JP2014135942A - Thermal cycler and thermal cycling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱サイクル装置及び熱サイクル方法に関する。 The present invention relates to a heat cycle apparatus and a heat cycle method.
近年、遺伝子の利用技術の発展により、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されている。遺伝子を利用するための技術として、PCR(Polymerase Chain Reaction)法などの技術が広く普及している。今日では、PCR法は生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。 In recent years, gene-based medical care such as gene diagnosis and gene therapy has attracted attention due to the development of gene utilization technology, and many methods using genes for variety discrimination and variety improvement have been developed in the field of agriculture and livestock. . Techniques such as PCR (Polymerase Chain Reaction) are widely used as techniques for utilizing genes. Today, PCR has become an indispensable technique for elucidating information on biological materials.
PCR法は、増幅の対象とする核酸(標的核酸)及び試薬を含む溶液(反応液)に熱サイクルを施すことで、標的核酸を増幅させる手法である。熱サイクルは、2段階以上の温度を周期的に反応液に施す処理である。PCR法においては、2段階又は3段階の熱サイクルを施す手法が一般的である。 The PCR method is a technique for amplifying a target nucleic acid by subjecting a solution (reaction solution) containing a nucleic acid (target nucleic acid) to be amplified and a reagent to thermal cycling. The thermal cycle is a process in which two or more stages of temperature are periodically applied to the reaction solution. In the PCR method, a method of performing a two-stage or three-stage thermal cycle is common.
PCR法では一般に、チューブや生体試料反応用チップ(バイオチップ)と称する、生化学反応を行うための容器を使用する。しかしながら従来の手法においては、反応に必要な試薬等の量が多かったり、反応に必要な熱サイクルを実現するために装置が複雑化したり、反応に時間がかかったりするという問題があった。そのため、微少量の試薬や検体を用いてPCR法を精度よく短時間で行うためのバイオチップや反応装置が必要とされていた。 In the PCR method, a container for performing a biochemical reaction, generally called a tube or a biological sample reaction chip (biochip), is used. However, the conventional methods have a problem that the amount of reagents and the like necessary for the reaction is large, the apparatus is complicated to realize a thermal cycle necessary for the reaction, and the reaction takes time. Therefore, a biochip and a reaction apparatus are required for performing the PCR method accurately and in a short time using a very small amount of reagent or specimen.
このような問題を解決するために、昇降式PCRでは、棒状の反応チューブの上部と下部とを別々のヒーターで加熱しており、反応チューブ内にオイルを充填し、その中のPCR反応液滴を移動させる2温度サイクルを印加する。PCR液滴を移動させる手段としては重力を利用しており、PCR液滴がオイルより比重が大きいことを利用して、チューブが設置されたヒーターブロック全体を半回転することにより上下を逆転させ、重力により液滴を移動させて熱サイクルを施す生体試料反応装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve such problems, in the vertical PCR, the upper and lower parts of the rod-shaped reaction tube are heated by separate heaters, the reaction tube is filled with oil, and the PCR reaction droplets therein Apply two temperature cycles to move. Gravity is used as a means for moving the PCR droplet, and by utilizing the fact that the PCR droplet has a higher specific gravity than oil, the entire heater block in which the tube is installed is rotated halfway up and down, A biological sample reaction apparatus that performs thermal cycling by moving droplets by gravity has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に開示された生体試料反応装置は、バイオチップを連続して回転させることで反応液に熱サイクルを施していた。しかしながら、反応液は回転に伴ってバイオチップの流路内を移動するので、PCR法を精度よく短時間で行うためには、バイオチップの流路内の反応液の移動を高速化する必要があった。
In the biological sample reaction apparatus disclosed in
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱時間の制御が容易な熱サイクル装置及び熱サイクル方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a thermal cycle apparatus and a thermal cycle method in which the heating time can be easily controlled.
[適用例1]本適用例に係る熱サイクル装置は、反応液より比重の大きい固形物質が混入する反応液と、該反応液よりも比重が小さく、かつ、該反応液とは相分離する前記液体とが充填され、前記反応液が対向する内壁に近接して移動する流路を含むバイオチップを装着する装着部と、前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、前記流路の第1領域を加熱する加熱部と、前記装着部及び前記加熱部の配置を、第1の配置と、第2の配置との間で切り換える駆動機構と、を含むことを特徴とする。 [Application Example 1] The thermal cycler according to this application example is a reaction liquid in which a solid substance having a specific gravity larger than that of the reaction liquid is mixed with the reaction liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and phase-separating from the reaction liquid. A mounting portion for mounting a biochip that includes a flow path that is filled with a liquid and that moves close to the inner wall facing the reaction solution; and when the biochip is mounted on the mounting portion, A heating unit that heats one region, and a drive mechanism that switches the arrangement of the mounting unit and the heating unit between a first arrangement and a second arrangement.
本適用例によれば、バイオチップを回転させることで加熱冷却サイクルを行うためにバイオチップ内の液体に反応液を注入するが、その際、反応液より比重の大きい固形物質を混入する反応液を形成する。同体積の反応液を単一の状態でバイオチップ内に注入する場合に比べ、反応液に反応液より比重の大きい固形物質を混入させることで、重力による反応液移動速度(落下速度)が増加するため移動速度が速くなる。このことにより、2水準の各温度で反応液を高温から低温、又は低温から高温に上昇又は下降するために必要とする時間を短縮することができ、高速な熱サイクルを可能とする熱サイクル装置を提供する。 According to this application example, the reaction liquid is injected into the liquid in the biochip in order to perform the heating / cooling cycle by rotating the biochip. At this time, the reaction liquid in which a solid substance having a specific gravity larger than that of the reaction liquid is mixed. Form. Compared to the case where the same volume of reaction liquid is injected into the biochip in a single state, the reaction liquid moving speed (falling speed) is increased by mixing a solid substance with a specific gravity greater than the reaction liquid into the reaction liquid. Therefore, the moving speed becomes faster. This makes it possible to shorten the time required for raising or lowering the reaction liquid from high temperature to low temperature, or from low temperature to high temperature at each of the two levels, and to enable high-speed thermal cycling. I will provide a.
[適用例2]本適用例に記載の熱サイクル装置において、前記固形物質は、微粒子であることを特徴とする。 Application Example 2 In the heat cycle apparatus according to this application example, the solid substance is fine particles.
本適用例によれば、固形物質を微粒子にすることで反応液の移動が速くなり反応液の移動が円滑になる。 According to this application example, when the solid substance is made into fine particles, the movement of the reaction liquid becomes faster and the movement of the reaction liquid becomes smooth.
[適用例3]本適用例に記載の熱サイクル装置において、前記固形物質の表面は、親水性であることを特徴とする。 Application Example 3 In the thermal cycle apparatus according to this application example, the surface of the solid substance is hydrophilic.
本適用例によれば、液体中の反応液内に混入する微粒子が反応液の表面張力に打ち勝って反応液から疎水性の液体中に飛び出すことなく、反応液を重力方向に動かそうとする力(牽引力)が働く。 According to this application example, the force to move the reaction liquid in the direction of gravity without the fine particles mixed in the reaction liquid in the liquid overcoming the surface tension of the reaction liquid and jumping out of the reaction liquid into the hydrophobic liquid. (Traction force) works.
[適用例4]本適用例に記載の熱サイクル装置において、前記固形物質は、検出対象である核酸が吸着されていることを特徴とする。 Application Example 4 In the heat cycle apparatus according to this application example, the solid substance is adsorbed with a nucleic acid to be detected.
本適用例によれば、サンプルから固形物質を利用した核酸抽出により固形物質表面に核酸が吸着し、不純物を洗浄済みの固形物質を直接反応液に混和し、核酸増幅反応が実施できる。 According to this application example, nucleic acid can be adsorbed on the surface of the solid material by nucleic acid extraction using the solid material from the sample, and the solid material after washing the impurities can be directly mixed into the reaction solution to perform the nucleic acid amplification reaction.
[適用例5]本適用例に記載の熱サイクル方法は、反応液より比重の大きい固形物質を反応液に混入すること、前記固形物質が混入する前記反応液と、該反応液よりも比重が小さく、かつ、該反応液とは相分離する前記液体とが充填され、該反応液が、対向する内壁に近接して移動する流路を含むバイオチップを装着部に装着することと、前記流路の第1領域が、重力の作用する方向における前記流路の最下部に位置する第1の配置に前記バイオチップを保持することと、前記第1領域を加熱することと、前記反応液が移動する方向における位置が前記第1領域とは異なる前記流路の第2領域が、重力の作用する方向における前記流路の最下部に位置する第2の配置に前記バイオチップを保持することと、を含むことを特徴とする。 [Application Example 5] In the thermal cycle method described in this application example, a solid substance having a specific gravity larger than that of the reaction liquid is mixed in the reaction liquid, the reaction liquid in which the solid substance is mixed, and the specific gravity is higher than that of the reaction liquid. Mounting a biochip including a channel that is small and filled with the liquid that is phase-separated from the reaction liquid, and the reaction liquid moves close to the opposing inner wall; and Holding the biochip in a first arrangement in which the first region of the path is located at the lowermost part of the flow path in the direction of gravity, heating the first region, Holding the biochip in a second arrangement in which the second region of the flow path, whose position in the moving direction is different from that of the first region, is located at the lowest part of the flow channel in the direction in which gravity acts; , Including.
本適用例によれば、バイオチップを回転させることで加熱冷却サイクルを行うためにバイオチップ内の液体に反応液を注入するが、その際、反応液より比重の大きい固形物質を混入する反応液を形成する。同体積の反応液を単一の状態でバイオチップ内に注入する場合に比べ、反応液に反応液より比重の大きい微粒子を混入させることで、重力による反応液移動速度(落下速度)が増加するため移動速度が速くなる。このことにより、2水準の各温度で反応液を高温から低温、又は低温から高温に上昇又は下降するために必要とする時間を短縮することができ、高速な熱サイクルを可能とする熱サイクル方法を提供する。 According to this application example, the reaction liquid is injected into the liquid in the biochip in order to perform the heating / cooling cycle by rotating the biochip. At this time, the reaction liquid in which a solid substance having a specific gravity larger than that of the reaction liquid is mixed. Form. Compared with injecting the same volume of reaction liquid into the biochip in a single state, the reaction liquid moving speed (falling speed) by gravity is increased by mixing the reaction liquid with fine particles having a specific gravity greater than that of the reaction liquid. Therefore, the moving speed becomes faster. This makes it possible to reduce the time required to raise or lower the reaction liquid from high temperature to low temperature, or from low temperature to high temperature at each of the two levels, and to enable high-speed thermal cycling. I will provide a.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて以下の順序に従って説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.実施形態
1−1.実施形態における熱サイクル装置の構成
1−2.実施形態における熱サイクル装置を用いた熱サイクル処理
1−3.実施形態における熱サイクル装置及び熱サイクル処理の効果
2.変形例
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings in the following order. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. Embodiment 1-1. Configuration of Thermal Cycle Device in Embodiment 1-2. Thermal cycle process using thermal cycle apparatus in embodiment 1-3. 1. Effect of thermal cycle apparatus and thermal cycle process in the embodiment Modified example
1.実施形態
1−1.実施形態における熱サイクル装置の構成
図1は、実施形態に係る熱サイクル装置1の斜視図である。(A)は熱サイクル装置1の蓋50を閉じた状態、(B)は熱サイクル装置1の蓋50を開けた状態であり、装着部11にバイオチップ100が装着された状態を表す。図2は、実施形態に係る熱サイクル装置1における本体10の分解斜視図である。図3は、実施形態に係る熱サイクル装置1における本体10の、図1(A)のA−A線における断面を模式的に示す断面図である。(A)は第1の配置、(B)は第2の配置を示す。
1. Embodiment 1-1. Configuration of Thermal Cycle Device in Embodiment FIG. 1 is a perspective view of a
実施形態に係る熱サイクル装置1は、図1(A)に示すように、本体10及び駆動機構20を含む。図2に示すように、本体10は、装着部11、第1加熱部12(加熱部に相当)、及び第2加熱部13を含む。第1加熱部12と第2加熱部13との間にはスペーサー14が設けられている。本実施形態の本体10においては、第1加熱部12が底板17の側、第2加熱部13が蓋50の側に配置されている。本実施形態の本体10においては、第1加熱部12、第2加熱部13、及びスペーサー14はフランジ16、底板17、及び固定板19に固定されている。
The
装着部11は、後述するバイオチップ100を装着する構造である。図1(B)及び図2に示すように、本実施形態の装着部11は、バイオチップ100を差し込んで装着するスロット構造であり、第1加熱部12(加熱部)の第1ヒートブロック12b、スペーサー14、及び第2加熱部13の第2ヒートブロック13bを貫通する穴にバイオチップ100を差し込む構造となっている。装着部11の数は複数であってもよく、図1(B)の例では、20個の装着部11が本体10に設けられている。
The mounting
本実施形態の熱サイクル装置1は、バイオチップ100を第1加熱部12及び第2加熱部13に対して所定の位置に保持する構造を含むことが好ましい。これにより、第1加熱部12及び第2加熱部13によってバイオチップ100の所定の領域を加熱できる。より具体的には、図3に示すように、後述するバイオチップ100を構成する流路110の、第1領域111を第1加熱部12によって、第2領域112を第2加熱部13によって、加熱できる。本実施形態においてはバイオチップ100の位置を定める構造は底板17であり、図3(A)に示すように、バイオチップ100を底板17に接触する位置まで差し込むことで、第1加熱部12及び第2加熱部13に対してバイオチップ100を所定の位置に保持できる。
The
第1加熱部12は、装着部11にバイオチップ100を装着した場合に、後述するバイオチップ100の第1領域111を第1の温度に加熱する。図3(A)に示す例では、第1加熱部12は本体10において、バイオチップ100の第1領域111を加熱する位置に配置されている。
The
第1加熱部12は、熱を発生させる機構と、発生した熱をバイオチップ100に伝える部材とを含んでもよい。図2に示す例では、第1加熱部12は第1ヒーター12a及び第1ヒートブロック12bを含む。本実施形態においては、第1ヒーター12aはカートリッジヒーターであり、導線15によって図示しない外部電源に接続されている。第1ヒーター12aは第1ヒートブロック12bに挿入されており、第1ヒーター12aが発熱することで第1ヒートブロック12bが加熱される。第1ヒートブロック12bは、第1ヒーター12aから発生した熱をバイオチップ100に伝える部材である。本実施形態においてはアルミニウム製のブロックである。
The
カートリッジヒーターは温度制御が容易であるので、第1ヒーター12aをカートリッジヒーターとすることで、第1加熱部12の温度を容易に安定させることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。アルミニウムは熱伝導率が高いので、第1ヒートブロック12bをアルミニウム製とすることで、バイオチップ100を効率よく加熱できる。また、第1ヒートブロック12bに加熱ムラが生じにくいので、精度の高い熱サイクルを実現できる。また、加工が容易なので第1ヒートブロック12bを精度よく成型でき、加熱の精度を高めることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。
Since the temperature control of the cartridge heater is easy, the temperature of the
第1加熱部12は、装着部11にバイオチップ100を装着した場合に、バイオチップ100に接触していることが好ましい。これにより、第1加熱部12によってバイオチップ100を加熱した場合に、第1加熱部12の熱をバイオチップ100に安定して伝えることができるので、バイオチップ100の温度を安定させることができる。本実施形態のように、装着部11が第1加熱部12の一部として形成されている場合には、装着部11がバイオチップ100と接触することが好ましい。これにより、第1加熱部12の熱をバイオチップ100に安定して伝えることができるのでバイオチップ100を効率よく加熱できる。
The
第2加熱部13は、装着部11にバイオチップ100を装着した場合に、バイオチップ100の第2領域112を、第1の温度とは異なる第2の温度に加熱する。図3(A)に示す例では、第2加熱部13は本体10において、バイオチップ100の第2領域112を加熱する位置に配置されている。図2に示すように、第2加熱部13は、第2ヒーター13a及び第2ヒートブロック13bを含む。第2加熱部13は、加熱するバイオチップ100の領域及び加熱する温度が第1加熱部12と異なる以外は、第1加熱部12と同様である。
When the
本実施形態においては、第1加熱部12及び第2加熱部13の温度は、図示しない温度センサー及び後述する制御部によって制御される。第1加熱部12及び第2加熱部13の温度は、バイオチップ100が所望の温度に加熱されるように設定されることが好ましい。本実施形態においては、第1加熱部12を第1の温度に、第2加熱部13を第2の温度に制御することで、バイオチップ100の第1領域111を第1の温度に、第2領域112を第2の温度に加熱できる。本実施形態における温度センサーは熱電対である。
In this embodiment, the temperature of the
駆動機構20は、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を駆動する機構である。本実施形態においては、駆動機構20は図示しないモーター及び駆動軸を含み、駆動軸と本体10のフランジ16とが接続されている。本実施形態における駆動軸は、装着部11の長手方向に対して垂直に設けられており、モーターを動作させると駆動軸を回転の軸として本体10が回転される。
The
本実施形態の熱サイクル装置1は、図示しない制御部を含む。制御部は、後述する第1の温度、第2の温度、第1の時間、第2の時間、及び熱サイクルのサイクル数のうち、少なくとも1つを制御する。制御部が第1の時間又は第2の時間を制御する場合には、制御部は駆動機構20の動作を制御することによって、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13が所定の配置に保持される時間を制御する。制御部は、制御する項目ごとに異なる機構を設けても、全項目を一括して制御するものであってもよい。
The
本実施形態の熱サイクル装置1における制御部は電子制御であり、上記項目を全て制御する。本実施形態の制御部は図示しないCPU等のプロセッサー、及び、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置を含む。記憶装置には上記各項目を制御するための各種プログラム、データ等が記憶されている。また、記憶装置は各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
The control part in the
本実施形態の本体10は、図2及び図3(A)の例に示すように、第1加熱部12と第2加熱部13との間にスペーサー14が設けられている。本実施形態のスペーサー14は、第1加熱部12又は第2加熱部13を保持する部材である。スペーサー14を設けることにより、第1加熱部12と第2加熱部13との間の距離を、より正確に定めることができる。すなわち、後述するバイオチップ100の第1領域111及び第2領域112に対する第1加熱部12及び第2加熱部13の位置を、より正確に定めることができる。
As shown in the example of FIGS. 2 and 3A, the
スペーサー14の材質は必要に応じて適宜選択できるが、断熱材であることが好ましい。これにより、第1加熱部12及び第2加熱部13の熱が相互に及ぼす影響を少なくできるので、第1加熱部12及び第2加熱部13の温度制御が容易になる。スペーサー14が断熱材である場合には、装着部11にバイオチップ100を装着した場合に、第1加熱部12と第2加熱部13との間の領域においてバイオチップ100を囲むようにスペーサー14が配置されることが好ましい。これにより、バイオチップ100の第1加熱部12と第2加熱部13との間の領域からの放熱を抑制できるので、バイオチップ100の温度がより安定する。本実施形態においては、スペーサー14は断熱材であり、図3(A)の例においては、装着部11はスペーサー14を貫通している。これにより、第1加熱部12及び第2加熱部13によってバイオチップ100を加熱した場合に、バイオチップ100の熱が逃げにくくなるので、第1領域111及び第2領域112の温度をより安定させることができる。
The material of the
本実施形態の本体10は、固定板19を含む。固定板19は、装着部11、第1加熱部12、及び第2加熱部13を保持する部材である。図1(B)及び図2に示す例においては、2枚の固定板19がフランジ16に嵌め合わされており、第1加熱部12、第2加熱部13、及び底板17が固定されている。固定板19によって本体10の構造がより強固になるので、本体10が破損しにくくなる。
The
本実施形態の熱サイクル装置1は、蓋50を含む。図1(A)及び図3(A)の例では、装着部11は蓋50によって覆われている。蓋50によって装着部11を覆うことで、第1加熱部12によって加熱をした場合に、本体10から外部への放熱を抑制できるので、本体10内の温度を安定させることができる。蓋50は、固定部51によって本体10に固定されてもよい。本実施形態においては、固定部51は磁石である。図1(B)及び図2の例に示すように、本体10の蓋50の接触する面には磁石が設けられている。図1(B)及び図2には示されていないが、蓋50にも、本体10の磁石が接触する位置に磁石が設けられており、蓋50で装着部11を覆うと、磁力によって蓋50が本体10に固定される。これにより、駆動機構20によって本体10を駆動した場合に蓋50が外れたり動いたりすることを防止できる。したがって、蓋50が外れることで熱サイクル装置1内の温度が変化することを防止できるので、より正確な熱サイクルを後述する反応液140より比重の大きい固形物質9が混入する反応液140に施すことができる。
The
本体10は、気密性の高い構造であることが好ましい。本体10が気密性の高い構造であると、本体10内部の空気が本体10の外部に逃げにくいので、本体10内の温度がより安定する。本実施形態においては、図2に示すように、2個のフランジ16、底板17、2枚の固定板19、及び蓋50によって、本体10内部の空間が密閉される。
The
固定板19、底板17、蓋50、及びフランジ16は断熱材を用いて形成されることが好ましい。これにより、本体10から外部への放熱をさらに抑制できるので、本体10内の温度をより安定させることができる。
The fixing
1−2.実施形態における熱サイクル装置を用いた熱サイクル処理
図4は、実施形態に係るバイオチップ100の断面図である。以下では、まず、実施形態に係るバイオチップ100について説明する。
1-2. FIG. 4 is a sectional view of a
本実施形態に係るバイオチップ100は、図4の例に示すように、流路110及び封止部120を含む。流路110には、反応液140より比重の大きい固形物質9が混入する反応液140と、反応液140よりも比重が小さく、かつ、反応液140とは相分離する液体(以下、「液体」という)130とが充填され、封止部120によって封止されている。
As shown in the example of FIG. 4, the
固形物質9は微粒子であってもよい。これによれば、固形物質9を微粒子にすることで反応液140の移動が速くなり反応液140の移動が円滑になる。また、固形物質9は、PCR又はRT−PCR反応を阻害しない物質であれば特に限定されない。さらに、形状、粒径なども特に限定されない。また、固形物質9の密度が大きい方が反応液移動速度を増加させることで、より好ましい。
The
微粒子(固形物質)9の表面は、親水性であってもよい。これによれば、液体130中の反応液140内に混入する微粒子9が反応液140の表面張力に打ち勝って反応液140から疎水性の液体130中に飛び出すことなく、反応液140を重力方向に動かそうとする力(牽引力)が働く。
The surface of the fine particles (solid substance) 9 may be hydrophilic. According to this, the
微粒子9は、検出対象である核酸が吸着されていてもよい。これによれば、サンプルから微粒子9を利用した核酸抽出により微粒子9表面に核酸が吸着し、不純物を洗浄済みの微粒子9を直接反応液140に混和し、核酸増幅反応が実施できる。
The
流路110は、対向する内壁に近接して反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140が移動するように形成されている。ここで、流路110の「対向する内壁」とは、流路110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域を意味する。「近接」とは、反応液140と流路110の壁面との距離が近いことを意味し、反応液140が流路110の壁面に接触する場合を含む。したがって、「対向する内壁に近接して反応液140が移動する」とは、「流路110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域の両方に対して距離が近い状態で、反応液140が移動する」こと、すなわち、対向する内壁に沿って反応液140が移動することを意味する。換言すると、流路110の対向する2つ内壁間の距離は、反応液140が該内壁に近接して移動する程度の距離である。
The
バイオチップ100の流路110がこのような形状であると、流路110内を反応液140が移動する方向を規制できるので、後述する流路110の第1領域111と、第1領域111とは異なる第2領域112との間を反応液140が移動する経路をある程度規定できる。これにより、反応液140が第1領域111と第2領域112との間を移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。したがって、「近接」の程度は、第1領域111と、第2領域112との間を反応液140が移動する時間の変動が、両領域における反応液140の加熱時間に影響を与えない程度、すなわち、反応の結果に影響を与えない程度であることが好ましい。より具体的には、対向する内壁間の反応液140が移動する方向に対して垂直な方向における距離が、反応液140の液滴が2つ以上入らない程度であることが望ましい。
When the
図4の例では、バイオチップ100の外形は円柱状であり、中心軸方向(図4における上下方向)に流路110が形成されている。流路110の形状は、流路110の長手方向に対して垂直な方向の(交差する)断面、すなわち流路110のある領域における反応液140が移動する方向に対して垂直な断面(これを流路110の「断面」とする)が円形の筒状である。したがって、本実施形態のバイオチップ100においては、流路110の対向する内壁は、流路110の断面の直径を構成する流路110の壁面上の2点を含む領域であり、対向する内壁に沿って反応液140が流路110の長手方向に移動する。
In the example of FIG. 4, the outer shape of the
バイオチップ100の第1領域111は、第1加熱部12によって第1の温度に加熱される、流路110の一部の領域である。第2領域112は、第2加熱部13によって第2の温度に加熱される、第1領域111とは異なる流路110の一部の領域である。本実施形態のバイオチップ100においては、第1領域111は、流路110の長手方向における一方の端部を含む領域であり、第2領域112は、流路110の長手方向における他方の端部を含む領域である。図3(A)及び図3(B)に示す例では、流路110の封止部120側の端部を含む点線で囲まれた領域が第2領域112であり、封止部120から遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第1領域111である。
The
流路110には、液体130と、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140とが充填されている。液体130は、反応液140とは相分離する。すなわち混ざり合わない性質であるため、図4に示すように、反応液140は液体130の中に反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する状態で保持されている。反応液140は、液体130よりも比重が大きいため、流路110の重力方向における最下部の領域に位置している。液体130としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用できる。反応液140は、反応に必要な成分を含む液体である。反応がPCRである場合には、PCRによって増幅されるDNA(標的核酸)、DNAを増幅するために必要なDNAポリメラーゼ、並びにプライマー等が含まれる。例えば、液体130としてオイルを用いてPCRを行う場合には、反応液140は上記の成分を含む水溶液であることが好ましい。
The
(実施例1)
(反応液140に微粒子9を混入させた場合の反応液移動時間の変化)
図5は、本実施例に係るバイオチップ100を半回転したときに反応液140が上端から下端に移動する時間を計測する方法を示す図である。図6は、本実施例に係るバイオチップ100を半回転したときに反応液140が上端から下端に移動する時間を計測した結果を示すグラフである。なお、図面の上側を「上端」、下側を「下端」という。
Example 1
(Change in reaction solution moving time when
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of measuring the time for the
診療の現場では、できるだけ早く検査結果を知りたいため、PCRに要する時間は短縮化が望まれる。昇降式PCRにおいて反応液140に微粒子9を混入させることで、反応液移動速度が速くなるのを確認した。以下、実施方法を示す。
In clinical practice, it is desired to shorten the time required for PCR in order to know the test results as soon as possible. It was confirmed that the moving speed of the reaction solution was increased by mixing the
微粒子9はMagExtractor-Viral RNA−(東洋紡社製)を用いた(平均粒径2.7μm)。バイオチップ100の流路110は、平均内径は2.3mm、長手方向の長さが24mmのものを用いた。この流路110を動粘度2cSt(25℃)のシリコンオイルを80%(v/v)、動粘度6cSt(25℃)のシリコンオイルを20%(v/v)含む液体130で満たし、1.6μLの微粒子9を含む反応液140又は微粒子9を含まない反応液140を加え、封止部120で封をした。その後、図5に示すようにバイオチップ100を半回転したときに反応液140が上端から下端に移動する時間を計測した(n=3)。
As the
なお、本実施例ではモデルケースとして変性温度95℃とアニーリング・伸長反応温度55℃のPCR系を仮定し、その平均値である75℃にバイオチップ100全体を加温した状態にて評価した。結果を図6に示す。なお、2×標準偏差をヒゲで示す。
In this example, a PCR system having a denaturation temperature of 95 ° C. and an annealing / elongation reaction temperature of 55 ° C. is assumed as a model case, and the
例えば、高温保持(DNA変性)時間を3秒、低温保持(アニーリング・DNA伸長)時間を8秒で50サイクルのPCRの反応を行った場合、微粒子9を全く含まない反応液140では、反応液移動時間の平均値は3.9秒なので、バイオチップ100の半回転時間を0.5秒とすると、高温保持時間:3秒→半回転時間:0.5秒→液滴移動時間:3.9秒→低温保持時間:8秒→半回転時間:0.5秒→液滴移動時間:3.9秒以上を1サイクルとすると、1サイクルに係る時間は19.8秒である。50サイクルだと、19.8×50=990(秒)である。しかし、最後のサイクルでは「回転0.5秒→液滴移動3.9秒」の次のサイクルに移行するための工程が必要ないから、990−0.5−3.9=985.6(秒)=16.4(分)となり、トータル16.4分でPCRの反応が完了する。
For example, when a 50-cycle PCR reaction is performed with a high temperature holding (DNA denaturation) time of 3 seconds and a low temperature holding (annealing / DNA extension) time of 8 seconds, the
一方、400mg/mLの微粒子9を含む反応液140では、反応液移動時間の平均値は0.95秒なので、高温保持時間:3秒→半回転時間:0.5秒→液滴移動時間:0.95秒→低温保持時間:8秒→半回転時間:0.5秒→液滴移動時間:0.95秒以上を1サイクルとすると、1サイクルに係る時間は13.9秒である。50サイクルだと、13.9×50=695(秒)である。しかし、最後のサイクルでは「回転0.5秒→液滴移動0.95秒」の次のサイクルに移行するための工程が必要ないから、695−0.5−0.95=693.55(秒)=11.6(分)となり、トータル11.6分でPCRの反応が完了する。すなわち、約5分の時間短縮が可能である。また、より濃度の濃い微粒子や密度の高い粒子を用いれば、さらなる時間短縮効果が考えられる。
On the other hand, in the
(実施例2)
(反応液140に微粒子9を混入させた状態でPCRの反応)
図7は、本実施例に係る反応液140に微粒子9を混入させた状態でPCRの反応を実施する条件を示した表である。
(Example 2)
(PCR reaction with
FIG. 7 is a table showing conditions for carrying out the PCR reaction in a state where the
始めに、インフルエンザA陽性検体(鼻腔ぬぐい液)からMagExtractor-Viral RNA−(東洋紡社製)を用いて核酸抽出を行った。この核酸を含む溶出液を用いて、反応容器に微粒子9を混和させた状態で1stepRT−PCRを実施した。
First, nucleic acid extraction was performed from an influenza A positive specimen (nasal swab) using MagExtractor-Viral RNA (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). Using the eluate containing this nucleic acid, 1 step RT-PCR was carried out in a state where
RT−PCR(reverse transcription-polymerase chain reaction)は、RNAの検出又は定量を行うための手法である。逆転写酵素を用いて50℃でRNAを鋳型としてDNAへの逆転写を行い、逆転写によって合成されたcDNAをPCRによって増幅する。一般的なRT−PCRでは、逆転写反応の工程とPCRの工程とは独立しており、逆転写の工程とPCRの工程との間で、容器を交換したり、試薬を追加したりする。これに対し1stepRT−PCRは、専用の試薬を用いることで逆転写及びPCRの反応を連続して行う。RT−PCRはCDC protocol of realtime RTPCR for swine influenza A(H1N1)に従って実施した。 RT-PCR (reverse transcription-polymerase chain reaction) is a technique for detecting or quantifying RNA. Using reverse transcriptase, reverse transcription to DNA is performed at 50 ° C. using RNA as a template, and cDNA synthesized by reverse transcription is amplified by PCR. In general RT-PCR, a reverse transcription reaction step and a PCR step are independent, and a container is exchanged and a reagent is added between the reverse transcription step and the PCR step. On the other hand, 1step RT-PCR performs reverse transcription and PCR reaction continuously by using a dedicated reagent. RT-PCR was performed according to the CDC protocol of realtime RTPCR for swine influenza A (H1N1).
すなわち、500mg/mL微粒子、1μMフォワードプライマー、1μMリバースプライマー、0.25μMプローブ、1.25xSuperScriptIII RT/Platimun Taq Mix、1.25xPCR Master Mix、0.25(wt)%牛血清アルブミンを含む溶液を8μL調製し、そこに2μLの溶出液を添加した。攪拌後、そのうち1.6μLを実施例1に示したバイオチップ100に入れ、封止部120で封止した後、図7に示す実施条件でRT−PCRを実施した。
That is, 8 μL of a solution containing 500 mg / mL microparticles, 1 μM forward primer, 1 μM reverse primer, 0.25 μM probe, 1.25 × SuperScriptIII RT / Platinum Taq Mix, 1.25 × PCR Master Mix, 0.25 (wt)% bovine serum albumin And 2 μL of eluate was added thereto. After stirring, 1.6 μL of the solution was placed in the
反応後、反応液140の蛍光を測定した結果、核酸の増幅が確認され、RT−PCRが微粒子9存続下でも問題なく実施できることを確認した。
As a result of measuring the fluorescence of the
実施例1及び実施例2によれば、RT−PCRの反応液140に微粒子9を混入させることで重力による反応液落下速度が増し、結果としてトータルのRT−PCRの反応時間を短縮させることができる。
According to Example 1 and Example 2, mixing the
(実施例3)
(核酸抽出で用いたシリカ磁性微粒子をそのままPCRに持ち込む)
血液、土壌、食品等のサンプルから核酸を抽出する場合、シリカ表面の磁気微粒子を用いた抽出方法が利用されている。一般に、抽出操作の最後には核酸が吸着した磁気微粒子に純水や、低濃度緩衝液等の溶出液を添加し、溶出液中に核酸を溶出させ、核酸を含む溶出液と磁気微粒子とを分離させ上清のみを回収する操作が必要である。本実施例では磁気微粒子混入反応溶液においてRT−PCRが実施可能なことが示されているので、核酸を吸着した磁性微粒子を直接RT−PCRの反応液140に添加し、RT−PCRの反応中に溶出させることができれば溶出作業を省き、核酸抽出とRT−PCRにかかる時間を短縮化できることが期待できる。この仮説を検証するため、核酸が吸着した磁気微粒子(微粒子9)をRT−PCRの反応液140に直接混和させ。RT−PCRの反応を行った。以下、詳細に実験内容を示す。
(Example 3)
(Silica magnetic fine particles used for nucleic acid extraction are directly brought into PCR)
When extracting nucleic acid from samples such as blood, soil, food, etc., an extraction method using magnetic fine particles on a silica surface is used. In general, at the end of the extraction operation, pure water or an eluent such as a low-concentration buffer is added to the magnetic fine particles to which the nucleic acid has been adsorbed, the nucleic acid is eluted in the eluate, and the eluate containing the nucleic acid and the magnetic fine particles are separated. An operation of separating and collecting only the supernatant is necessary. In this example, it is shown that RT-PCR can be performed in a magnetic particle-mixed reaction solution. Therefore, magnetic particles adsorbed with nucleic acid are added directly to the RT-
インフルエンザA陽性検体(鼻腔ぬぐい液)からMagExtractor -Viral RNA−(東洋紡社製)を用いて抽出操作を行った。ただし、核酸が付着した微粒子9を洗浄後、溶出操作は行わず、直接RT−PCRの反応溶140に混和させた。
Extraction operation was performed from the influenza A positive specimen (nasal swab) using MagExtractor-Viral RNA- (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). However, after washing the
すなわち、0.8μMフォワードプライマー、0.8μMリバースプライマー、0.2μMプローブ、1xSuperScriptIII RT/Platimun Taq Mix、1xPCR Master Mix、0.2(wt)%牛血清アルブミンを含む溶液を10μL調製し、そこに4mgの核酸吸着済み微粒子9を添加した。攪拌後、そのうち1.6μLを実施例1に示したバイオチップ100に入れ、封止部120で封止した後、図7に示す実施条件でRT−PCRを実施した。この結果、核酸の増幅が確認され、溶出操作を省いて前処理とRT−PCRを実施できることが示された。このことにより前処理とRT−PCRを含む検査時間の短縮化が可能である。
Specifically, 10 μL of a solution containing 0.8 μM forward primer, 0.8 μM reverse primer, 0.2 μM probe, 1 × SuperScriptIII RT / Platinum Taq Mix, 1 × PCR Master Mix, 0.2 (wt)% bovine serum albumin was prepared, and 4 mg of nucleic acid adsorbed
本実施例によれば、核酸抽出操作において洗浄済みの核酸吸着磁気微粒子(微粒子9)を、直接RT−PCRの反応溶140に添加することで、溶出操作を省くことが可能となる。その結果、操作工程が減り、実施者の操作の煩雑性を低減し、また、トータルの検査時間の短縮化が可能となる。
According to this example, the elution operation can be omitted by adding the nucleic acid-adsorbed magnetic fine particles (fine particles 9) washed in the nucleic acid extraction operation directly to the RT-
次に、バイオチップ100を用いた場合の、実施形態に係る熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理について説明する。
図8は、本実施形態における熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理の手順を表すフローチャートである。
Next, the thermal cycle process using the
FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the heat cycle process using the
以下、図3(A)、図3(B)、及び図8を参照しながら、実施形態に係る熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理を説明する。図3(A)及び図3(B)においては、矢印gの方向(図における下方向)が重力の作用する方向である。本実施形態においては、熱サイクル処理の例としてシャトルPCR(2段階温度PCR)を行う場合を説明する。なお、以下に説明する各工程は熱サイクル処理の一例を示すものである。必要に応じて工程の順序を入れ替えたり、2以上の工程を連続的にあるいは並行して行ったり、工程を追加したりしてもよい。
Hereinafter, thermal cycle processing using the
シャトルPCRは、高温と低温との2段階の温度処理を繰り返し反応液に施すことにより、反応液中の核酸を増幅させる手法である。高温の処理においては2本鎖DNAの解離が、低温の処理においてはアニーリング(プライマーが1本鎖DNAに結合する反応)及び伸長反応(プライマーを始点としてDNAの相補鎖が形成される反応)が行われる。 Shuttle PCR is a technique for amplifying nucleic acids in a reaction solution by repeatedly applying a two-step temperature treatment of high temperature and low temperature to the reaction solution. Dissociation of double-stranded DNA occurs during high-temperature treatment, and annealing (reaction where the primer binds to single-stranded DNA) and extension reaction (reaction in which a complementary strand of DNA is formed starting from the primer) are performed during low-temperature treatment. Done.
一般に、シャトルPCRにおける高温は80〜100℃の間の温度、低温は50〜70℃の間の温度である。各温度における処理は所定時間行われ、高温に保持する時間は低温に保持する時間よりも短いことが一般的である。例えば、高温が1〜10秒程度、低温が10〜60秒程度としてもよく、反応の条件によってはこれよりも長い時間であってもよい。 Generally, the high temperature in shuttle PCR is a temperature between 80 and 100 ° C, and the low temperature is a temperature between 50 and 70 ° C. The treatment at each temperature is performed for a predetermined time, and the time for keeping at a high temperature is generally shorter than the time for keeping at a low temperature. For example, the high temperature may be about 1 to 10 seconds, and the low temperature may be about 10 to 60 seconds. Depending on the reaction conditions, the time may be longer.
なお、使用する試薬の種類や量によって、適切な時間、温度、及びサイクル数(高温と低温を繰り返す回数)は異なるので、試薬の種類や反応液140の量を考慮して適切なプロトコルを決定した上で反応を行うことが好ましい。
Note that the appropriate time, temperature, and number of cycles (the number of repetitions of high temperature and low temperature) vary depending on the type and amount of reagent used, so an appropriate protocol is determined in consideration of the type of reagent and the amount of
まず、ステップS101では、本実施形態に係るバイオチップ100を、装着部11に装着する。本実施形態では、液体130が充填された流路110に反応液140を導入後、封止部120によって封止されたバイオチップ100を装着部11に装着する。反応液140の導入は、マイクロピペットやインクジェット方式の分注装置等を用いて行うことができる。装着部11にバイオチップ100を装着した状態においては、第1加熱部12は第1領域111を、第2加熱部13は第2領域112を、それぞれ含む位置においてバイオチップ100に接している。本実施形態においては、図3(A)に示すようにバイオチップ100を底板17に接触するように装着することで、第1加熱部12及び第2加熱部13に対してバイオチップ100を所定の位置に保持できる。
First, in step S <b> 101, the
本実施形態においては、ステップS101における装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13、の配置は第1の配置である。図3(A)に示すように、第1の配置は、バイオチップ100の第1領域111を、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置させる配置である。したがって、第1領域111は、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13が所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する流路110の一部の領域である。第1の配置においては、重力の作用する方向における流路110の最下部に第1領域111が位置しているので、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140は、第1領域111に位置している。本実施形態においては、装着部11にバイオチップ100を装着したら、蓋50によって装着部11を覆い、熱サイクル装置1を作動させる。本実施形態においては、熱サイクル装置1を作動させると、ステップS102及びステップS103が開始される。
In this embodiment, arrangement | positioning of the mounting
ステップS102では、第1加熱部12及び第2加熱部13によりバイオチップ100を加熱する。第1加熱部12と第2加熱部13とは、バイオチップ100の異なる領域を異なる温度に加熱する。すなわち、第1加熱部12は第1領域111を第1の温度に加熱し、第2加熱部13は第2領域112を第2の温度に加熱する。これにより、流路110の第1領域111と第2領域112との間には、第1の温度と第2の温度との間で温度が漸次変化する温度勾配が形成される。本実施形態においては、第1の温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち相対的に高い温度であり、第2の温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち、相対的に低い温度である。したがって本実施形態のステップS102においては、第1領域111から第2領域112へ向けて温度が低くなる温度勾配が形成される。本実施形態の熱サイクル処理はシャトルPCRであるので、第1の温度は2本鎖DNAの解離に適した温度、第2の温度はアニーリング及び伸長反応に適した温度とすることが好ましい。
In step S <b> 102, the
ステップS102における、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置は第1の配置であるので、ステップS102においてバイオチップ100を加熱すると、反応液140は第1の温度に加熱される。したがって、ステップS102においては、液体130より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140に対して第1の温度における反応が行われる。
Since the
ステップS103では、第1の配置において、第1の時間が経過したか否かを判定する。本実施形態においては、判定は図示しない制御部によって行われる。第1の時間は、第1の配置に装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を保持する時間である。本実施形態において、ステップS101での装着に続いてステップS103が行われる場合、すなわち1回目のステップS103が行われる場合には、熱サイクル装置1を作動させてからの時間が第1の時間に達したか否かが判定される。第1の配置においては、反応液140は第1の温度に加熱されるので、第1の時間は、目的とする反応において反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140を第1の温度で反応させる時間とすることが好ましい。本実施形態においては、2本鎖DNAの解離に必要な時間とすることが好ましい。
In step S103, it is determined whether or not the first time has elapsed in the first arrangement. In this embodiment, the determination is performed by a control unit (not shown). The first time is a time for holding the mounting
ステップS103において、第1の時間が経過したと判定した場合(yes)は、ステップS104へ進む。第1の時間が経過していないと判定した場合(no)は、ステップS103が繰り返される。 If it is determined in step S103 that the first time has elapsed (yes), the process proceeds to step S104. If it is determined that the first time has not elapsed (no), step S103 is repeated.
ステップS104では、駆動機構20によって本体10を駆動し、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を第1の配置から第2の配置へ切り換える。第2の配置は、第2領域112を重力の作用する方向において流路110の最下部に位置させる配置である。換言すると、第2領域112は、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13が、第1の配置とは異なる所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する領域である。
In step S104, the
本実施形態のステップS104では、図3(A)の状態から、図3(B)の状態へと装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を切り換える。本実施形態の熱サイクル装置1においては、制御部の制御によって駆動機構20が本体10を回転駆動する。駆動軸を回転の軸として、モーターによってフランジ16を回転駆動すると、フランジ16に固定されている装着部11、第1加熱部12、及び第2加熱部13が回転される。駆動軸は装着部11の長手方向に対して垂直な方向の軸であるので、モーターの動作によって駆動軸が回転すると、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13が回転される。図3(A)及び図3(B)に示す例では、本体10を180°回転させる。これにより、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第1の配置から第2の配置へ切り換えられる。
In step S104 of the present embodiment, the arrangement of the mounting
ステップS104においては、第1領域111と第2領域112との重力の作用する方向における位置関係が第1の配置とは逆になるので、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140は重力の作用によって第1領域111から第2領域112へと移動する。装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第2の配置に達した場合に、制御部が駆動機構20の動作を停止すると、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第2の配置に保持される。装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第2の配置に達したら、ステップS105が開始される。
In step S104, the positional relationship in the direction in which gravity acts between the
ステップS105では、第2の配置において、第2の時間が経過したか否かを判定する。第2の時間は、第2の配置に装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を保持する時間である。本実施形態においては、第2領域112はステップS102において第2の温度に加熱されているので、本実施形態のステップS105においては、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第2の配置に達してからの時間が第2の時間に達したか否かが判定される。第2の配置においては、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140は第2領域112に保持されるので、本体10が第2の配置に保持されている時間、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140は第2の温度に加熱される。したがって、第2の時間は、目的とする反応において、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140を第2の温度に加熱する時間とすることが好ましい。本実施形態においては、アニーリングと伸長反応に必要な時間とすることが好ましい。
In step S105, it is determined whether the second time has elapsed in the second arrangement. The second time is a time for holding the mounting
ステップS105において、第2の時間が経過したと判定した場合(yes)は、ステップS106へ進む。第2の時間が経過していないと判定した場合(no)は、ステップS105が繰り返される。 If it is determined in step S105 that the second time has elapsed (yes), the process proceeds to step S106. If it is determined that the second time has not elapsed (no), step S105 is repeated.
ステップS106では、熱サイクルの回数が所定のサイクル数に達したか否かを判定する。具体的には、ステップS103からステップS105までの手順が、所定回数完了したか否かを判定する。本実施形態においては、ステップS103及びステップS105が完了した回数は、「yes」と判定された回数で判定される。ステップS103からステップS105までが1回行われると、反応液140より比重の大きい微粒子9が混入する反応液140に熱サイクルが1サイクル施されるので、ステップS103からステップS105が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数とすることができる。したがって、ステップS106により、目的とする反応に必要な回数の熱サイクルが施されたか否かを判定できる。
In step S106, it is determined whether the number of thermal cycles has reached a predetermined number of cycles. Specifically, it is determined whether or not the procedure from step S103 to step S105 has been completed a predetermined number of times. In the present embodiment, the number of times step S103 and step S105 are completed is determined by the number of times determined as “yes”. When Step S103 to Step S105 are performed once, a thermal cycle is performed for the
ステップS106において、熱サイクルが予定のサイクル数行われた(yes)と判定した場合には、処理を完了する(END)。熱サイクルが予定のサイクル数行われていない(no)と判定した場合には、ステップS107へ移行する。 If it is determined in step S106 that the thermal cycle has been performed for the predetermined number of cycles (yes), the processing is completed (END). When it is determined that the thermal cycle is not performed for the predetermined number of cycles (no), the process proceeds to step S107.
ステップS107では、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を、第2の配置から第1の配置へ切り換える。駆動機構20によって本体10を駆動することで、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を第1の配置とすることができる。装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第1の配置に達したら、ステップS103が開始される。
In step S107, the arrangement of the mounting
ステップS107に続いてステップS103が行われる場合、すなわち2回目以降のステップS103においては、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置が第1の配置に達してからの時間が第1の時間に達したか否かが判定される。
When step S103 is performed following step S107, that is, in the second and subsequent steps S103, the placement of the mounting
駆動機構20によって装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を回転させる方向は、ステップS104における回転と、ステップS107における回転とで、反対方向であることが好ましい。これにより、回転によって導線15などの配線に生じた捩れを解消できるので、配線の劣化を抑制できる。回転の方向は、駆動機構20による1回の動作毎に反転させることが好ましい。これにより、同方向への回転を複数回連続して行う場合と比較して、配線が捩れる程度を軽減できる。
The direction in which the mounting
1−3.実施形態における熱サイクル装置及び熱サイクル処理の効果
本実施形態に係る熱サイクル装置及び熱サイクル方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態は、バイオチップ100を回転させることで加熱冷却サイクルを行うためにバイオチップ100内の液体130に反応液140を注入するが、その際、反応液140より比重の大きい微粒子9を混入する反応液140を形成する。同体積の反応液140を単一の状態でバイオチップ100内に注入する場合に比べ、反応液140に反応液140より比重の大きい微粒子9を混入させることで、重力による反応液移動速度(落下速度)が増加するため移動速度が速くなる。このことにより、2水準の各温度で反応液140を高温から低温、又は低温から高温に上昇又は下降するために必要とする時間を短縮することができ、高速な熱サイクルを可能とする。
1-3. Effects of Thermal Cycle Device and Thermal Cycle Process in Embodiment According to the thermal cycle device and the thermal cycle method according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the
2.変形例
以下、実施形態に基づいて変形例について説明する。
図9は、変形例に係る熱サイクル装置2の斜視図である。図9(A)は蓋50を閉じた状態、図9(B)は蓋50を開けた状態を示す。図10は、変形例5に係るバイオチップ100aの断面図である。図11は、変形例に係る熱サイクル装置2の本体10aの、図9(A)のB−B線における断面を模式的に示す断面図である。以下の変形例は、相互に矛盾しない構成である限り任意の組合せが可能であり、図9(A)、図9(B)、並びに図11に示す熱サイクル装置2は、変形例2、5、17、18の構成を組み合わせた例である。該当する変形例については、図9ないし図11を参照して説明する。以下においては実施形態とは異なる構成について詳述し、実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
2. Modified Examples Hereinafter, modified examples will be described based on the embodiment.
FIG. 9 is a perspective view of a
(変形例1)
実施形態においては、熱サイクル装置1が検出装置を含まない例を示したが、図9(A)及び図9(B)に示すように、本変形例に係る熱サイクル装置2は蛍光検出器40を含んでもよい。これにより、例えばリアルタイムPCRのような蛍光検出を伴う用途に熱サイクル装置2を使用できる。蛍光検出器40の数は検出が問題なく行える限り任意である。本変形例においては、1個の蛍光検出器40をスライド22に沿って移動させて蛍光検出を行う。蛍光検出を行う場合には、本体10aの第2加熱部13側に測定窓18(図11参照)を設けることが好ましい。これにより、蛍光検出器40と、反応液140との間に存在する部材を少なくすることができるので、より適切な蛍光測定ができる。
(Modification 1)
In the embodiment, an example in which the
本変形例においては、図9(A)、図9(B)、並びに図11に示す熱サイクル装置2においては、蓋50の側に第1加熱部12が設けられ、蓋50から遠い側に第2加熱部13が設けられている。すなわち、第1加熱部12及び第2加熱部13と、本体10に含まれる他の部材との位置関係が熱サイクル装置1とは異なっている。位置関係が異なる以外は、第1加熱部12及び第2加熱部13の機能は第1実施形態と同様である。本変形例においては、図11に示すように、第2加熱部13に測定窓18が設けられている。これにより、低温側(アニーリング及び伸長反応を行う温度)で蛍光測定を行うリアルタイムPCRにおいて適切な蛍光測定ができる。蓋50の側から蛍光測定を行う場合には、封止部120や蓋50が測定に影響を与えない設計とすることが好ましい。
In the present modification, in the
(変形例2)
実施形態においては、第1の温度及び第2の温度は熱サイクル処理の開始から終了まで一定としたが、第1の温度及び第2の温度のうち少なくとも一方を処理の途中で変更してもよい。第1の温度及び第2の温度は、制御部の制御によって変更できる。第1加熱部12及び装着部11の配置を切り換えて反応液140を移動させることで、変更された温度に反応液140を加熱できる。したがって、加熱部の数を増やしたり、装置の構造を複雑にしたりすることなく、例えば逆転写PCRのような、2種類以上の温度の組合せを必要とする反応を行うことができる。
(Modification 2)
In the embodiment, the first temperature and the second temperature are constant from the start to the end of the thermal cycle process. However, even if at least one of the first temperature and the second temperature is changed during the process. Good. The first temperature and the second temperature can be changed by the control of the control unit. The
(変形例3)
実施形態においては、装着部11がスロット構造である例を示したが、装着部11はバイオチップ100を保持できる構造であればよい。例えば、バイオチップ100の形状に合わせた窪みにバイオチップ100をはめ込む構造や、バイオチップ100を挟んで保持する構造を採用してもよい。
(Modification 3)
In the embodiment, an example in which the mounting
(変形例4)
実施形態においては、バイオチップ100の位置を定める構造は底板17であったが、位置を定める構造は所望の位置にバイオチップ100を保持できるものであればよい。位置を定める構造は、熱サイクル装置1に設けられた構造であっても、バイオチップ100に設けられた構造であっても、両方の組合せであってもよい。例えば、螺子、差込式の棒、バイオチップ100に突出部を設けた構造、装着部11とバイオチップ100とが勘合する構造を採用できる。螺子や棒を用いる場合には、螺子の長さやねじ込む長さ、棒を差し込む位置を変更することで、熱サイクルの反応条件やバイオチップ100の大きさ等に合わせて保持する位置を調節できるようにしてもよい。
(Modification 4)
In the embodiment, the structure for determining the position of the
バイオチップ100と装着部11とが勘合する構造は、例えば図9、図10、図11に示すように、バイオチップ100に設けた突出部113を、装着部11に設けた凹部60にはめ込む構造が採用できる。これにより、第1加熱部12又は第2加熱部13に対するバイオチップ100の向きを一定に保つことができる。したがって、熱サイクルの途中でバイオチップ100の向きが変化することを抑制できるので、加熱をより精密に制御できる。したがって、より正確な熱サイクルを反応液に施すことができる。
For example, as shown in FIGS. 9, 10, and 11, the structure in which the
(変形例5)
実施形態においては、第1加熱部12と第2加熱部13とがともにカートリッジヒーターである例を示したが、第1加熱部12は第1領域111を第1の温度に加熱できるものであればよい。第2加熱部13は第2領域112を第2の温度に加熱できるものであればよい。例えば、第1加熱部12及び第2加熱部13としては、カーボンヒーター、シートヒーター、IH(電磁誘導加熱)、ペルチェ素子、加熱液体、加熱気体を使用できる。また、第1加熱部12と第2加熱部13とで異なる加熱機構を採用してもよい。
(Modification 5)
In the embodiment, the
(変形例6)
実施形態においては、バイオチップ100を第1加熱部12と第2加熱部13によって加熱する例を示したが、第2加熱部13の代わりに第2領域112を冷却する冷却部を設けてもよい。冷却部としては、例えばペルチェ素子を使用できる。これにより、例えば、バイオチップ100の第1領域111からの熱によって第2領域112の温度が低下しにくい場合にも、流路110に所望の温度勾配を形成できる。また、例えば、加熱と冷却を繰り返す熱サイクルを反応液140に施すことができる。
(Modification 6)
In the embodiment, an example in which the
(変形例7)
実施形態においては、第1ヒートブロック12b及び第2ヒートブロック13bの材質がアルミニウムである例を示したが、ヒートブロックの材質は熱伝導率、保温性、加工しやすさ等の条件を考慮して選択できる。例えば銅合金を使用してもよく、複数の材質を組み合わせてもよい。また、第1ヒートブロック12bと第2ヒートブロック13bとが異なる材質であってもよい。
(Modification 7)
In the embodiment, the example in which the material of the
(変形例8)
実施形態に例示したように、装着部11が第1加熱部12の一部として形成されている場合には、装着部11をバイオチップ100に密着させる機構を設けてもよい。密着させる機構は、バイオチップ100の少なくとも一部を装着部11に密着させることができればよい。例えば、本体10や蓋50に設けたバネによってバイオチップ100を装着部11の一方の壁面に押し付けてもよい。これにより、第1加熱部12の熱をバイオチップ100にさらに安定して伝えることができるので、バイオチップ100の温度をさらに安定させることができる。
(Modification 8)
As exemplified in the embodiment, when the mounting
(変形例9)
実施形態においては、第1加熱部12及び第2加熱部13の温度が、バイオチップ100を加熱する温度と実質的に等しくなるよう制御される例を示したが、第1加熱部12及び第2加熱部13の温度制御は、実施形態に限定されない。第1加熱部12及び第2加熱部13の温度は、バイオチップ100の第1領域111及び第2領域112が所望の温度に加熱されるように制御されていればよい。例えば、バイオチップ100の材質や大きさを考慮することで、第1領域111及び第2領域112の温度をより正確に所望の温度に加熱できる。
(Modification 9)
In the embodiment, the example in which the temperatures of the
(変形例10)
実施形態においては、駆動機構20がモーターである例を示したが、駆動機構20は装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を駆動できる機構であればよい。駆動機構20が装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を回転させる機構である場合、駆動機構20は遠心力によって液体130の温度勾配が乱されない程度の回転速度に制御可能であることが好ましい。また、配線に生じた捩れを解消するために、回転の方向を反転させることができるものであることが好ましい。このような機構としては、例えばハンドル、ぜんまい等を採用できる。
(Modification 10)
In the embodiment, an example in which the
(変形例11)
実施形態においては、装着部11が第1加熱部12の一部である例を示したが、駆動機構20を動作させた場合に両者の位置関係が変化しない限り、装着部11と第1加熱部12とは別の部材であってもよい。装着部11と第1加熱部12とが別の部材である場合には、両者が直接又は他の部材を介して固定されていることが好ましい。また、装着部11と第1加熱部12とは同一の機構によって駆動されても、別個の機構によって駆動されてもよいが、両者の位置関係を一定に保つように動作することが好ましい。これにより、駆動機構20を動作させた場合に装着部11と第1加熱部12との位置関係を一定に維持できるので、バイオチップ100の所定の領域を所定の温度に加熱できる。なお、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を駆動する機構が別個の機構である場合には、両者を合わせて駆動機構20とする。
(Modification 11)
In the embodiment, the example in which the mounting
(変形例12)
実施形態においては、温度センサーが熱電対である例を示したが、例えば測温抵抗体やサーミスターを使用してもよい。
(Modification 12)
In the embodiment, the temperature sensor is a thermocouple. However, for example, a resistance temperature detector or a thermistor may be used.
(変形例13)
実施形態においては、固定部51が磁石である例を示したが、固定部51は蓋50と本体10を固定できるものであればよい。例えば、蝶番やキャッチクリップを採用してもよい。
(Modification 13)
In the embodiment, an example in which the fixing
(変形例14)
実施形態においては、駆動軸の方向は装着部11の長手方向に対して垂直であるとしたが、駆動軸の方向は、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を第1の配置と第2の配置との間で切り換えることができる限り任意である。駆動機構20が装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13を回転駆動する機構である場合、装着部11の長手方向に対して非平行な直線を回転の軸とすることで、装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を切り換えることができる。
(Modification 14)
In the embodiment, the direction of the drive shaft is perpendicular to the longitudinal direction of the mounting
(変形例15)
実施形態においては、制御部は電子制御である例を示したが、第1の時間又は第2の時間を制御する制御部(時間制御部)は、第1の時間又は第2の時間を制御できるものであればよい。すなわち、駆動機構20の動作又は停止のタイミングを制御できるものであればよい。また、熱サイクルのサイクル数を制御する制御部(サイクル数制御部)は、サイクル数を制御できるものであればよい。時間制御部及びサイクル数制御部としては、例えば、物理的な機構や電子制御機構、及びこれらの組合せを採用できる。
(Modification 15)
In the embodiment, an example in which the control unit is electronic control has been described. However, the control unit (time control unit) that controls the first time or the second time controls the first time or the second time. Anything is possible. In other words, any device that can control the timing of operation or stop of the
(変形例16)
熱サイクル装置は、図9(A)及び図9(B)に例示するように、設定部25を含んでもよい。設定部25はUI(ユーザーインターフェイス)であり、熱サイクルの条件を設定する機器である。設定部25を操作することにより、第1の温度、第2の温度、第1の時間、第2の時間、及び熱サイクルのサイクル数のうち、少なくとも1つを設定できる。設定部25は制御部と機械的又は電子的に連動しており、設定部25での設定が制御部の制御に反映される。これにより、反応の条件を変更できるので、所望の熱サイクルを反応液140に施すことができる。設定部25は、上記のいずれかの項目を個別に設定できるものであっても、例えば事前に登録した複数の反応条件の中から1つを選択すると、必要な項目が自動的に設定されるものであってもよい。図9の例では設定部25はボタン式であり、項目別にボタンを押すことで反応条件を設定できる。
(Modification 16)
The heat cycle apparatus may include a
(変形例17)
熱サイクル装置は、図9(A)及び図9(B)に例示するように表示部24を含んでもよい。表示部24は表示装置であり、熱サイクル装置に関する各種情報を表示する。表示部24は、設定部25で設定される条件や熱サイクル処理中の実際の時間や温度を表示してもよい。例えば、設定を行う場合には入力された条件を表示したり、熱サイクル処理中には温度センサーによって測定された温度、第1の配置又は第2の配置において経過した時間、熱サイクルを施したサイクル数を表示したりしてもよい。また、熱サイクル処理が終了した場合や、装置に何らかの異常が発生した場合にも、その旨を表示してもよい。さらに、音声による通知を行ってもよい。表示や音声による通知を行うことで、熱サイクル処理の進行や終了を装置の使用者が容易に把握できる。
(Modification 17)
The heat cycle apparatus may include a
(変形例18)
実施形態においては、流路110の断面が円形のバイオチップ100を例示したが、流路110の形状は、対向する内壁に近接して反応液140が移動できる限り任意である。すなわち、反応液が第1領域111と第2領域112との間を移動する時間の変動が、両領域における反応液140の加熱時間に影響を与えない限り任意である。なお、バイオチップ100の流路110の断面が多角形の場合には、「対向する内壁」は、流路110に内接する断面が円形の流路を仮定した場合に、該流路の対向する内壁であるものとする。すなわち、流路110に内接する、断面が円形の仮想流路の対向する内壁に近接して反応液140が移動するように流路110が形成されていればよい。これにより、流路110の断面が多角形の場合にも、第1領域111と第2領域112との間を反応液140が移動する経路を、ある程度規定できる。したがって、反応液140が第1領域111と第2領域112との間を移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。
(Modification 18)
In the embodiment, the
(変形例19)
実施形態においては、ステップS104における回転の方向と、ステップS107における回転の方向を反対方向としたが、同じ方向への回転を複数回行った後に、反対方向へ同じ回数回転させてもよい。これにより、配線に生じた捩れを解消できるので、反対方向への回転を行わない場合と比較して、配線の劣化を抑制できる。
(Modification 19)
In the embodiment, the rotation direction in step S104 and the rotation direction in step S107 are opposite directions. However, after the rotation in the same direction is performed a plurality of times, the rotation may be performed the same number of times in the opposite direction. Thereby, since the twist which arose in wiring can be eliminated, compared with the case where the rotation to an opposite direction is not performed, deterioration of wiring can be suppressed.
(変形例20)
実施形態における熱サイクル装置1は、第1加熱部12及び第2加熱部13を含んだが、第2加熱部13は無くてもよい。すなわち、加熱部は第1加熱部12のみであってもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
(Modification 20)
Although the
本変形例においては、第1加熱部12によってバイオチップ100の第1領域111を加熱することにより、第1領域111から距離が離れるにつれて温度が低くなるバイオチップ100に温度勾配が形成される。第2領域112は、第1領域111とは異なる領域であるので、第1領域111よりも低い第2の温度に維持される。本変形例においては、第2の温度は、例えばバイオチップ100の設計や液体130の性質、第1加熱部12の温度の設定等によって制御される。
In the present modification, the
本変形例においては、駆動機構20によって装着部11及び第1加熱部12の配置を第1の配置と第2の配置との間で切り換えることで、反応液140を第1領域111と第2領域112との間で移動させることができる。第1領域111と第2領域112とは異なる温度に維持されているので、反応液140に熱サイクルを施すことができる。
In this modification, the
第2加熱部13が無い場合には、スペーサー14は第1加熱部12を保持する。これにより、本体10における第1加熱部12の位置をより正確に定めることができるので、第1領域111をより確実に加熱できる。スペーサー14が断熱材である場合には、第1加熱部12によって加熱される領域以外のバイオチップ100の領域を囲むようにスペーサー14を配置することで、第1領域111及び第2領域112の温度をより安定させることができる。
When there is no
本変形例の熱サイクル装置は、本体10の温度を一定に保つ機構を有してもよい。これにより、バイオチップ100の第2領域112の温度がより安定するので、より正確な熱サイクルを反応液140に施すことができる。本体10を保温する機構としては、例えば恒温槽が使用できる。
The heat cycle device of this modification may have a mechanism for keeping the temperature of the
(変形例21)
実施形態においては、熱サイクル装置1が蓋50を含む例を示したが、蓋50は無くてもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
(Modification 21)
In the embodiment, the example in which the
(変形例22)
実施形態においては、熱サイクル装置1がスペーサー14を含む例を示したが、スペーサー14は無くてもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
(Modification 22)
In the embodiment, the example in which the
(変形例23)
実施形態においては、熱サイクル装置1が底板17を含む例を示したが、図11に示すように、底板17は無くてもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
(Modification 23)
In the embodiment, the example in which the
(変形例24)
実施形態においては、熱サイクル装置1が固定板19を含む例を示したが、固定板19は無くてもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
(Modification 24)
In the embodiment, the example in which the
(変形例25)
実施形態においては、スペーサー14と固定板19とが別個の部材である例を示したが、図11に示すように、スペーサー14と固定板19と一体に形成されていてもよい。また、底板17とスペーサー14と、あるいは底板17と固定板19とが一体に形成されていてもよい。
(Modification 25)
In the embodiment, the example in which the
(変形例26)
スペーサー14及び固定板19は、透明であってもよい。これにより、透明なバイオチップ100を熱サイクル処理に使用した場合に、装置の外部から反応液140が移動する様子を観察できる。したがって、熱サイクル処理が適切に行われているか否かを、目視により確認できる。したがって、ここでの「透明」の程度は、これらの部材を熱サイクル装置1に採用して熱サイクル処理を行った場合に、反応液140の移動が視認できる程度であればよい。
(Modification 26)
The
(変形例27)
熱サイクル装置1の内部を観察するためには、スペーサー14を透明にして固定板19を無くしても、固定板19を透明にしてスペーサー14を無くしても、スペーサー14と固定板19との両方を無くしてもよい。観察者と観察対象のバイオチップ100の間に存在する部材が少ないほど、物体による光の屈折の影響が少なくなるので、内部の観察が容易になる。また、部材が少なければ、製造コストを削減できる。
(Modification 27)
In order to observe the inside of the
(変形例28)
熱サイクル装置1の内部を観察するためには、図9及び図11に例示するように、本体10aに観察窓23を設けてもよい。観察窓23は、例えば、スペーサー14又は固定板19に形成された穴やスリットであってもよい。図11の例では、観察窓23は固定板19と一体に形成された透明なスペーサー14に設けられた凹部である。観察窓23を設けることで、観察者と観察対象のバイオチップ100の間に存在する部材の厚みを少なくできるので、内部の観察が容易になる。
(Modification 28)
In order to observe the inside of the
(変形例29)
実施形態においては、本体10の底板17側に第1加熱部12が、蓋50の側に第2加熱部13が配置されている例を示したが、図11に示すように、蓋50の側に第1加熱部12が配置されていてもよい。第1加熱部12が蓋50の側に配置されている場合には、実施形態のステップS101においてバイオチップ100を装着した場合の装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置は第2の配置である。すなわち、第2領域112が重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する配置である。したがって、本変形例の熱サイクル装置2を実施形態に係る熱サイクル処理に適用した場合には、バイオチップ100を装着部11に装着したら、第1の配置への切り換えが行われる。具体的には、ステップS101からステップS102及びステップS103へ移行する前に、ステップS107の処理が行われる。
(Modification 29)
In the embodiment, the example in which the
(変形例30)
実施形態においては、第1加熱部12及び第2加熱部13によってバイオチップ100を加熱する工程(ステップS102)と、第1の時間が経過したか否かの判定を行う工程(ステップS103)とが、バイオチップ100を装着部11に装着したら(ステップS101)開始される例を示したが、ステップS102を開始するタイミングは実施形態に限定されない。ステップS103において計時が開始される時点までに第1領域111が第1の温度に加熱される限り、ステップS102は任意のタイミングで開始してよい。ステップS102を行うタイミングは、使用するバイオチップ100の大きさや材料、第1ヒートブロック12bの加熱に必要な時間等を考慮して決定される。例えば、ステップS101より前、ステップS101と同時、及びステップS101より後でステップS103より前、のいずれかとしてもよい。
(Modification 30)
In the embodiment, the step of heating the
(変形例31)
実施形態においては、第1の温度、第2の温度、第1の時間、第2の時間、及び熱サイクルのサイクル数、駆動機構20の動作を制御部によって制御する例を示したが、これらの項目のうち少なくとも1つを使用者が制御することも可能である。使用者が第1の温度又は第2の温度を制御する場合は、例えば温度センサーによって測定された温度を表示部24で表示し、使用者が設定部25を操作して温度を調節してもよい。使用者が熱サイクルのサイクル数を制御する場合、所定回数に達した場合に使用者が熱サイクル装置1を停止させる。サイクル数の計数は、使用者が行っても、熱サイクル装置1が計数を行ってサイクル数を表示部24に表示してもよい。
(Modification 31)
In the embodiment, the first temperature, the second temperature, the first time, the second time, the number of cycles of the thermal cycle, and the operation of the
使用者が第1の時間又は第2の時間を制御する場合には、使用者が所定の時間に達したか否かを判断し、熱サイクル装置2に装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を切り換えさせる。すなわち、図8のステップS103及びステップS105と、ステップS104及びステップS107の少なくとも一部を使用者が行う。時間は熱サイクル装置2とは連動しないタイマーを用いて計測しても、熱サイクル装置2の表示部24で経過した時間を表示してもよい。配置の切り換えは、設定部25(UI)を操作することで行っても、駆動機構20にハンドルを採用して手動で行ってもよい。
When the user controls the first time or the second time, it is determined whether or not the user has reached a predetermined time, and the mounting
(変形例32)
実施形態においては、駆動機構20の回転によって装着部11、第1加熱部12、並びに第2加熱部13の配置を切り換える場合の回転角度が180°である例を示したが、回転角度は、第1領域111と第2領域112との、重力方向における上下の位置関係が変化する角度であればよい。例えば、回転角度を180°未満であれば、反応液140の移動速度が遅くなる。したがって、回転角度を調節することで、反応液140が第1の温度と第2の温度との間を移動する時間を調節できる。すなわち、反応液140の温度が第1の温度と第2の温度との間で変化する時間を調節できる。
(Modification 32)
In the embodiment, an example in which the rotation angle when the placement of the mounting
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
1,2…熱サイクル装置 9…微粒子(固形物質) 10,10a…本体 11…装着部 12…第1加熱部(加熱部) 12a…第1ヒーター 12b…第1ヒートブロック 13…第2加熱部 13a…第2ヒーター 13b…第2ヒートブロック 14…スペーサー 15…導線 16…フランジ 17…底板 18…測定窓 19…固定板 20…駆動機構 22…スライド 23…観察窓 24…表示部 25…設定部 40…蛍光検出器 50…蓋 51…固定部 60…凹部 100,100a…バイオチップ 110…流路 111…第1領域 112…第2領域 113…突出部 120…封止部 130…液体 140…反応液。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記装着部に前記バイオチップを装着した場合に、前記流路の第1領域を加熱する加熱部と、
前記装着部及び前記加熱部の配置を、第1の配置と、第2の配置との間で切り換える駆動機構と、
を含むことを特徴とする熱サイクル装置。 The reaction liquid in which a solid substance having a specific gravity larger than that of the reaction liquid is mixed and the liquid whose specific gravity is smaller than that of the reaction liquid and phase-separated from the reaction liquid are filled, and the reaction liquid is close to the opposing inner wall. A mounting part for mounting a biochip including a flow path that moves,
When the biochip is attached to the attachment part, a heating part that heats the first region of the flow path;
A drive mechanism for switching the arrangement of the mounting part and the heating part between the first arrangement and the second arrangement;
A thermal cycle apparatus comprising:
前記固形物質は、微粒子であることを特徴とする熱サイクル装置。 The thermal cycle apparatus according to claim 1, wherein
The heat cycle apparatus, wherein the solid substance is fine particles.
前記固形物質の表面は、親水性であることを特徴とする熱サイクル装置。 The thermal cycle apparatus according to claim 1 or 2,
The heat cycle apparatus, wherein the surface of the solid substance is hydrophilic.
前記固形物質は、検出対象である核酸が吸着されていることを特徴とする熱サイクル装置。 In the heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A thermal cycle apparatus, wherein the solid substance is adsorbed with a nucleic acid to be detected.
前記固形物質が混入する前記反応液と、該反応液よりも比重が小さく、かつ、該反応液とは相分離する液体とが充填され、該反応液が、対向する内壁に近接して移動する流路を含むバイオチップを装着部に装着することと、
前記流路の第1領域が、重力の作用する方向における前記流路の最下部に位置する第1の配置に前記バイオチップを保持することと、
前記第1領域を加熱することと、
前記反応液が移動する方向における位置が前記第1領域とは異なる前記流路の第2領域が、重力の作用する方向における前記流路の最下部に位置する第2の配置に前記バイオチップを保持することと、
を含むことを特徴とする熱サイクル方法。 Mixing a solid substance having a specific gravity greater than that of the reaction solution into the reaction solution;
The reaction liquid in which the solid substance is mixed and a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and phase-separated from the reaction liquid are filled, and the reaction liquid moves close to the opposing inner walls. Attaching a biochip including a flow path to the attachment part;
Holding the biochip in a first arrangement in which the first region of the flow path is located at the lowest part of the flow path in the direction in which gravity acts;
Heating the first region;
The biochip is placed in a second arrangement in which the second region of the flow path, which is different from the first region in the direction in which the reaction solution moves, is located at the lowest part of the flow channel in the direction in which gravity acts. Holding,
A thermal cycle method comprising:
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- 2013-01-18 JP JP2013006998A patent/JP2014135942A/en active Pending
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JP2016096762A (en) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | Nucleic acid amplification reaction device, and nucleic acid amplification method |
CN104818338A (en) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 王海滨 | Direct real-time fluorescent quantitative PCR method |
CN104818338B (en) * | 2015-05-15 | 2018-02-23 | 王海滨 | A kind of method of directly real-time fluorescence quantitative PCR |
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