CN118119695A - Pcr装置 - Google Patents
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Abstract
PCR装置(100)具有：容器(10)，其收容进行PCR的反应液；加热冷却装置(30)，其对容器(10)内的反应液进行加热冷却；盖(20)，其将容器密封；以及检测端部(40)，其在安装了盖(20)的状态下，能够相对于所述容器移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCR装置，其执行PCR并且测定扩增的核酸。
背景技术
在病毒等病原体的检测中使用PCR法，PCR法利用伴随基因工程的发展而普及的聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)。用市售的采集试剂盒采集包含病原体的样本，从样本中提取核酸(DNA或RNA)，通过PCR法将核酸扩增，基于扩增的核酸检查病原体。
PCR法主要以手工作业进行，但手工作业不仅难以持续执行大量的检查处理，还有可能在处理工序中发生误操作和污染。因此，提出了一种自动进行PCR法的PCR自动检查装置。例如，作为PCR自动检查装置，能够使用准确系统科学株式会社所提供的PCR全自动检查系统(geneLEAD系列)。该PCR全自动检查系统能够不经由人工而从收容样本的样本容器取出样本，并执行PCR检查。
在进行PCR检查时，使用包含扩增的核酸和试剂的反应液，反复执行数十次PCR循环。一个PCR循环包括：将反应液加热至规定温度并维持规定时间；将反应液冷却至规定温度并维持规定时间。当反复进行数十次PCR循环时，至核酸的扩增完成则需要较长的时间。因此，为了缩短PCR循环的时间，考虑减少反应液的液量以缩短用于将反应液冷却和加热至规定温度的时间。通常的PCR使用较大量的反应液(例如数十μl)，但可以考虑减少反应液的液量，使用较少量的反应液(例如3～10μl)执行PCR。
在本申请发明人所提出的专利文献1中，提出了一种使用盖部件3密封容器1来执行PCR的反应装置。通过将该盖部件3的凸部收容在容器1的反应室21内，来减少反应室的容积，使用较少量的反应液执行PCR。此外，在专利文献2中也提出了相同的PCR装置。
另一方面，在实时PCR中，在PCR循环中，通过测定与反应液所包含的核酸结合的荧光物质的荧光强度，由此能够将核酸进行定量。在实时PCR中，需要在容器的周围设置对反应液照射激发光并从反应液接收荧光的检测端部。在非专利文献1中记载了使用配置在进行PCR的容器的上方的检测端部，进行核酸的测定。在这样的配置中，在加热反应液时产生的水蒸气在检测端部的表面结露，由此反应液中的核酸等的状态的检测可能变得不准确。因此，在非专利文献1中图示了在检测端部的周围设置防止结露的加热器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-10777号；
专利文献2:英国专利申请公开第2333250号。
非专利文献
非专利文献1：L x L Scanner,准确系统科学株式会社,[online],[2021年8月31日检索],互联网＜URL:http://www.pss.co.jp/technology/measurement/llscanner.html＞
发明内容
发明要解决的问题
在执行PCR时，为了避免反应液的蒸发，可以考虑用盖密封容器。此时，对于被盖密封的容器，如何配置检测端部成为了问题。
因此，本发明提供一种对于被盖密封的容器，使用检测端部能够检测容器内的反应液的状态的PCR装置。
用于解决问题的方案
本发明的各方式如下地构成。
[方式1]
一种PCR装置，其具有：
容器，其收容进行所述PCR的反应液；
加热冷却器，其对所述容器内的所述反应液进行加热冷却；
盖，其将所述容器密封；以及
检测端部，其经由所述盖检测所述反应液的状态。
[方式2]
根据方式1所述的PCR装置，其中，
所述容器由容器上部和从所述容器上部向下方凸出的容器下部构成，所述容器下部形成为直径比所述容器上部小，
所述盖由盖上部和从所述盖上部向下方凸出的盖下部构成，所述盖下部形成为直径比所述盖上部小，
在所述盖安装于所述容器的状态下，所述盖上部被收容在所述容器上部，所述盖下部被收容在所述容器下部。
[方式3]
根据方式2所述的PCR装置，其中，
在所述容器上部的内表面具有容器上侧凸起，在所述盖上部的外表面具有盖凸起，通过所述容器上侧凸起与所述盖凸起卡合，所述盖被保持在所述容器。
[方式4]
根据方式2或3所述的PCR装置，其具有：
弹性密封件，其将所述容器上部与所述盖上部之间密封。
[方式5]
根据方式4所述的PCR装置，其中，
在所述容器上部的内表面具有容器下侧凸起，通过所述容器下侧凸起与所述弹性密封件的卡合，所述弹性密封件被保持在所述容器。
[方式6]
根据方式2至5中的任一项所述的PCR装置，其中，
在所述盖安装于所述容器的状态下，所述检测端部的下端与设置于所述盖下部的透光部相对。
[方式7]
根据方式6所述的PCR装置，其中，
所述透光部与所述容器下部的容器最下部相对。
[方式8]
根据方式7所述的PCR装置，其中，
所述容器在所述透光部与所述容器最下部之间收容3至10μl的反应液。
[方式9]
根据方式1至8中的任一项所述的PCR装置，其中，
所述检测端部由光学部件、收容所述光学部件的一部分的端部壳体、以及从所述端部壳体向下方凸出并收容所述光学部件的下端部的端部凸出部构成。
[方式10]
根据方式2至8中的任一项所述的PCR装置，其中，
所述检测端部由光学部件、收容所述光学部件的一部分的端部壳体、以及从所述端部壳体向下方凸出并收容所述光学部件的下端部的端部凸出部构成，
所述端部壳体的下部被收容在所述盖上部，所述端部凸出部被收容在所述盖下部。
[方式11]
根据方式9或10所述的PCR装置，其中，
所述光学部件至少由光纤和设置于所述光纤的下端的导光件构成。
[方式12]
根据方式11所述的PCR装置，其中，
所述导光件与设置于所述盖下部的透光部相对。
[方式13]
根据方式1至12中的任一项所述的PCR装置，其具有：
检测端部移动机构，其使所述检测端部在水平方向和垂直方向移动。
[方式14]
根据方式13所述的PCR装置，其中，
所述检测端部安装有所述盖。
[方式15]
根据方式2至14中的任一项所述的PCR装置，其中，
所述加热冷却器具有收纳所述容器下部的一部分的凹部。
[方式16]
根据方式15所述的PCR装置，其中，
所述加热冷却器由具有所述凹部的导热块、设置于所述导热块的下侧的帕尔贴元件、以及设置于所述帕尔贴元件的下侧的热交换用散热器构成。
[方式17]
根据方式16所述的PCR装置，其中，
所述导热块具有向上方逐渐变细地凸出的块凸出部，在所述块凸出部的上端形成有所述凹部。
[方式18]
根据方式1至17中的任一项所述的PCR装置，其具有：
加热器，其对所述容器或所述容器下部进行加热。
发明效果
本发明的PCR装置对于被盖密封的容器，能够使用检测端部经由盖检测容器中的反应液的状态。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的PCR装置的分解立体图。
图2是示出图1的容器的分解立体图。
图3是示出图1的容器的侧面剖视图。
图4是示出图1的盖的立体图。
图5是示出将盖安装于图1的检测端部的状态的侧面剖视图。
图6是示出用盖将容器密封的状态的PCR装置的侧面剖视图。
图7是示出图6的容器和盖的侧面剖视图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的PCR装置的实施方式进行说明。另外，在各图中，对同一部分标注同一附图标记并适当省略说明。本实施方式的PCR装置作为执行实时PCR的PCR装置进行说明，但本发明不限于实时PCR，能够作为可测定容器中的反应液的状态的PCR装置。
[PCR装置的整体结构]
使用图1对本发明的实施方式的PCR装置进行说明。如图1所示，PCR装置100由收容包含PCR试剂和核酸等样本的反应液的容器10、将容器10的开口密封的盖20、对容器10内的反应液进行加热和冷却的加热冷却器30、以及检测被盖20密封的容器10内的反应液的状态的检测端部40构成。
[容器]
使用图2和图3，对容器10的结构进行说明。容器10由收容盖20的盖上部21的容器上部11、收容盖20的盖下部21和反应液的容器下部12、以及配置在容器上部11的内底面上的弹性密封件13构成。容器上部11优选为圆筒状且具有底部。容器下部12形成为直径比容器上部11小。
容器10具有：形成于容器上部11的内周面的上侧的一个或多个容器上侧凸起11a、和形成于容器上部11的内周面的下侧的一个或多个容器下侧凸起11b。容器上侧凸起11a和/或容器下侧凸起11b优选能够在容器上部11的内周面凸出形成为环状。
容器下部12优选从容器上部11的底部中央向下方凸出。容器下部12具有形成为圆形的容器最下部12a。弹性密封件13是在中央具有开口的圆盘，由液密性的弹性材料(例如硅橡胶)形成。通过容器下侧凸起11b与弹性密封件13卡合，弹性密封件13被保持在容器10。更具体而言，当弹性密封件13配置在容器上部11的底面上时，弹性密封件13的上侧外周部被盖下侧凸起21b按压。由此，弹性密封件13被保持在容器10。
[盖]
使用图4，对盖(帽)20的结构进行说明。盖20由收容检测端部40的端部壳体43的至少一部分的盖上部21、和收容检测端部40的导光件42的盖下部22构成。盖下部22从盖上部21的底面中央向下方凸出。盖下部22形成为直径比盖上部21小。
盖上部21具有形成于盖上部21的外周面的一个或多个盖凸起11b。盖凸起11b优选能够在盖上部21的内周面凸出形成为环状。盖上部21优选具有形成于盖上部21的内周面的多个肋21a。盖下部22在其下端形成有平坦的透光部22a。盖下部22优选形成为逐渐变细。盖下部22的至少透光部22a由透明材料形成。透明材料能够使用透射后述的激发光和荧光的树脂。
[检测端部]
使用图5，对检测端部40的结构进行说明。检测端部40配置为在后述的容器支承体50的上方能够在水平方向和垂直方向移动。未图示的检测端部移动机构使检测端部40在水平方向和垂直方向移动。检测端部40能够安装盖20。在检测端部40安装了盖20的状态下，检测端部40能够通过检测端部移动机构进行移动。检测端部40由端部壳体43、光学部件41和42、收容光学部件41和42的至少一部分的端部壳体43、以及从端部壳体43向下方凸出并收容光学部件的下端部分42的端部凸出部44构成。凸出端部44优选形成为逐渐变细。
光学部件由光纤41和导光件42构成。光学部件也可以由光纤41、导光件42、以及配置于导光件42的下端的透镜构成。端部壳体43优选为筒状，在其内侧至少收容光纤41的一部分(第一末端部)。端部凸出部44优选向下方逐渐变细地凸出，端部凸出部44保持导光件42。端部壳体43的下部被收容在盖上部21，端部凸出部44被收容在盖下部22。
光纤41优选由激发光照射用光纤和荧光检测用光纤构成。光纤41的第二末端部与未图示的检测主体(例如，激发光源和受光元件等)连接。光纤41的下端部与导光件42连接。导光件42的下端部延伸至透光部22a的内表面附近。导光件42的下端部(下端面)与透光部22a的内表面相对。导光件42的至少上部优选被端部壳体43保持。盖20液密性地安装在检测端部40。
[加热冷却器]
使用图1，对加热冷却器30的结构进行说明。加热冷却器30由对容器10内的反应液进行加热和冷却的导热块31、设置于导热块31的下侧的帕尔贴元件32、以及设置于帕尔贴元件32的下侧的热交换用散热器33构成。导热块31具有向上方逐渐变细地凸出的块凸出部31b。块凸出部31b优选能够形成为山形。在块凸出部31b的上端形成有凹部或凹陷31a。凹部31a收纳容器下部12的至少一部分。容器最下部12a的外表面形状优选与凹部31a的内表面形状一致，以两者紧贴的方式形成。
[PCR装置的使用时的配置]
使用图6、图7，对PCR装置100的使用时(PCR执行时)的配置进行说明。如图7所示，在PCR开始前，容器10收容在容器支承体50的开口50a。也可以在开口50a的周围(以包围开口的方式)可选地设置对容器10或容器下部12进行加热的加热器51。在容器支承体50的下方配置有加热冷却器30。在容器10中，预先通过分注器(未图示)分注反应液RS。分注器能够通过分注器移动机构在水平方向和垂直方向移动。分注器预先向容器20分注反应液RS(各种试剂和缓冲剂等)和样本(扩增前的核酸)。
如图6的(a)所示，在检测端部40安装了盖20的状态下，检测端部40从容器10的上方下降，如图6的(b)和图7的(c)所示，盖凸起21b与容器上侧凸起10a卡合。通过该卡合，盖20与容器10一体化，并且盖20将容器10密封。
在图6的(b)的状态下，盖下部22的透光部22a和导光件42的下端面配置在反应液RS的液面以下。透光部22a不经由空气而直接与反应液接触，因此不会有透光部22a结露而使检测灵敏度降低的情况。透光面22a在反应液RS中移动，由此溢出的反应液RS和空气被挤出至形成在容器下部12的内表面与盖下部22的外表面之间的间隙。
使用图7，对利用盖20对容器10的密封处理进行说明。另外，图7省略了加热冷却器30、检测端部40、容器支承体50的图示。图7的(a)是在容器20安装盖20之前的状态。在图7的(a)的状态下，通过分注器预先将反应液RS分注到容器下部12，弹性密封件13通过容器上部11内的容器下侧凸起11b被保持在容器上部11内。
如图7的(b)所示，在盖20从容器10的上方插入容器10时，以箭头所示的方式在纵向对弹性密封件13施加压缩力，弹性密封件13被压缩。另外，压缩力通过安装了盖20的检测端部40向下方移动，经由容器10施加于弹性密封件13。进而，在图7的(b)的状态下，按压盖下部22的倾斜周面的力如图7的(b)的倾斜箭头所示施加在容器下部12的倾斜周面，容器下部12与盖下部22之间被密封或紧贴。
当通过检测端部40向上方移动来解除该压缩力的一部分时，如图7的(c)所示，弹性密封件13在纵向膨胀，盖20相对于容器10向上方移动。伴随该移动，容器上侧凸起11a与盖凸起21b啮合，盖20与容器10卡定。图7的(c)的状态示出与图6的(b)的状态相同的状态。
在图6的(b)和图7的(c)的状态下，PCR装置的控制部(处理器)按照预先确定的条件使帕尔贴元件32工作，经由导热块32对容器10内的反应液RS进行加热和冷却，由此执行多次PCR循环。
在图6的(b)和图7的(c)的状态下，PCR装置100的盖20的透光面22a移动至反应液的液面的下侧。通过这样的移动，由于反应液RS和空气从容器最下部12a被赶出至上方，所以透光面22a不会结露，检测端部40的检测灵敏度提高。
在图6的(a)和图7的(a)的状态下，能够通过分注器将较大量的反应液分注到容器下部12。较大量的反应液优选能够为数十μl，更优选能够为20±2μl。在图6的(b)的状态下，能够在透光部22a与容器最下部12a之间残留较少量的反应液。较少量的反应液优选能够为3～10μl，更优选能够为5±1μl。
在本实施方式中，也能够将PCR作为实时PCR。在执行PCR中，检测主体的光源产生激发光，该激发光经由检测端部40的光纤41、导光件42、以及盖20的透光部22a，照射至容器下部12内的反应液RS。在反应液RS中与扩增的核酸结合的荧光物质由于照射的激发光而发出荧光。荧光物质所发出的荧光穿过盖20的透光部22a、导光件42、光纤41，被检测主体的受光元件检测。通过测定检测到的荧光强度，能够进行核酸的检测和/或定量。
附图标记说明
100：PCR装置
10：PCR容器
11：容器上部
11a：容器上侧凸起
11b：容器下侧凸起
12：容器下部
12a：容器最下部
13：弹性密封件
20：盖
21：盖上部
22：盖下部
22a：透光部
30：加热冷却器
31：导热块
31a：凹部
32：帕尔贴元件
33：热交换用散热器
40：检测端部
41：光纤
42：导光件
43：端部壳体
50：容器支承体
51：加热器
RS：反应液。
Claims (18)
1.一种PCR装置，其具有：
容器，其收容进行所述PCR的反应液；
加热冷却器，其对所述容器内的所述反应液进行加热冷却；
盖，其将所述容器密封；以及
检测端部，其经由所述盖检测所述反应液的状态。
2.根据权利要求1所述的PCR装置，其中，
所述容器由容器上部和从所述容器上部向下方凸出的容器下部构成，所述容器下部形成为直径比所述容器上部小，
所述盖由盖上部和从所述盖上部向下方凸出的盖下部构成，所述盖下部形成为直径比所述盖上部小，
在所述盖安装于所述容器的状态下，所述盖上部被收容在所述容器上部，所述盖下部被收容在所述容器下部。
3.根据权利要求2所述的PCR装置，其中，
在所述容器上部的内表面具有容器上侧凸起，在所述盖上部的外表面具有盖凸起，通过所述容器上侧凸起与所述盖凸起卡合，所述盖被保持在所述容器。
4.根据权利要求2所述的PCR装置，其具有：
弹性密封件，其将所述容器上部与所述盖上部之间密封。
5.根据权利要求4所述的PCR装置，其中，
在所述容器上部的内表面具有容器下侧凸起，通过所述容器下侧凸起与所述弹性密封件卡合，所述弹性密封件被保持在所述容器。
6.根据权利要求2所述的PCR装置，其中，
在所述盖安装于所述容器的状态下，所述检测端部的下端与设置于所述盖下部的透光部相对。
7.根据权利要求6所述的PCR装置，其中，
所述透光部与所述容器下部的容器最下部相对。
8.根据权利要求7所述的PCR装置，其中，
所述容器在所述透光部与所述容器最下部之间收容3至10μl的反应液。
9.根据权利要求1所述的PCR装置，其中，
所述检测端部由光学部件、收容所述光学部件的一部分的端部壳体、以及从所述端部壳体向下方凸出并收容所述光学部件的下端部的端部凸出部构成。
10.根据权利要求2所述的PCR装置，其中，
所述检测端部由光学部件、收容所述光学部件的一部分的端部壳体、以及从所述端部壳体向下方凸出并收容所述光学部件的下端部的端部凸出部构成，
所述端部壳体的下部被收容在所述盖上部，所述端部凸出部被收容在所述盖下部。
11.根据权利要求9所述的PCR装置，其中，
所述光学部件至少由光纤和设置于所述光纤的下端的导光件构成。
12.根据权利要求11所述的PCR装置，其中，
所述导光件与设置于所述盖下部的透光部相对。
13.根据权利要求1所述的PCR装置，其具有：
检测端部移动机构，其使所述检测端部在水平方向和垂直方向移动。
14.根据权利要求13所述的PCR装置，其中，
所述检测端部安装有所述盖。
15.根据权利要求2所述的PCR装置，其中，
所述加热冷却器具有收纳所述容器下部的一部分的凹部。
16.根据权利要求15所述的PCR装置，其中，
所述加热冷却器由具有所述凹部的导热块、设置于所述导热块的下侧的帕尔贴元件、以及设置于所述帕尔贴元件的下侧的热交换用散热器构成。
17.根据权利要求16所述的PCR装置，其中，
所述导热块具有向上方逐渐变细地凸出的块凸出部，在所述块凸出部的上端形成有所述凹部。
18.根据权利要求1所述的PCR装置，其具有：
加热器，其对所述容器或所述容器下部进行加热。
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