化，在反应溶液到达排出部130时，反应溶液的反应结束。并且，到达排出部130的反应溶液也可以不从排出部130排出，而是更换整个第一基板10，也可以被构成为从排出部130随时排出。

这样，反应溶液在流路100内行进。此时，在本实施方式中，如图7A至图7C所示，流路100具有接触角θ为锐角的亲水性表面的壁面，以用作通过毛细管力(毛细作用)来输送反应溶液300的毛细管力运输机构。

具体而言，如图7C所示，在与反应溶液300的输送方向垂直的截面上的槽部13的底部以及两侧部的三个壁面上形成有亲水膜14，该亲水膜14的表面为亲水性表面。通过形成亲水膜14，从而能够对槽部13的表面进行亲水化，这样能够使流路100的内壁面成为亲水性表面。亲水膜14能够通过对槽部13进行表面处理，而在槽部13的表面形成覆盖膜。

通过使流路100的内壁面为亲水性表面，从而能够通畅地输送反应溶液，不仅能够抑制气泡的发生，而且能够高精确地扩增反应溶液的靶核酸。

亲水膜14例如由具有亲水基和疏水基的材料来形成。由于亲水膜14具有疏水基，因此能够容易地在槽部13的内壁面形成亲水膜14。具体而言，在第一基板10为树脂基板等、槽部13的露出面为疏水性表面的情况下，亲水膜14的疏水基能够容易地与槽部13的疏水性表面接合，从而能够容易地在槽部13的表面形成亲水膜14。

这样，作为具有亲水基和疏水基的亲水膜14的材料，可以采用表面活性剂。据此，能够容易地在槽部13的表面形成亲水膜14。

在这种情况下，作为亲水膜14，尤其可以采用非离子性的表面活性剂。据此，由于能够抑制对反应溶液的反应的妨碍，因此能够高精确地对反应溶液的靶核酸进行扩增。

作为这种表面活性剂，能够采用以下的(化学式1)的组成式所表示的“Tween20”(聚氧乙烯(20)山梨醇酐月桂酸酯(Polyoxyethylene(20)Sorbitan Monolaurate))。

(化学式1)

除此之外，作为亲水膜14的材料也可以采用以下的(化学式2)或(化学式3)的组成式所表示的“Nonident P-40”(聚乙二醇单辛基苯基醚(Octylphenyl-polyethyleneglycol))、或“Triton X-100”(聚氧乙烯辛基苯基醚(Polyoxyethylene(10)OctylphenylEther)的表面活性剂。

(化学式2)

(化学式3)

“Tween20”、“Nonident P-40”以及“Triton X-100”的表面活性剂在常温下均为液体。

在作为亲水膜14的材料采用了这些表面活性剂的情况下，能够通过以下的方法在槽部13形成亲水膜14。

例如，将上述的表面活性剂被溶化在溶剂中的溶液，填充到槽部13(流路)内并使其干燥。更具体而言，使以乙醇或2-丙醇(IPA：Isopropyl alcohol(异丙醇))等醇类，对上述的表面活性剂进行稀释的溶液从导入部120流入到槽部13(流路)内，并使该溶液流布到槽部13全体。在此之后，使溶液干燥。据此，能够在槽部13的表面形成由表面活性剂构成的亲水膜14。

这样，通过在槽部13的内表面形成亲水膜14，从而能够使流路100的内壁面成为亲水性表面。

另外，虽然只要流路100的壁面的一部分为亲水性表面即可，但是对于与输送方向垂直的截面中的流路100的壁面而言，优选的是全周均为亲水性表面。在这种情况下，不是在第一基板10的槽部13的表面形成亲水膜14，而是如图8所示，在第二基板20也形成亲水膜24，从而使第二基板20的表面(内面)也成为亲水性表面。亲水膜24可以采用与亲水膜14相同的材料以及方法来形成。

并且，亲水膜14的材料并非受表面活性剂所限，也可以是氧化硅(SiO₂)。在这种情况下，亲水膜14(硅氧化膜)能够以图9所示的方法来形成。图9是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的制造方法的流程截面图。

如图9(a)所示，作为第一基板10，例如准备厚度为525μm的硅基板(例如硅晶片)，针对该硅基板的整个表面形成例如膜厚为650nm的硅氧化膜15，该硅氧化膜15是在后述的蚀刻工艺中成为硬掩膜的热氧化膜。

接着，如图9(b)所示，通过进行光刻以及蚀刻，将硅氧化膜15图案形成为规定的形状。具体而言，有选择地除去成为槽部13(流路100)的部分的硅氧化膜15，从而使第一基板10露出。

接着，如图9(c)所示，将被图案形成的硅氧化膜15作为硬掩膜，通过对第一基板10的露出部分进行蚀刻，来形成规定的深度的槽部13。

此时，在将槽部13的截面形状设为矩形或半圆形的情况下，能够通过深反应离子蚀刻(Deep Reactive Ion Etching；DRIE)来形成槽部13。并且，在将槽部13的截面形状设为逆三角的情况下，能够通过采用了TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide：四甲基氢氧化铵)的各向异性蚀刻，来形成槽部13。

接着，通过利用氟化氢来进行湿蚀刻，在除去硬掩膜的硅氧化膜15之后(即，对第一基板10的表面的硅氧化膜全部去除之后)，如图9(d)所示，为了对槽部13(流路100)的表面进行亲水化，而在第一基板10的露出面形成100nm左右的热氧化膜的硅氧化膜，以作为亲水膜14。

最后，如图9(e)所示，将设置有第一贯通孔21以及第二贯通孔22的玻璃基板的第二基板20，与第一基板10接合。据此，形成了具有槽部13的开口部分被第二基板20密封的结构的流路100。

这样，通过对槽部13的内表面，形成表面为亲水性表面的亲水膜14，从而能够使流路100的内壁面成为亲水性。据此，反应溶液300通过在气液界面产生的毛细管力，而在流路100内自动地被输送(Self-propelled flow)，从而自动地在流路100内行进。即，反应溶液300通过自动传输而在流路100内被输送，与此同时，在核酸扩增反应部110被施加周期的温度变化。

具体而言，被导入在导入部120的反应溶液自动行进到导入流路100c，并被输送到核酸扩增反应部110，在核酸扩增反应部110自动地行进到主流路100a以及副流路100b，从而往返在高温区域和低温区域，在此之后，自动地行进到排出流路100d，并被输送到排出部130。

并且，流路100的截面中的壁面的亲水性表面的比例越大，就越能够使相对于反应溶液的毛细管力增大。

在此，对于本实施方式中的核酸扩增器件1的流路100，对优选的流路大小、溶液粘性以及毛细管力(毛细管力)进行详细说明。

首先，对采用了流路100中的毛细管力的输送理论进行说明。

采用了毛细管力的溶液的输送由毛细管力与压力损失平衡而被决定，所述毛细管力是驱动力，所述压力损失是阻力成分。在此，压力损失P_d能够由以下的(式1)来表示。

(数式1)

(式1)

在(式1)中，Q为流量，η为溶液的粘性，l为流路长度。并且，(式1)中的D_h是以下的(式2)定义的水力直径，是反应流路大小或形状的参数。

(数式2)

(式2)

在(式2)中，S为流路截面积，U为流路截面的外周长。

在利用输送速度v以及流路截面积S，并进一步导入压损系数α来改写(式1)的情况下，能够由以下的(式3)来表示。

(数式3)

(式3)

该(式3)在溶液被输送到某流路的情况下，其压力损失P_d表示与流路长度l以及输送速度v的比例。

在此，根据示出压力损失P_d的式(3)与毛细管力P_c的力的平衡(P_d＝P_c)，通过毛细管力P_c的输送速度v能够由以下的(式4)来表示。

(数式4)

(式4)

在(式4)中，P_c/α是由流路的大小或形状以及溶液种类决定的常数，在此定义为输送系数，作为毛细管力输送特性的指标来使用。

通过毛细管力P_c的输送速度v将该输送系数作为比例常数，与流路长度l、即输送距离成反比例。

并且，由于(式4)是时间t与输送距离(流路长度l)的微分方程式，因此通过解该式，从而相对于时间t的输送距离l由以下的(式5)来表示，与时间t的平方根成比例。

(数式5)

(式5)

在决定该输送特性的(式5)中，压损系数α是具有非常大的含义的参数。

在此，对毛细管力P_c进行详细说明。毛细管力P_c能够由构成流路截面的各个边中的界面张力的总和来表现，能够由以下的(式6)来表示。

(数式6)

(式6)

在(式6)中，σ是溶液的表面张力，S是流路截面积，α_n以及θ_n分别是构成流路截面的边长以及接触角。例如，在流路的截面形状为矩形的情况下的毛细管力P_c，成为以下的(式7)。

(数式7)

(式7)

在此，w以及d分别是流路的宽度以及深度，θ_l、θ_r、θ_t、θ_b分别是流路的左侧壁面(左侧面)、右侧壁面(右侧面)、上侧壁面(上侧面)、下侧壁面(底面)中的接触角。

如本实施方式中的核酸扩增器件1所示，通过流程PCR的流路的情况下，反应溶液连续地流经温度不同的区域以及形状不同的区域。因此，需要构筑能够对应任意的温度以及形状的输送理论。

于是，在此考虑的情况是，溶液(流体)由毛细管力P_c而被输送到某个流路，且液体前端为x＝l的位置的情况。由于毛细管力P_c仅与被输送的溶液的液体前端有关，因此由(式6)来表示，由x＝l中的流路形状或温度来决定。

另一方的压力损失P_d由于与从x＝0的位置到x＝l的位置的所有区域相关，因此扩展(式3)，需要考虑以下的(式8)。在(式8)中，压损系数α是由任意的位置x中的温度或形状决定的常数。

(数式8)

(式8)

在此，通过示出压力损失P_d的(式8)与毛细管力P_c的力平衡(P_d＝P_c)，从而通过流程PCR的流路中的输送速度v可以考虑到由以下的(式9)来决定。

(数式9)

(式9)

该(式9)若去除了右边的分母成为积分的部分，则与(式4)相同。

如以上所述，在通过(式9)来求输送速度v(流速)的情况下，则毛细管力P_c以及压损系数α的形状、温度依存性变得重要。

首先，推测压损系数α的形状依存性以及温度依存性。

压力损失P_d由于由上述的(式3)来表示，因此，压损系数α由以下的(式10)来表示。

(数式10)

(式10)

由于形状的因子汇集于S以及D_h，由此可知压损系数α依存于形状。

另外，压损系数α的温度依存性是(式10)的粘性η的温度依存性本身，因此除了可知表面张力或接触角为关键参数以外，PCR试剂中的粘性的温度依存性则是不明确的。

于是，本申请发明人员对截面形状为宽度是100μm、深度是50μm的矩形的流路中的压力损失进行实际评价，并对与压力损失密切相关的粘性的温度依存性成功地进行了实际测量。并且，本申请发明人员着眼于输送系数P_c/α，通过实际测量输送系数来求毛细管力。具体而言，对PCR试剂的输送系数分别以25℃、60℃、95℃来进行实际测量。通过该输送系数与上述求出的粘性，来求毛细管力。以下，对求出输送系数与粘性的实验进行说明。

通过利用这些数据以及(式6)和(式10)，从而能够设计任意的流路中的输送特性。

首先，由于进行了流路中的毛细管力输送特性的实验，因此对该实验进行说明。

在该实验中，为了得到60℃以及95℃的PCR试剂中的粘性以及毛细管力，来测定通过毛细管力的输送(即，与时间和压力损失有关的微流路的液体前端的变位)。另外，核酸扩增器件1中的流路100的宽度为100μm、深度为50μm，采用25℃的纯水(去离子水：deionizedwater)、和25℃、60℃以及95℃的PCR试剂。

该实验结果由图10示出。图10示出了针对25℃、60℃以及95℃的PCR试剂和25℃的纯水的时间与液体前端的变位之间的关系。通过该实验结果可知，按照反应溶液的温度，能够得到与毛细管力有关的一定的近似曲线(毛细管力输送特性)。

接着，针对流路中的压力损失评价进行实验，因此对该实验进行说明。

在通过毛细管力进行的输送中，流路中的压力损失是决定输送速度的主要原因之一。图11示出了针对25℃、60℃以及95℃的PCR试剂和25℃的纯水的压力损失的结果。并且，压力损失的值是由测力传感器测量的力以及注射器的截面积来算出的。所有的压力损失与(式1)中所示的输送速度成比例。

如图11所示，能够通过针对输送速度的压力的比例(倾斜＝压力/输送速度)，来算出PCR试剂的粘度。

在考虑这些实验结果的基础上，根据图10所示的毛细管力输送特性(近似曲线)与压力损失，从而能够求出粘度与毛细管力。据此，能够预测核酸扩增中的输送。

通过以上的实验，如图12所示，关于25℃、60℃以及95℃的PCR试剂与25℃的纯水，算出了粘度(粘性)与毛细管力。在这种情况下，由于25℃的纯水的粘度为η＝0.00089Pa·s是周知的，从此次的实验中的25℃的纯水的粘度值为η＝0.00099Pa·s可以知道，此次的实验是妥当的。并且，由于25℃的纯水的表面张力为σ＝0.073N/m是周知的，因此，通过该值算出的25℃的纯水的毛细管力为4.3kPa，从此次的实验而得到的25℃的纯水的毛细管力的值为4.4kPa中也可以知道，此次的实验是妥当的。

接着，对采用了作为反应试剂的PCR试剂的核酸扩增进行实验，在此对该实验结果进行说明。

在该实验中，采用上述的核酸扩增器件1来用作微流体器件。在这种情况下，如图7A至图7C所示，在被形成于槽部13的亲水膜(硅氧化膜)14、以及作为玻璃基板的第二基板20的表面中的25℃的纯水的接触角θ，均为49°。并且，将第一加热块141的温度设为95℃，将第二加热块142的温度设为60℃，在流路100中流动的反应溶液周期性地在95℃和60℃这两个温度区域中交替通过。

并且，针对图10的实验，利用图13对变更了流路100的大小的情况下的毛细管力输送特性进行说明。图13示出了关于通过毛细管力而在流路内自动地输送PCR试剂的时间与液体前端的变位之间的关系。并且，在图13中示出了如下的情况的结果，这些情况是指，宽度w为100μm，深度d为100μm的矩形流路的情况，以及宽度w为150μm，深度d为150μm的矩形流路的情况。

这样可以知道，通过变更流路100的大小，能够得到所希望的毛细管力输送特性。

接着，作为PCR试剂，对从人类基因图谱的β-actin(肌动蛋白)、流行性感冒病毒AH1pdm的RNA制作出的相补的DNA、以及采用了大肠杆菌基因组DNA的16SrDNA的情况下的核酸扩增进行说明。

利用这些PCR试剂，通过毛细管力来自动输送且核酸扩增时的结果由图14示出。图14示出了表示PCR扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像，(a)、(b)、(c)分别示出了关于人类基因图谱的β-actin(肌动蛋白)、流行性感冒病毒AH1pdm、大肠杆菌基因组DNA的16SrDNA的图像。

从图14中可知，人类基因图谱的β-actin的扩增为295bp，流行性感冒病毒AH1pdm的扩增为232bp，大肠杆菌基因组DNA的16SrDNA的扩增为95bp。

这样，通过本实施方式中的核酸扩增器件1，能够利用毛细管力来输送含有靶核酸的反应溶液，从而能够进行靶核酸的核酸扩增。

[核酸扩增装置]

接着利用图3以及图15，对本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增装置200进行说明。图15示出了本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增装置的构成。

本实施方式中的核酸扩增装置200如图3所示具备：上述的核酸扩增器件1、以及用于对核酸扩增器件1中的核酸扩增反应部110的温度进行控制的温度控制部210。通过这种构成，能够以简便的方法来进行核酸扩增。

如图15(a)所示，本实施方式中的核酸扩增装置200还具备检测部220，用于对靶核酸的核酸扩增进行检测。

检测部220是光学检测系统，包括：光输出部221，输出用于照射到核酸扩增器件1的光；受光部222，接受照射到核酸扩增器件1的光的反射光；以及光学扫描部223，用于将光扫描到核酸扩增器件1的流路100上。

光输出部221具备发出蓝色光的激光元件，例如输出中心波长为488nm的激光。受光部222例如是光电倍增管(PMT)。并且，检测部220还具备激发截止滤光片224以及二色镜225等光学元件。

这样，本实施方式所涉及的核酸扩增装置200将加热冷却系统(温度控制部210)与光学检测系统(检测部220)作为了一体评价系统。通过将这样的检测系统进行一体化，从而能够实现简便的检测装置。并且，通过设定为光学检测系统，从而能够以非接触的方式来对核酸的扩增量进行检测。

并且，在对被导入到核酸扩增器件1的反应溶液(反应试样、反应试剂)中的靶核酸的扩增量进行检测的情况下，如图15(b)所示，在将激光扫描到与流路100的主流路100a交叉的方向上的同时，接受反射光。并且，根据接受的反射光，算出流路100内的反应溶液中的靶核酸的扩增量。据此，能够获得与往返于第一加热块141与第二加热块142的流路100的循环相对应的核酸的扩增曲线。

在本实施方式中，通过将蓝色光的激光照射到反应溶液，从而被构成为，蓝色光作为激励光，荧光发光后的绿色光作为反射光返回。该绿色光(反射光)的荧光量按照核酸的扩增量而变化。因此，通过测定绿色光的荧光量，从而能够算出核酸的扩增量。

在此，利用图16以及图17，对反应试样采用了含有人类基因图谱的β-actin的反应溶液的情况下的光学检测结果的一个例子进行说明。图16示出了反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。图17示出了反应试样(人类基因图谱)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。

如图15(a)以及图15(b)所示，通过在流路100上以激光来进行扫描，从而能够将流路100的各个循环(按照主流路100a)的核酸的扩增量作为扩增曲线来检测。

这样，如图16所示，按照PCR循环的増加，能够知道核酸的扩增量増加。并且，也可以知道依存于反应试样(人类基因图谱)的初始浓度，上升时的阈值循环不同。因此，将上升时的阈值循环定义为最大値(饱和值)，例如10％左右的循环，则如图17所示，能够得到线性非常高的标定曲线，从而能够对初始浓度进行定量。

(实施方式2)

接着，利用图18A以及图18B对本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件2的构成进行说明。图18A是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件的平面图，图18B是该核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

如图18A以及图18B所示，本实施方式中的核酸扩增器件2被构成为，实施方式1中的核酸扩增器件1的导入部120被设置了多个。

具体而言，核酸扩增器件2具备第一导入部120a和第二导入部120b，而且在第一导入部120a以及第二导入部120b与核酸扩增反应部110之间还设置了混合部150。

本实施方式中的导入流路100c被形成为第一导入部120a以及第二导入部120b分支的Y字状。第一导入部120a与第二导入部120b通过与第一导入部120a以及第二导入部120b均对应的导入流路100c，而在混合部150被连接成一体。

这样，混合部150是导入流路100c的一部分，在混合部150，从第一导入部120a以及第二导入部120b各自导入的多个溶液被混合。即，混合部150是从第一导入部120a导入的第一溶液与从第二导入部120b导入的第二溶液混合的位置。

并且，在第一导入部120a，例如被导入有含有靶核酸的溶液，以作为第一溶液。并且，在第二导入部120b，例如被导入有含有反应试剂的溶液，以作为第二溶液。

如图18B所示，在本实施方式中，从第一导入部120a导入的第一溶液与从第二导入部120b导入的第二溶液，在混合部150通过扩散而被混合。据此，能够以简单的构成来进行混合。

接着，利用图19对本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增方法进行说明。图19是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增方法的流程图。

本实施方式所涉及的核酸扩增方法是利用上述的核酸扩增器件2，来对靶核酸进行扩增的核酸扩增方法，与实施方式1同样，包括如下的步骤，即：导入步骤，将成为试样的靶核酸与用于使该靶核酸扩增的反应试剂导入到核酸扩增器件2的导入部120；以及核酸扩增步骤，在利用毛细管力对含有靶核酸与反应试剂的反应溶液进行输送的同时，使该反应溶液中包含的靶核酸扩增。

在本实施方式中，在上述的导入步骤中，将含有靶核酸的溶液(第一溶液)和含有反应试剂的溶液(第二溶液)分别导入到核酸扩增器件2，在核酸扩增步骤，将含有靶核酸的溶液(第一溶液)与含有反应试剂的溶液(第二溶液)在核酸扩增器件2进行混合，以作为反应溶液，在利用毛细管力对该反应溶液进行输送的同时，通过对该反应溶液施加周期的温度变化，从而使反应溶液中含有的靶核酸扩增。

具体而言，如图19所示，首先，将作为第一溶液的含有靶核酸的溶液导入到第一导入部120a，与此同时，将作为第二溶液的含有反应试剂的溶液导入到第二导入部120b(步骤S21)。

分别被导入到第一导入部120a以及第二导入部120b的第一溶液以及第二溶液，分别经过导入流路100c而在混合部150被混合，成为反应溶液而被输送到核酸扩增反应部110，与实施方式1同样，通过对该反应溶液施加周期的温度变化，来使反应溶液中含有的靶核酸扩增(步骤S22)。

在此之后，反应溶液流经排出流路100d，而从核酸扩增反应部110被输送到排出部130，并通过排出部130排出。

通过以上所述的本实施方式中的核酸扩增器件2，与实施方式1同样，由于能够利用毛细管力来输送反应溶液，因此，不必使用外部泵就能够使反应溶液在流路内行进。因此，能够以低成本且简便的方法来对靶核酸进行核酸扩增。

而且，通过本实施方式，由于能够将靶核酸与反应试剂在器件上混合，因此，能够以更简便的方法来对靶核酸进行核酸扩增。

(实施方式2的变形例1)

接着，利用图20对本发明的实施方式2的变形例1所涉及的核酸扩增器件2A的构成进行说明。图20是本发明的实施方式2的变形例1所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

如图20所示，在本变形例的核酸扩增器件2A中，从第一导入部120a以及第二导入部120b导入的第一溶液以及第二溶液，在混合部150由螺旋流而被混合。例如，通过在流路100的内壁切出螺纹槽，从而第一溶液以及第二溶液成为螺旋流而被混合。

这样，通过在混合部150产生螺旋流，从而能够以搅拌来进行混合，这样，多个溶液能够快速地混合。

(实施方式2的变形例2)

接着，利用图21对本发明的实施方式2的变形例2所涉及的核酸扩增器件2B的构成进行说明。图21是本发明的实施方式2的变形例2所涉及的核酸扩增器件的平面图。

如图21所示，在本变形例的核酸扩增器件2B中，混合部150中的流路(混合部流路)100为蛇行流路。

通过这种构成，能够赢得对多个溶液进行扩散以及混合时所需要的距离，这样，即使在器件上对多个溶液进行混合并制作反应溶液的情况下，也能够知道核酸扩增反应部110被均匀地混合。

(实施方式2的变形例3)

接着，利用图22对本发明的实施方式2的变形例3所涉及的核酸扩增器件2C的构成进行说明。图22是本发明的实施方式2的变形例3所涉及的核酸扩增器件的平面图。

如图22所示，在本变形例的核酸扩增器件2C中，混合部150中的流路(混合部流路)100为环状流路。具体而言，通过使多个C字状的环状流路交替反转连接而被构成。

通过这种构成，由于能够简单地产生螺旋流，因此，能够容易地对多个溶液进行均匀混合。

(实施方式2的变形例4)

接着，利用图23对本发明的实施方式2的变形例4所涉及的核酸扩增器件2D的构成进行说明。图23是本发明的实施方式2的变形例4所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。

如图23所示，在本变形例的核酸扩增器件2D中，在混合部150中的流路(混合部流路)100中存在截面积小的部分。例如，通过使混合部150中的流路的一部分的宽度变窄，从而，能够使流路截面积部分变小。

通过这种构成，由于能够在截面积小的位置短时间地对多个溶液进行混合，从而能够缩短使多个溶液扩散的距离。据此，能够实现小型的核酸扩增器件。

(实施方式3)

接着，利用图24A、图24B以及图25，对本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件3的构成进行说明。图24A是本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的斜视图，图24B示出了该核酸扩增器件的概略构成。图25是该核酸扩增器件的分解斜视图。

如图24A至图25所示，本实施方式中的核酸扩增器件3被构成为，在实施方式1中的核酸扩增器件1的基础上还具备了输送滞留部160。

输送滞留部160是用于使反应溶液滞留的输送滞留区域。即，输送滞留部160不是使反应溶液的开头部分滞留在核酸扩增反应部110，而是推进到核酸扩增反应部110之前的输送推进部。输送滞留部160被构成为能够滞留一定容量的反应溶液。并且，滞留在输送滞留部160的反应溶液可以是停止流动的状态，也可以是不停止流动的行进状态。

本实施方式中的流路100被设计成不仅能够经过核酸扩增反应部，而且也能够经过输送滞留部(输送滞留区域)160。具体而言，流路100具有被设置在核酸扩增反应部110的第一流路101、以及被设置在输送滞留部160的第二流路102。

如图25所示，核酸扩增反应部110中的流路100(第一流路101)是被形成为蛇行的蛇行流路，并被构成为交替地反复经过第一加热块141(第一温度区域)和第二加热块142(第二温度区域)。

输送滞留部160中的流路100(第二流路102)是在输送滞留部160使反应溶液滞留的流路，被构成为能够使包括被输送到输送滞留部160(第二流路102)的反应溶液的开头部分的规定容量的反应溶液滞留。输送滞留部160由于被设置在核酸扩增反应部110的后端，因此，在第二流路102中滞留有从第一流路101(核酸扩增反应部110)输送的反应溶液。

在本实施方式中，第二流路102中包括蛇行的部分(蛇行流路)。具体而言，第二流路102被形成为，将线状的流路以规定的间隔来弯曲，并连续地折回(往返)。第二流路102的折回次数以及流路的朝向可以按照空间的大小来进行恰当地设计。

第二流路102的容积(体积)是流路100全体的容积(体积)的10％以上，最好是在流路100全体的容积(体积)的30％以上。在本实施方式中，第二流路102的容积大约为流路100全体的容积的30％。

如图24A至图25所示，加热部140至少被配置成与核酸扩增反应部110相对，被输送到核酸扩增反应部110的流路100(第一流路101)的反应溶液，由加热部140而被施加有规定的温度。另外，在本实施方式中，输送滞留部160(第二流路102)不与加热部140相对，不直接接受来自加热部140的温度。即，第二流路102被设置成不位于加热部140之上。

在本实施方式中，经由导入部120而被导入到流路100反应溶液，在流路100内由毛细管力(毛细管力)来输送。例如，与实施方式1同样，通过将流路100的内表面成为接触角为锐角的亲水性表面，从而反应溶液能够通过毛细管力来输送。

[核酸扩增方法]

接着，一边参照图24A至图25并利用图26，对利用了本实施方式中的核酸扩增器件3的核酸扩增方法进行说明。图26是用于说明本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件中的温度循环的图，(a)示出了反应溶液的前端经过核酸扩增反应部时的状态，(b)示出了反应溶液的前端经过输送滞留部时的状态。

首先，将成为试样的靶核酸与用于使该靶核酸扩增的反应试剂导入到核酸扩增器件3的导入部120。具体而言，与实施方式1同样，事先对含有靶核酸的反应溶液与反应试剂进行混合，并将混合后的溶液作为反应溶液300导入到核酸扩增器件3的导入部120。

如图24B以及图26(a)所示，被导入到导入部120的反应溶液300经过流路100，从导入部120被输送到核酸扩增反应部110。

在核酸扩增反应部110，通过对反应溶液300施加周期性的温度变化，从而对反应溶液300中包含的靶核酸进行扩增。

具体而言，到达了核酸扩增反应部110的反应溶液300如图26(a)所示，以反复地在第一加热块141与第二加热块142之间往返的方式而经过流路100(第一流路101)。即，与实施方式1同样，反应溶液300交替地往返于核酸扩增反应部110中的高温区域(第一加热块141)与低温区域(第二加热块142)这两个温度区域，并依次流经而被输送。据此，由于能够对流过流路100(第一流路101)的反应溶液300进行加热循环，从而能够实现非常高速的流程PCR。因此，反应溶液300中包含的靶核酸能够被快速地扩增。

在此之后，如图24B以及图26(b)所示，反应溶液300被输送到输送滞留部160，并被输送到排出部130。即，从反应溶液300的开头(前端)开始一定的部分滞留于输送滞留部160。具体而言，从反应溶液300的存在于排出部130的部分(开头部分)开始，朝向后方的一定长度的部分滞留于输送滞留部160。

在本实施方式中，在被导入到导入部120的反应溶液300的开头到达排出部130时，使含有靶核酸的溶液(在本实施方式为反应溶液)向导入部120的导入停止，此时，反应溶液300填充在流路100的全体。

在本实施方式中也是同样，反应溶液300在流路100内通过毛细管力而被输送。例如，通过将流路100(第一流路101、第二流路102)的内表面成为接触角为锐角的亲水性表面，从而反应溶液300能够通过毛细管力来输送。

[效果以及实验例]

接着，利用图27A以及图27B，针对本实施方式中的核酸扩增器件3的效果以及得到本发明的过程和实验例进行说明。

图27A示出了利用比较例中的核酸扩增器件，来使核酸扩增的情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。图27B示出了利用图24A所示的实施方式3所涉及的核酸扩增器件，来使核酸扩增的情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。

比较例中的核酸扩增器件的结构为，图24A中的核酸扩增器件3中没有设置输送滞留部160(第二流路102)的结构。并且，在图27A以及图27B中，作为反应试样(PCR试剂)均采用含有人类基因图谱的β-actin(肌动蛋白)的反应溶液，利用上述的图15所示的核酸扩增装置，根据荧光量来算出核酸的扩增量。

如图27A所示可知，在利用比较例中的核酸扩增器件的情况下，随着PCR循环的増加，虽然荧光量也増加(即，核酸的量増加)，但是当PCR循环超过一个常数时，则荧光量减少(即，核酸的量减少)。具体而言，在PCR循环全部为50循环的情况下，可以知道在35循环以后，则荧光量减少。

这可以考虑到是因为在流路内输送的反应溶液的开头部分，由于反应试剂在流路壁面的吸附或因反应溶液的蒸发而造成的浓度变化，而反应效率降低的缘故。

这样，如比较例中的核酸扩增器件所示，在到此为止的核酸扩增器件中，高精确度地对反应溶液扩增则是一个难题。

因此，本申请的发明人员考虑到，若通过反应效率的反应溶液的开头部分与能够得到希望的效率的反应溶液进行分离，是不是就能够实现高精确地对反应溶液的靶核酸进行扩增。

具体而言，如图24A以及图24B所示，在核酸扩增反应部110的后端设置输送滞留部160，发现反应效率低的反应溶液的开头部分滞留于该输送滞留部160。据此，被输送到流路100的反应溶液的开头部分不会滞留于核酸扩增反应部110，而是行进到输送滞留部160，并能够滞留于该输送滞留部160。

这样，能够对反应效率低的反应溶液的开头部分与得到所希望的效率的反应溶液进行分离。即，通过将反应效率低的反应溶液的开头部分滞留于输送滞留部160，从而在核酸扩增反应部110，能够滞留反应效率没有降低且得到所希望的效率的反应溶液的后段部分。

这样，通过设置输送滞留部160，能够将反应效率低的反应溶液的开头部分从核酸扩增反应部110除外，这样，即使PCR循环继续增加，也能够确保所希望的荧光量(信号值)。

实际上，在采用了设置有输送滞留部160的核酸扩增器件3的情况下，如图27B所示可知，随着PCR循环的増加，荧光量不是减少而是继续增加。即可以知道，随着PCR循环的増加，核酸的量也在继续増加。

并且，如图27A所示，在没有设置输送滞留部160的情况下，所有的PCR循环(50循环)中的最后的15循环(15/50＝30％)中的反应效率降低。因此，在作为反应溶液的靶核酸而采用了人类基因图谱的情况下，第二流路102的容积可以在流路100全体的容积的30％以上。

并且，在图27A中，虽然最大为50循环，从实验结果来看可以知道，即使在最大循环为60循环的情况以及为70循环的情况下，反应效率的降低也是从开头部分开始的15循环的部分出现。这种倾向可以考虑到至少最大循环为150循环的情况为止均会观测到。

因此，要想恰当地排出反应效率低的反应溶液的开头部分，则可以使输送滞留部160中的流路100(第二流路102)的容积成为流路100全体的容积的至少10％以上。即，被滞留在输送滞留部160的反应溶液的体积(滞留体积)成为，填充流路100全体的反应溶液的全体的体积的10％以上。据此，如图27B所示，在不会使反应效率降低的情况下，就能够高精确地使靶核酸扩增。

在此，利用图28对本实施方式中的核酸扩增器件3的输送特性进行说明。图28示出了利用了本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件，来输送反应溶液的情况下的输送时间与溶液开头位置之间的关系。并且，输送时间为开始输送之后的时间，溶液开头位置为流路中的反应溶液的开头(溶液开头)的位置。并且，作为反应试样，采用了含有β-肌动蛋白检测试剂(β-actin Detection Reagents(Life Technologies公司制品))以及人类基因图谱DNA的溶液。

从图28所示可知，在从0mm至760mm的区域((i)的区域)中，反应溶液的开头位于核酸扩增反应部110，在从760mm至1260mm的区域((ii)的区域)中，反应溶液的开头位于输送滞留部160。

并且也可以知道，反应溶液在6分钟之间被填充到核酸扩增反应部110，在此之后，以12分钟填充到输送滞留部160。

这样，输送滞留部160的平均输送速度约为0.68mm/s。在本实施方式中，通过由这种输送滞留部160进行后续的反应溶液的输送控制，从而能够实现高效的核酸扩增反应。

并且，图29、图30以及图31对用于评价本实施方式中的核酸扩增器件3的扩增特性的实验结果进行说明。

图29示出了利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件，来使核酸扩增的情况下的反应溶液PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系，并示出了利用上述的图15的核酸扩增装置进行测定时的光学检测结果。

在该实验中也是同样，作为反应试样采用了含有β-肌动蛋白检测试剂(β-actinDetection Reagents(Life Technologies公司制品))以及人类基因图谱DNA的溶液。

并且，作为人类基因图谱DNA的浓度，对最终浓度分别为3200pg/ul、400pg/ul、40pg/ul、4pg/ul的情况下的扩增特性进行评价。并且，作为阴性对照组(NC)，也对不含有人类基因图谱DNA的溶液中的扩增特性进行评价。

如图29所示，不论人类基因图谱DNA的浓度是何种情况，可以知道伴随着PCR循环的増加，荧光量也増加，即核酸的量也増加。

并且，图30示出了相对于图29中的人类基因图谱DNA的初始浓度示出扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像。在图30中，(a)、(b)、(c)、(d)以及(e)分别示出了针对人类基因图谱DNA的最终浓度为3200pg/ul、400pg/ul、40pg/ul、4pg/ul、0pg/ul(NC)的图像。

如图30所示，可以知道针对所有的初始浓度，DNA得到了所希望的扩增。

并且，图31示出了图29中的反应试样(人类基因图谱DNA)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。

从图31所示可知，依存于人类基因图谱DNA的初始浓度，而PCR上升时的循环不同。若将上升时的阈值循环定义为最大値(饱和值)，例如定义为10％左右的循环，则如图31所示，能够得到高线性的标定曲线，从而能够进行初始浓度的定量。

通过以上所述，通过本实施方式中的核酸扩增器件3，与实施方式1、实施方式2同样，由于能够利用毛细管力来输送反应溶液，因此无需使用外部泵，就能够使反应溶液在流路内行进。因此，能够低成本且简便地对靶核酸进行核酸扩增。

而且，在本实施方式中的核酸扩增器件3中，用于使反应溶液滞留的输送滞留部160被设置在核酸扩增反应部110的后端。具体而言，从被设置在核酸扩增反应部110的第一流路101输送的反应溶液，被滞留在设置于输送滞留部160的第二流路102。

据此，由于能够从核酸扩增反应部110除去反应效率低的反应溶液的开头部分，因此，能够对反应溶液的靶核酸进行高精度地扩增。

并且，在本实施方式的核酸扩增器件3中，反应溶液在流路100内由毛细管力而被输送。

据此，无需使用注射泵等外部泵，就能够简便地对反应溶液进行输送。因此，能够低成本地进行靶核酸的核酸扩增。

并且，在本实施方式的核酸扩增器件3中，在核酸扩增反应部110存在温度不同的至少两个以上的温度区域，且被构成为流路100在这两个以上的温度区域往返或周期的经过。

据此，由于能够实现流程PCR，从而能够高速地对核酸进行扩增。

并且，在本实施方式的核酸扩增器件3中，在输送滞留部160中的流路100(第二流路102)中包括蛇行流路。

据此，即使在小的空间，也能够以比较大的容积来设置第二流路102。因此，既能够节省空间又能够使反应溶液滞留。

(变形例)

以下对本发明的实施方式3的变形例所涉及的核酸扩增器件进行说明。并且，以下将要说明的核酸扩增器件与上述的实施方式3中的核酸扩增器件3具有相同的结构，在此对各个变形例中具有特征的构成进行说明。

(实施方式3的变形例1)

图32示出了本发明的实施方式3的变形例1所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图32所示，在本变形例所涉及的核酸扩增器件3A中，在输送滞留部160A的流路100(第二流路102)中包括，朝向反应溶液的输送方向，截面积逐渐增大的截面积放大部(截面积放大区域)。

具体而言，在输送滞留部160A的截面积放大部上的流路100(第二流路102)成为，从上游至下游，流路100(第二流路102)的宽度逐渐变宽的锥形状。并且，在本变形例中，输送滞留部160A的截面积放大部中的流路100的深度是固定的。

这样，在本变形例中的核酸扩增器件3A中，输送滞留部160A的流路100(第二流路102)的截面积逐渐增大。据此，能够顺利地输送大体积的反应溶液。因此，能够以短时间来使反应溶液滞留在输送滞留部160A。

(实施方式3的变形例2)

图33示出了本发明的实施方式3的变形例2所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图33所示，本变形例所涉及的核酸扩增器件3B中的输送滞留部160B与变形例1中的输送滞留部160A同样，具有截面积放大部。

而且，在本变形例中，在输送滞留部160B(第二流路102)的截面积放大部设置有多个柱170。各个柱170例如平面视形状为圆柱状，被竖立在第二流路102内。

这样，在本变形例中的核酸扩增器件3B，在输送滞留部160B(第二流路102)的截面积放大部设置多个柱170。据此，能够将反应溶液的开头的输送面统一为平面状。因此，由于能够抑制在第二流路102中产生气泡，从而能够使反应溶液的输送稳定。

即，若不像图32那样设置柱，则离第二流路102的亲水性的壁面越近的反应溶液就会顺着壁面先开始行进，这样在第二流路102的中央部分容易产生空间(气泡)，然而，通过设置多个柱170，则能够抑制离第二流路102的壁面近的反应溶液先被输送，从而能够使反应溶液的开头的输送面平整。

(实施方式3的变形例3)

图34示出了本发明的实施方式3的变形例3所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图34所示，本变形例所涉及的核酸扩增器件3C中的输送滞留部160C与变形例2中的输送滞留部160B同样，具有截面积放大部，且具有多个柱170。

而且，在本变形例中，多个柱170规则地排列，且多个柱170的每一个的平面视形状大致为菱形。据此，能够使反应溶液的开头的输送面均一。

并且，平面视形状大致为菱形是指，并非受菱形所限，菱形的角部可以包括带有圆弧的形状。

(实施方式3的变形例4)

图35示出了本发明的实施方式3的变形例4所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图35所示，本变形例所涉及的核酸扩增器件3D中的输送滞留部160D与上述的变形例3中的输送滞留部160C同样，具有截面积放大部，并且，具有平面视形状为大致菱形的多个柱170。

而且，在本变形例中，多个柱170的每一个边，与输送滞留部160D的截面积放大部中的第二流路102的侧面大致平行。据此，能够进一步使反应溶液的开头的输送面均一。

并且，在本变形例中，多个柱170等间隔地排列。据此，能够进一步使反应溶液的开头的输送面均一。

(实施方式3的变形例5)

图36示出了本发明的实施方式3的变形例5所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图36所示，在本变形例所涉及的核酸扩增器件3E中的输送滞留部160E，第二流路102具有比核酸扩增反应部110的流路100(第一流路)的截面积大的截面积。据此，能够既节省空间又能够使具有大的容积的反应溶液滞留在输送滞留部160(第二流路)。

(实施方式3的变形例6)

图37示出了本发明的实施方式3的变形例6所涉及的核酸扩增器件的概略构成。

如图37所示，在本变形例所涉及的核酸扩增器件3F中的输送滞留部160F中，第二流路102的一部分被分支。并且，在本变形例中，第二流路102被分支为六个，但并非受此所限。例如，第二流路102也可以被分支成Y字状的两个分支，也可以被分支成除此以外的多支。

这样，第二流路102的一部分被分支，通过多条第二流路102，不仅能够顺利地与流路100连接，而且能够节省空间地使大容积的反应溶液滞留在输送滞留部160。

(其他的变形例)

以下对上述的实施方式中的核酸扩增器件的其他的变形例进行说明。

(变形例1)

在本变形例的核酸扩增器件中，至少在核酸扩增反应部110中的流路100，包括沿着输送方向而截面积减小的区域。通过这种构成，能够使反应溶液300的输送速度固定。

具体而言，如图38所示，流路100为前端尖细的锥形结构，该锥形结构具体是，流路100的截面积单纯地减少，其中深度保持固定，宽度逐渐减少。并且，流路100也可以是宽度保持固定，深度逐渐变浅的锥形结构。

通过这种构成，由于能够连续地使压力损失以及毛细管力发生变化，因此，能够使反应溶液的输送速度保持稳定。

并且，如本变形例所示，通过将流路100的深度保持为固定，从而能够容易地通过蚀刻等来对流路100进行一并制作。而且，通过将流路100的深度保持为固定，从上述这种流路100的上方扫描激光，进行光学测定时，能够使测定光的路径长度保持固定。据此，能够提高测量精确度。例如，能够高精度地算出核酸的扩增量。

(变形例2)

本变形例中的核酸扩增器件与变形例1同样，至少在核酸扩增反应部110中的流路100包括沿着输送方向而截面积减小的区域。据此，能够使反应溶液的输送速度保持稳定。

本变形例与变形例1的不同之处是，截面积减小的区域中的流路100由蛇行的多个线状的主流路100a构成，而且，该主流路100a的截面积沿着输送方向，按每条线来减小。在本变形例中，通过将沿着输送方向的每条线上的主流路100a变细(宽度变窄)，来使流路100的截面积减小。并且，各个线中的主流路100a的宽度以及深度固定。

根据此构成，由于能够使流路100成为直线状，因此与变形例1相比，能够容易地设计以及制作流路100。并且，通过将流路100的深度固定，因此，不仅能够通过蚀刻等容易地对流路100进行一并制作，而且在从流路100的上方扫描激光进行光学测定时，能够使测量光的路径保持固定，这样，能够提高测量精度。

(变形例3)

本变形例中的核酸扩增器件与变形例1同样，至少在核酸扩增反应部110中的流路100包括沿着输送方向而截面积减小的区域。据此，能够使反应溶液的输送速度保持稳定。本变形例与变形例1的不同之处是，如图40所示，截面积减小的区域中的流路100的截面积，由被设置在流路100内的柱170来调整。

具体而言，通过在流路100内以规定的间隔竖立设置多条圆柱状的柱170，从而，能够对沿着输送方向的流路100的截面积进行局部性的减小。

通过这种构成，能够调整反应溶液的输送速度。并且，通过设置柱170，从而能够提高反应溶液中的试样以及试剂扩散性。

(变形例4)

本变形例中的核酸扩增器件的流路100的一部分被分支。具体而言，如图41所示，前端尖细的锥形结构的流路100的前端被分支为三个。

这样，通过使流路100的一部分分支，从而，不仅能够控制反应溶液300的液体前端(开头部分)的输送速度，而且能够控制反应溶液300的液体内部的输送速度。

(其他)

以上根据实施方式以及变形例对本发明所涉及的核酸扩增器件以及核酸扩增方法等进行了说明，但是本发明并非受上述的实施方式以及变形例所限。

例如，在上述的实施方式以及变形例中，采用了将核酸扩增反应部110中的流路100作为蛇行流路，并对含有靶核酸的反应溶液反复施加温度变化的流程PCR，不过也可以不是流程PCR，而采用反复向含有靶核酸的反应溶液施加温度变化的PCR。不过，如上述的实施方式所示，要想执行高效地PCR，还是设置成流程比较好。

并且，在上述的实施方式以及变形例中，虽然将流路100设置成蛇行流路，不过并非受此所限。例如也可以被构成为，将多个高温区域(95℃)与多个低温区域(60℃)交替地线状排列，在此之上设置形成有直线状的流路的基板，流路交替地通过高温区域和低温区域。

并且，在上述的实施方式以及变形例中，加热部140虽然设置了两个温度区域，不过，也可以设置彼此温度不同的三个以上的温度区域。在这种情况下，流路可以被构成为，使反应溶液周期性地通过不同的多个温度区域。

并且，在上述的实施方式以及变形例中，多个温度区域的各个温度的设定虽然是由加热块进行的，不过也可以采用珀耳贴元件等其他的温度控制部件来进行温度设定。

并且，针对各个实施方式以及变形例实施本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的方式，以及在不脱离本发明的主旨的范围内对实施方式中的构成要素以及功能进行任意地组合来实现的方式均包含在本发明内。

符号说明

1、2、2A、2B、2C、2D、3、3A、3B、3C、3D、3E、3F 核酸扩增器件

10 第一基板

11 第一凹部

12 第二凹部

13槽部

14、24 亲水膜

15 硅氧化膜

20 第二基板

21 第一贯通孔

22 第二贯通孔

100 流路

100a 主流路

100b 副流路

100c 导入流路

100d 排出流路

101 第一流路

102 第二流路

110 核酸扩增反应部

120 导入部

120a 第一导入部

120b 第二导入部

130 排出部

140 加热部

141 第一加热块

142 第二加热块

150 混合部

160、160A、160B、160C、160D、160E、160F 输送滞留部

170 柱

200 核酸扩增装置

210 温度控制部

220 检测部

221 光输出部

222 受光部

223 光学扫描部

224 激发截止滤光片

225 二色镜

300 反应溶液

Claims

1.一种核酸扩增器件，具备：

导入部，含有靶核酸的反应溶液被导入到该导入部；

核酸扩增反应部，存在温度不同的至少两个以上的温度区域，并且，对被导入到所述导入部的所述反应溶液中含有的所述靶核酸进行扩增；

流路，被设置成往返或周期性地经过所述至少两个以上的温度区域，并且，该流路具备毛细管力运输机构以用于利用毛细管力来输送所述反应溶液；

输送滞留部，用于使所述反应溶液滞留；以及

排出部，用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，

所述流路具有第一流路以及第二流路，所述第一流路被设置在所述核酸扩增反应部，所述第二流路被设置在所述输送滞留部，

所述第二流路的一方的端部与所述第一流路连接，

所述第二流路的另一方的端部与所述排出部连接，

从所述第一流路输送的所述反应溶液滞留于所述第二流路中；

所述第二流路的容积在所述流路全体的容积的10％以上；

所述第二流路中包含蛇行流路；

当将反应溶液导入所述核酸扩增器件时，所述核酸扩增反应部为用于检测靶核酸的扩增量的反应溶液所存在的区域，所述输送滞留部为不用于检测靶核酸的扩增量的反应溶液所滞留的区域。

2.如权利要求1所述的核酸扩增器件，

所述流路的与所述反应溶液的输送方向垂直的截面上的整个壁面均被封闭，所述流路仅在所述导入部以及所述排出部与外部空间相通。

3.如权利要求1所述的核酸扩增器件，

所述流路具有接触角为锐角的亲水性表面的壁面以用作所述毛细管力运输机构。

4.如权利要求3所述的核酸扩增器件，

与所述反应溶液的输送方向垂直的截面上的所述流路的整个壁面为亲水性表面。

5.如权利要求3或4所述的核酸扩增器件，

在所述流路形成有亲水膜，该亲水膜的表面为所述亲水性表面。

6.如权利要求5所述的核酸扩增器件，

所述亲水膜由具有亲水基和疏水基的材料形成。

7.如权利要求6所述的核酸扩增器件，

所述亲水膜由表面活性剂形成。

8.如权利要求7所述的核酸扩增器件，

所述表面活性剂是非离子性的表面活性剂。

9.如权利要求1至4的任一项所述的核酸扩增器件，

所述导入部被设置有多个，

所述核酸扩增器件还具备混合部，该混合部被设置在多个所述导入部与所述核酸扩增反应部之间，

多个所述导入部的每一个通过与多个所述导入部的每一个相对应的导入流路而在所述混合部被连接成一个，

在所述混合部，从多个所述导入部的每一个导入的多个溶液被混合而成为所述反应溶液。

10.如权利要求1至4的任一项所述的核酸扩增器件，

至少在所述核酸扩增反应部的所述流路中，包括沿所述输送方向而截面积减小的区域。

11.一种核酸扩增装置，具备权利要求1至4的任一项所述的核酸扩增器件，

所述核酸扩增装置具备温度控制部，用于控制所述核酸扩增反应部的温度。

12.如权利要求11所述的核酸扩增装置，

所述核酸扩增装置还具备检测部，用于对所述靶核酸的核酸扩增进行检测。

13.如权利要求12所述的核酸扩增装置，

所述检测部具备：

光输出部，输出用于照射到所述核酸扩增器件的光；以及

受光部，接受照射到所述核酸扩增器件的所述光的反射光。

14.如权利要求13所述的核酸扩增装置，

所述检测部还包括光学扫描部，用于将所述光扫描到所述核酸扩增器件的所述流路上。

15.一种核酸扩增方法，用于利用核酸扩增器件对靶核酸进行扩增，

所述核酸扩增方法包括：

导入步骤，将所述靶核酸以及用于使所述靶核酸扩增的反应试剂导入到所述核酸扩增器件的流路，所述流路具有第一流路以及第二流路，所述第一流路被设置在核酸扩增反应部，所述第二流路被设置在输送滞留部；以及

核酸扩增步骤，在利用毛细管力对含有所述靶核酸与所述反应试剂的反应溶液在所述核酸扩增反应部中进行输送的同时，使该反应溶液中包含的所述靶核酸扩增；

所述核酸扩增器件还具备排出部，所述输送滞留部由容积在所述核酸扩增器件的所述流路全体的容积的10％以上的流路构成，并且用于使所述反应溶液滞留，所述排出部用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，

在利用毛细管力而被输送的所述反应溶液的前端到达所述排出部时，停止含有靶核酸的溶液向所述导入部的导入；

所述输送滞留部的流路中包含蛇行流路；

16.如权利要求15所述的核酸扩增方法，

在所述导入步骤中，将事先对含有所述靶核酸的溶液与所述反应试剂进行混合而得到的溶液作为所述反应溶液、导入到所述核酸扩增器件。

17.如权利要求15所述的核酸扩增方法，

在所述导入步骤中，将含有所述靶核酸的第一溶液以及含有所述反应试剂的第二溶液分别导入到所述核酸扩增器件，

在所述核酸扩增步骤，将在所述核酸扩增器件混合了所述第一溶液和所述第二溶液而得到的溶液作为所述反应溶液、在利用毛细管力进行输送的同时，使该反应溶液中包含的所述靶核酸扩增。

18.如权利要求15至17的任一项所述的核酸扩增方法，

在所述核酸扩增步骤，通过对所述反应溶液施加周期性的温度变化，从而使所述反应溶液中包含的靶核酸扩增。