JP2016192931A - Cartridge for nucleic acid amplification reaction, and nucleic acid amplification apparatus - Google Patents

Cartridge for nucleic acid amplification reaction, and nucleic acid amplification apparatus Download PDF

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雅行 上原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten creation time of a PCR product while suppressing reduction of amplification efficiency.SOLUTION: A cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction of the present invention comprises: a container 10 into which solution containing template nucleic acid is introduced; and liquid 12 which is housed in the container 10, has different specific gravity from the solution, and causes phase separation. A ratio between a diameter D2 of droplets of the solution which is obtained by causing phase separation to the liquid 12 and an inner diameter D1 of a cylindrical part of the container 10 being a flow channel through which the droplets move is 0.36 or more and 0.89 or less.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は核酸増幅反応用カートリッジおよび核酸増幅装置に関し、増幅反応期間の短縮を通じて、PCR産物の生成時間を短縮させる場合に好適なものである。   The present invention relates to a cartridge for nucleic acid amplification reaction and a nucleic acid amplification apparatus, and is suitable for shortening the production time of a PCR product by shortening the amplification reaction period.

PCR(polymerase chain reaction)法は、DNA(deoxyribonucleic acid)などの核酸における鎖長の違いなどを要因としてその核酸の変性やアニーリングの違いが生じることを利用し、当該核酸に対して温度変化を繰り返し与えることで核酸を増幅する手法である。   The PCR (polymerase chain reaction) method is based on the fact that nucleic acid denaturation and annealing differences occur due to differences in the chain length of nucleic acids such as DNA (deoxyribonucleic acid), etc. It is a technique to amplify nucleic acid by giving.

このようなPCR法を用いた核酸増幅装置として、下記特許文献1のPCR装置が本出願人により提案されている。下記特許文献1のPCR装置に装着されるバイオチップには、標的核酸などが含まれる液滴状の反応液が移動する流路が形成され、その流路には反応液が収容されるとともに、当該反応液よりも比重が小さく反応液とは混和しない液体が充填されている。   As a nucleic acid amplification apparatus using such a PCR method, a PCR apparatus of Patent Document 1 below has been proposed by the present applicant. In the biochip attached to the PCR device of Patent Document 1 below, a flow path is formed in which a droplet-like reaction liquid containing a target nucleic acid or the like moves, and the flow path contains the reaction liquid, A liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid is filled.

下記特許文献1のPCR装置には、バイオチップが装着される装着部にそのバイオチップを装着した場合において、当該バイオチップに形成される流路の第1領域を加熱する加熱部と、当該第1領域と異なる温度で第2領域を加熱する加熱部が備えられる。また、下記特許文献1のPCR装置には、装着部および加熱部の配置を、第1の配置と第2の配置との間で切換える駆動機構が備えられる。この駆動機構によって、装着部に装着されるバイオチップ内にある液滴状の反応液は、互いに異なる温度に加熱される第1の領域と第2の領域との相互に移動される。このような下記特許文献1のPCR装置によれば、バイオチップ全体の温度を互いに異なる温度に切り替える場合に比べると、増幅反応期間(サイクルタイム)を短縮できるというものである。   In the PCR device of Patent Document 1 below, when the biochip is mounted on the mounting portion on which the biochip is mounted, a heating unit that heats the first region of the flow path formed in the biochip, A heating unit that heats the second region at a temperature different from the one region is provided. In addition, the PCR device disclosed in Patent Document 1 includes a drive mechanism that switches the placement of the mounting portion and the heating portion between the first placement and the second placement. By this drive mechanism, the droplet-like reaction liquid in the biochip attached to the attachment part is moved between the first region and the second region that are heated to different temperatures. According to such a PCR apparatus of Patent Document 1 described below, the amplification reaction period (cycle time) can be shortened as compared with the case where the temperature of the entire biochip is switched to different temperatures.

特開2012−115208号公報JP 2012-115208 A

ところで、上述のPCR装置におけるPCR産物の生成時間をより一段と早めるべき要請がある。   By the way, there is a demand to further accelerate the PCR product generation time in the above-described PCR apparatus.

そこで本発明は、増幅反応期間の短縮を通じて、PCR産物の生成時間を短縮させることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to shorten the generation time of PCR products through shortening of the amplification reaction period.

増幅反応期間は、第1の領域と第2の領域との間を液滴が移動する時間と、当該領域に移動した液滴の温度が変化する時間と、当該液滴内で反応が進行する時間とに大別される。このうち液滴が移動する時間が増幅反応期間の短縮に効果的であることに本発明者らは着目した。そこで、上記目的を達成するため本発明者らは液滴の移動速度に関して鋭意検討した結果、本発明の核酸増幅反応用カートリッジおよび核酸増幅装置に至った。   In the amplification reaction period, the time during which the droplet moves between the first region and the second region, the time during which the temperature of the droplet moved to the region changes, and the reaction proceeds in the droplet. Broadly divided into time. The inventors of the present invention paid attention to the fact that the time during which the droplets move is effective in shortening the amplification reaction period. Therefore, in order to achieve the above object, the present inventors diligently studied the moving speed of the liquid droplets, and as a result, have reached the cartridge for nucleic acid amplification reaction and the nucleic acid amplification apparatus of the present invention.

本発明の核酸増幅反応用カートリッジは、鋳型核酸を含む溶液が導入される容器と、前記容器に収容され、前記溶液とは比重が異なり相分離する液体とを備え、前記液体内で前記液体と相分離する前記溶液の液滴の直径と、当該液滴が移動する流路となる前記容器の円筒部の内径との比は、0.36以上0.89以下である、ことを特徴とする。   The cartridge for nucleic acid amplification reaction of the present invention comprises a container into which a solution containing a template nucleic acid is introduced, and a liquid that is contained in the container and has a specific gravity different from that of the solution and phase-separates. The ratio between the diameter of the droplet of the solution to be phase-separated and the inner diameter of the cylindrical portion of the container serving as a flow path through which the droplet moves is 0.36 or more and 0.89 or less. .

また、本発明の核酸増幅装置は、核酸増幅反応用カートリッジにおける容器の第1領域を標的核酸の変性温度に加熱するとともに、前記第1領域とは独立した前記容器の第2領域を前記標的核酸の合成温度に加熱するヒーターと、前記容器に収容される液体内で前記液体と相分離する液滴を、前記第1領域から前記第2領域に、または、前記第2領域から前記第1領域に移動させる移動機構と、前記第1領域に前記液滴を留める変性段階、および、前記第2領域に前記液滴を留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返すように、前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記液滴には、鋳型核酸および前記鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬が添加され、前記液滴の直径と、前記液滴が移動する流路となる前記容器の円筒部の内径との比は、0.36以上0.89以下である、ことを特徴とする。   The nucleic acid amplification apparatus of the present invention heats the first region of the container in the cartridge for nucleic acid amplification reaction to the denaturation temperature of the target nucleic acid, and the second region of the container independent of the first region is the target nucleic acid. A heater for heating to the synthesis temperature of the liquid, and a droplet that phase-separates with the liquid in the liquid contained in the container, from the first region to the second region, or from the second region to the first region. The moving mechanism is controlled so as to repeat a plurality of cycles including a moving mechanism that moves the liquid droplets to the first region, a modification step that retains the droplets in the first region, and a synthesis step that retains the droplets in the second region. A controller, and the droplet is added with a template nucleic acid and a reagent used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid, thereby forming a diameter of the droplet and a flow path through which the droplet moves. Circle of the container The ratio of the inner diameter of the part is 0.36 or more than 0.89, characterized in that.

核酸増幅反応用カートリッジの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the cartridge for nucleic acid amplification reaction. 核酸増幅反応用カートリッジの容器内に鋳型核酸溶液が導入される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the template nucleic acid solution is introduce | transduced in the container of the cartridge for nucleic acid amplification reaction. 鋳型核酸溶液によって凍結乾燥状態の試薬が元の状態に戻った場合の様子を示す図である。It is a figure which shows a mode when the reagent of a freeze-dried state returns to the original state with the template nucleic acid solution. 核酸増幅装置のブロック図である。It is a block diagram of a nucleic acid amplifier. 回転機構の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a rotation mechanism. 核酸増幅反応用カートリッジが装着部に装着された様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the cartridge for nucleic acid amplification reaction was mounted | worn with the mounting part. 熱サイクル処理の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a heat cycle process. 増幅曲線を示すグラフである。It is a graph which shows an amplification curve.

以下、本発明を実施するための形態を添付図面を用いて例示する。以下に例示する実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be illustrated with reference to the accompanying drawings. The embodiments and examples illustrated below are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit of the present invention.

(1)実施形態
実施形態として、核酸を増幅させる核酸増幅装置に装着される核酸増幅反応用カートリッジを説明した後に、当該核酸増幅装置を説明する。
(1) Embodiment As an embodiment, after describing a cartridge for nucleic acid amplification reaction mounted on a nucleic acid amplification device for amplifying a nucleic acid, the nucleic acid amplification device will be described.

===核酸増幅反応用カートリッジ===
図1は、核酸増幅反応用カートリッジ1の断面を示す図である。図1に示すように、核酸増幅反応用カートリッジ1は、試薬11とオイル12とが収容される容器10を備える。本実施形態では容器10の側壁部10Aは円筒状とされ、当該容器10の底壁部10Bは中空半球状とされる。
=== Cartridge for nucleic acid amplification reaction ===
FIG. 1 is a view showing a cross section of a cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction. As shown in FIG. 1, the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 includes a container 10 in which a reagent 11 and oil 12 are accommodated. In the present embodiment, the side wall 10A of the container 10 is cylindrical, and the bottom wall 10B of the container 10 is hollow hemispherical.

容器10の底壁部10Bに対向する端部は開口しており、当該開口にはキャップ10Cが取り付けられる。キャップ10Cは容器10の開口を塞ぐ蓋部材であり、本実施形態では容器10に対して着脱自在とされる。また、本実施形態では容器10内に収容されるキャップ10Cのシール部位SPは円柱状とされる。   An end of the container 10 facing the bottom wall 10B is open, and a cap 10C is attached to the opening. The cap 10 </ b> C is a lid member that closes the opening of the container 10, and is detachable from the container 10 in this embodiment. Moreover, in this embodiment, the seal | sticker site | part SP of the cap 10C accommodated in the container 10 is made into a column shape.

このような容器10内には鋳型核酸溶液が導入される。鋳型核酸溶液は、鋳型核酸を含む溶液である。容器10内に鋳型核酸溶液を導入するときにはキャップ10Cが容器10から取り外され、当該導入後にキャップ10Cが再び容器10に取り付けられる。   A template nucleic acid solution is introduced into such a container 10. The template nucleic acid solution is a solution containing a template nucleic acid. When the template nucleic acid solution is introduced into the container 10, the cap 10C is removed from the container 10, and the cap 10C is attached to the container 10 again after the introduction.

なお、容器10内に導入される鋳型核酸溶液は、例えば次のようにして得られる。すなわち、綿棒などの採取具によってヒト・細菌などの生物由来の細胞あるいはウイルス粒子などの検体が採取され、既知の抽出手法を用いて鋳型核酸が検体から抽出される。その後、既知の精製手法を用いて、所定濃度となるように鋳型核酸溶液が精製される。なお、鋳型核酸溶液における溶液の組成は、例えば水(蒸留水、滅菌水)や、Tris-EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)溶液(TE)とされる。   The template nucleic acid solution introduced into the container 10 is obtained, for example, as follows. That is, a sample such as cells or virus particles derived from organisms such as humans and bacteria is collected by a collection tool such as a cotton swab, and a template nucleic acid is extracted from the sample using a known extraction technique. Thereafter, the template nucleic acid solution is purified to a predetermined concentration using a known purification method. The composition of the template nucleic acid solution is, for example, water (distilled water, sterilized water) or a Tris-EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) solution (TE).

試薬11は、標的核酸の増幅反応に使用される試薬であり、凍結乾燥されて容器10の底壁部10Bに固定される。この試薬11として、DNA(deoxyribonucleic acid)ポリメラーゼ、プライマー、dNTP(deoxyribonucleotide triphosphate)および緩衝液が含有される。なお、試薬11が凍結乾燥された場合、当該試薬11における水分が消失するため、緩衝液に含有されるマグネシウムイオンやカリウムイオンなどのイオンが容器10の底壁部10Bに固定される。   The reagent 11 is a reagent used for the amplification reaction of the target nucleic acid, and is freeze-dried and fixed to the bottom wall portion 10B of the container 10. As this reagent 11, DNA (deoxyribonucleic acid) polymerase, a primer, dNTP (deoxyribonucleotide triphosphate), and a buffer solution are contained. When the reagent 11 is freeze-dried, the moisture in the reagent 11 disappears, so ions such as magnesium ions and potassium ions contained in the buffer solution are fixed to the bottom wall portion 10B of the container 10.

標的核酸は、容器10内に導入される鋳型核酸溶液中の鋳型核酸において増幅させるべき全部または一部の核酸であり、例えばDNA断片、cDNA(complementary DNA)断片又はPNA(peptide nucleic acid)である。   The target nucleic acid is all or a part of the nucleic acid to be amplified in the template nucleic acid in the template nucleic acid solution introduced into the container 10, for example, a DNA fragment, a cDNA (complementary DNA) fragment or a PNA (peptide nucleic acid). .

なお、鋳型核酸がRNA(ribonucleic acid)の場合、そのRNAのcDNAを得るため、逆転写酵素や逆転写酵素用プライマーなども、標的核酸の増幅反応に使用される試薬11として含有される。また、リアルタイムPCR法を用いて標的核酸の増幅を定量する場合、TaqManプローブや、Molecular Beacon、サイクリングプローブといった蛍光色素が結合するプローブや、SYBRグリーンといったインターカレーター用蛍光色素など、定量用のプローブも、標的核酸の増幅反応に使用される試薬11として含有される。   When the template nucleic acid is RNA (ribonucleic acid), reverse transcriptase, a reverse transcriptase primer, and the like are also included as the reagent 11 used for the amplification reaction of the target nucleic acid in order to obtain cDNA of the RNA. When quantifying target nucleic acid amplification using the real-time PCR method, probes for quantification such as TaqMan probes, probes that bind to fluorescent dyes such as Molecular Beacon and cycling probes, and intercalator fluorescent dyes such as SYBR Green are also available. , Contained as a reagent 11 used in the amplification reaction of the target nucleic acid.

オイル12は、容器10内に導入される鋳型核酸溶液の比重よりも比重が小さく、当該鋳型核酸溶液とは相分離する液体であり、例えば2CSシリコーンオイルやミネラルオイルなどとされる。   The oil 12 has a specific gravity smaller than that of the template nucleic acid solution introduced into the container 10 and is a liquid that is phase-separated from the template nucleic acid solution, such as 2CS silicone oil or mineral oil.

図2は核酸増幅反応用カートリッジの容器内に鋳型核酸溶液が導入される様子を示す図であり、図3は鋳型核酸溶液によって凍結乾燥状態の試薬が元の状態に戻った場合の様子を示す図である。   FIG. 2 is a view showing a state where a template nucleic acid solution is introduced into a container of a cartridge for nucleic acid amplification reaction, and FIG. 3 is a view showing a case where a freeze-dried reagent is returned to its original state by the template nucleic acid solution. FIG.

図2に示すように、核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10に収容されるオイル12に鋳型核酸溶液が添加された場合、当該鋳型核酸溶液には界面の表面積を小さくする作用が働くことで、鋳型核酸溶液は容器10内のオイル12と相分離し、液滴20となる。この液滴20の比重はオイル12の比重よりも大きいため、当該液滴20は容器10における側壁部10Aに沿って沈降する。すなわち、容器10における円筒状の側壁部10Aは液滴20の流路となる。   As shown in FIG. 2, when a template nucleic acid solution is added to the oil 12 contained in the container 10 of the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction 1, the template nucleic acid solution acts to reduce the surface area of the interface, The template nucleic acid solution is phase-separated from the oil 12 in the container 10 to form droplets 20. Since the specific gravity of the droplet 20 is larger than the specific gravity of the oil 12, the droplet 20 settles along the side wall portion 10 </ b> A in the container 10. That is, the cylindrical side wall portion 10 </ b> A in the container 10 becomes a flow path for the droplet 20.

図3に示すように、液滴20が容器10の底壁部10Bにまで沈降した場合、当該液滴20の水分によって凍結乾燥した試薬11が元の状態になり、その元の状態になった試薬11が液滴20内に取り込まれる。   As shown in FIG. 3, when the droplet 20 settles down to the bottom wall portion 10 </ b> B of the container 10, the lyophilized reagent 11 is restored to its original state by the moisture in the droplet 20. The reagent 11 is taken into the droplet 20.

凍結乾燥状態から元の状態になった試薬11が液滴20内に取り込まれた場合、当該液滴20には鋳型核酸およびその鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬11を含むこととなり、当該液滴20が核酸の増幅反応を進行させる場となる。   When the reagent 11 changed from the freeze-dried state to the original state is taken into the droplet 20, the droplet 20 contains the template nucleic acid and the reagent 11 used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid. The droplet 20 becomes a place for advancing the nucleic acid amplification reaction.

ところで、本実施形態の場合、容器10において液滴20が移動する円筒状の流路となる側壁部10Aの内径D1と、当該液滴20の直径D2との比は、0.36以上0.89以下である。なお、液滴20の液量は0.2μL以上2μL以下であることが好ましい。また、側壁部10Aの内壁は、液滴20が付着しない程度の撥水性を有することが好ましい。   By the way, in the case of the present embodiment, the ratio of the inner diameter D1 of the side wall portion 10A that becomes a cylindrical flow path in which the droplet 20 moves in the container 10 to the diameter D2 of the droplet 20 is 0.36 or more and 0.00. 89 or less. The liquid volume of the droplet 20 is preferably 0.2 μL or more and 2 μL or less. Moreover, it is preferable that the inner wall of 10 A of side wall parts has the water repellency of the grade which the droplet 20 does not adhere.

===核酸増幅装置===
図4は、核酸増幅装置のブロック図である。図4に示すように、核酸増幅装置50は、回転機構60、蛍光測定器70および制御部80を有する。
=== Nucleic Acid Amplifier ===
FIG. 4 is a block diagram of the nucleic acid amplification device. As shown in FIG. 4, the nucleic acid amplification device 50 includes a rotation mechanism 60, a fluorescence measuring device 70, and a control unit 80.

<回転機構>
図5は、回転機構の様子を示す図である。図5は回転機構60の側面図である。以下の核酸増幅装置50の説明では、図に示すように、上下、前後、左右を定義する。すなわち、核酸増幅装置50のベース51を水平に設置したときの鉛直方向を「上下方向」とし、重力方向に従って「上」と「下」とを定義する。また、核酸増幅反応用カートリッジ1の回転軸の軸方向を「左右方向」とし、上下方向及び左右方向に垂直な方向を「前後方向」とする。
<Rotation mechanism>
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of the rotation mechanism. FIG. 5 is a side view of the rotation mechanism 60. In the following description of the nucleic acid amplification device 50, as shown in the figure, the top, bottom, front, back, left and right are defined. That is, the vertical direction when the base 51 of the nucleic acid amplification device 50 is installed horizontally is defined as “vertical direction”, and “upper” and “lower” are defined according to the direction of gravity. Further, the axial direction of the rotation axis of the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction is referred to as “left-right direction”, and the vertical direction and the direction perpendicular to the left-right direction are referred to as “front-rear direction”.

図5に示すように、回転機構60は、回転体61およびその回転体61を回転させる回転用モーター66(図4)を有する。回転体61には、核酸増幅反応用カートリッジ1を着脱可能な挿入穴64を有するヒーター部65が設けられる。回転体61は、ヒーター部65とそのヒーター部65の挿入穴64に装着される核酸増幅反応用カートリッジ1との相対位置を変えずに、ベース51に固定された支持台52に支持される回転軸を中心として回転する。   As shown in FIG. 5, the rotating mechanism 60 includes a rotating body 61 and a rotating motor 66 (FIG. 4) that rotates the rotating body 61. The rotator 61 is provided with a heater portion 65 having an insertion hole 64 into which the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction can be attached and detached. The rotating body 61 is supported by a support base 52 fixed to the base 51 without changing the relative position between the heater section 65 and the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 mounted in the insertion hole 64 of the heater section 65. Rotate around an axis.

なお、ヒーター部65の挿入穴64が核酸増幅反応用カートリッジ1を着脱可能に保持する保持部を兼ねているが、当該挿入穴64に挿入される核酸増幅反応用カートリッジ1を着脱可能に保持する保持部が核酸増幅装置50に設けられていてもよい。また、保持部が装着可能な核酸増幅反応用カートリッジ1の数は、1つに限られず、複数でもよい。   The insertion hole 64 of the heater unit 65 also serves as a holding unit for detachably holding the nucleic acid amplification reaction cartridge 1. However, the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 inserted into the insertion hole 64 is detachably held. A holding unit may be provided in the nucleic acid amplification device 50. Further, the number of nucleic acid amplification reaction cartridges 1 to which the holding unit can be attached is not limited to one and may be plural.

回転用モーター66(図4)は、制御部80からの指示にしたがって、ヒーター部65の挿入穴64に装着された核酸増幅反応用カートリッジ1が上下反転するように、回転体61を回転させる。   The rotation motor 66 (FIG. 4) rotates the rotator 61 according to an instruction from the control unit 80 so that the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 mounted in the insertion hole 64 of the heater unit 65 is turned upside down.

図6は、核酸増幅反応用カートリッジが装着された様子を示す図である。図6に示すように、ヒーター部65は、標的核酸の変性反応が進行する温度に加熱するための高温側ヒーター部65Bと、標的核酸の合成反応(アニーリング反応および伸長反応)が進行する温度に加熱するための低温側ヒーター部65Cとを有する。   FIG. 6 is a diagram showing a state in which the cartridge for nucleic acid amplification reaction is mounted. As shown in FIG. 6, the heater unit 65 has a high temperature side heater unit 65B for heating to a temperature at which the denaturation reaction of the target nucleic acid proceeds, and a temperature at which the target nucleic acid synthesis reaction (annealing reaction and extension reaction) proceeds. A low-temperature side heater unit 65C for heating.

ヒーター部65の挿入穴64で核酸増幅反応用カートリッジ1が保持された場合、その核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの一端側にあたる第1領域36Aが高温側ヒーター部65Bに囲まれる。高温側ヒーター部65Bは、第1領域36Aを例えば95〜100℃に加熱する。   When the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 is held in the insertion hole 64 of the heater section 65, the first region 36A corresponding to one end side of the side wall section 10A serving as the flow path of the droplet 20 in the container 10 of the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 is used. Is surrounded by the high temperature side heater section 65B. The high temperature side heater unit 65B heats the first region 36A to, for example, 95 to 100 ° C.

また、ヒーター部65の挿入穴64で核酸増幅反応用カートリッジ1が保持された場合、その核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの他端側にあたる第2領域36Bが低温側ヒーター部65Cに囲まれる。低温側ヒーター部65Cは、第2領域36Bを例えば50〜75℃に加熱する。   Further, when the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 is held in the insertion hole 64 of the heater section 65, the second end corresponding to the other end side of the side wall section 10 </ b> A serving as the flow path of the droplet 20 in the container 10 of the nucleic acid amplification reaction cartridge 1. The two regions 36B are surrounded by the low temperature side heater portion 65C. The low temperature side heater unit 65C heats the second region 36B to, for example, 50 to 75 ° C.

このように核酸増幅反応用カートリッジ1における容器10の第1領域36Aが標的核酸の変性反応が進行する温度に加熱され、当該容器10の第2領域36Bが標的核酸の合成反応が進行する温度に加熱される。   Thus, the first region 36A of the container 10 in the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction is heated to a temperature at which the target nucleic acid denaturation reaction proceeds, and the second region 36B of the container 10 at a temperature at which the target nucleic acid synthesis reaction proceeds. Heated.

なお、高温側ヒーター部65Bと低温側ヒーター部65Cとの間には、高温側ヒーター部65Bと低温側ヒーター部65Cとの間の熱伝導を抑制するスペーサー65Dが配置されている。このスペーサーでも65Dには、高温側ヒーター部65Bおよび低温側ヒーター部65Cの挿入穴64の長手方向に沿った位置に貫通孔が形成され、挿入穴64に対して核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10の挿入を妨げることが防止される。   Note that a spacer 65D that suppresses heat conduction between the high temperature side heater unit 65B and the low temperature side heater unit 65C is disposed between the high temperature side heater unit 65B and the low temperature side heater unit 65C. Even in this spacer, a through hole is formed in the 65D at a position along the longitudinal direction of the insertion hole 64 of the high temperature side heater unit 65B and the low temperature side heater unit 65C, and the container of the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 is inserted into the insertion hole 64. Preventing the insertion of 10 is prevented.

<蛍光測定器>
蛍光測定器70は、核酸増幅反応用カートリッジ1における容器10に収容される液滴20の蛍光強度を測定する測定器であり、図5に示すように、ヒーター部65の挿入穴64に装着される核酸増幅反応用カートリッジ1の末端に対して所定距離を隔てて対向する状態で配置される。
<Fluorescence measuring instrument>
The fluorescence measuring device 70 is a measuring device for measuring the fluorescence intensity of the droplet 20 accommodated in the container 10 in the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction, and is attached to the insertion hole 64 of the heater section 65 as shown in FIG. The nucleic acid amplification reaction cartridge 1 is arranged to face the end of the cartridge 1 with a predetermined distance.

蛍光測定器70は、制御部80(図4)からの測定指示に応じて液滴20に含有される蛍光色素に対応する励起光を照射し、当該液滴20で発光する蛍光強度を測定する。また蛍光測定器70は、測定結果として得られる蛍光強度を示すデータを制御部80に与える。なお、蛍光測定器70は、1つの蛍光色素に対応する蛍光強度を測定するものであっても、複数の蛍光色素に対応する蛍光強度を測定するものであってもよい。   The fluorescence measuring instrument 70 irradiates excitation light corresponding to the fluorescent dye contained in the droplet 20 in accordance with a measurement instruction from the control unit 80 (FIG. 4), and measures the fluorescence intensity emitted from the droplet 20. . Further, the fluorescence measuring instrument 70 gives data indicating the fluorescence intensity obtained as a measurement result to the control unit 80. The fluorescence measuring instrument 70 may measure the fluorescence intensity corresponding to one fluorescent dye, or may measure the fluorescence intensity corresponding to a plurality of fluorescent dyes.

<制御部>
制御部80は、図4に示すように、記憶部91を有し、当該制御部80には入力部92および表示部93などが接続される。記憶部91には、プログラムを格納する領域と、入力部92から入力される設定データおよび核酸増幅処理によって得られるデータなどの各種のデータを格納する領域と、当該プログラムやデータを展開する領域とが含まれる。
<Control unit>
As shown in FIG. 4, the control unit 80 includes a storage unit 91, and an input unit 92 and a display unit 93 are connected to the control unit 80. The storage unit 91 includes an area for storing a program, an area for storing various data such as setting data input from the input unit 92 and data obtained by nucleic acid amplification processing, and an area for developing the program and data. Is included.

制御部80は、記憶部91に格納されるプログラムおよび設定データに基づいて回転機構60および蛍光測定器70を適宜制御し、熱サイクル処理または増幅解析処理を適宜実行する。   The control unit 80 appropriately controls the rotation mechanism 60 and the fluorescence measuring device 70 based on the program and setting data stored in the storage unit 91, and appropriately executes thermal cycle processing or amplification analysis processing.

≪熱サイクル処理≫
図7は、熱サイクル処理の様子を示す図である。具体的に図7の(A)および(B)は標的核酸の変性段階の様子を示し、図7の(C)および(D)は標的核酸の合成段階の様子を示す図である。
≪Thermal cycle treatment≫
FIG. 7 is a diagram showing a state of the heat cycle process. Specifically, FIGS. 7A and 7B show the state of the target nucleic acid denaturation stage, and FIGS. 7C and 7D show the state of the target nucleic acid synthesis stage.

すなわち、制御部80は、例えば熱サイクル処理すべき命令を入力部92から受けると、回転体61に設けられた高温側ヒーター部65Bを駆動し、核酸増幅反応用カートリッジ1における容器10の第1領域36Aを、標的核酸の変性反応が進行する温度に加熱する。また、制御部80は、回転体61に設けられた低温側ヒーター部65Cを駆動し、核酸増幅反応用カートリッジ1における容器10の第2領域36Bを、標的核酸の合成反応が進行する温度に加熱する。これにより核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10に充填されるオイル12には温度勾配が形成される。   That is, when the control unit 80 receives, for example, a command to be subjected to heat cycle processing from the input unit 92, the control unit 80 drives the high temperature side heater unit 65 </ b> B provided in the rotating body 61, and the first container 10 in the nucleic acid amplification reaction cartridge 1. The region 36A is heated to a temperature at which the target nucleic acid denaturation reaction proceeds. Further, the control unit 80 drives the low-temperature side heater unit 65C provided in the rotator 61 to heat the second region 36B of the container 10 in the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction to a temperature at which the target nucleic acid synthesis reaction proceeds. To do. Thereby, a temperature gradient is formed in the oil 12 filled in the container 10 of the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction.

高温側ヒーター部65Bおよび低温側ヒーター部65Cが駆動されてから、第1領域36Aにおけるオイル12が例えば98℃に達し、第2領域36Bにおけるオイル12が例えば54℃に達するまでには所定の期間を要する。この期間に標的核酸の増幅反応は適切に進行しないため、制御部80は当該期間を待機期間として待機する。   After the high temperature side heater unit 65B and the low temperature side heater unit 65C are driven, the oil 12 in the first region 36A reaches, for example, 98 ° C., and the oil 12 in the second region 36B reaches, for example, 54 ° C. for a predetermined period of time. Cost. Since the amplification reaction of the target nucleic acid does not proceed appropriately during this period, the control unit 80 waits with this period as a standby period.

このとき、図7の(A)に示すように、ヒーター部65の挿入穴64に装着された容器10におけるキャップ10C側が上側に配置され、当該容器10における底壁部10B側が下側に配置される基準位置に回転体61が位置している。回転体61が基準位置に位置している場合、図7の(B)に示すように、液滴20は自重により沈降して第2領域36Bに留まる。したがって、液滴20に含有する標的核酸が1回目の変性段階に移行することはない。   At this time, as shown in FIG. 7A, the cap 10C side of the container 10 mounted in the insertion hole 64 of the heater section 65 is disposed on the upper side, and the bottom wall section 10B side of the container 10 is disposed on the lower side. The rotating body 61 is positioned at the reference position. When the rotating body 61 is located at the reference position, as shown in FIG. 7B, the droplet 20 settles down by its own weight and remains in the second region 36B. Therefore, the target nucleic acid contained in the droplet 20 does not move to the first denaturation stage.

制御部80は、上述の待機期間を経過した場合、回転体61を180度回転させる。この場合、図7の(C)に示すように、ヒーター部65の挿入穴64に装着された容器10におけるキャップ10C側が下側に配置され、当該容器10における底壁部10B側が上側に配置される反転位置に回転体61が位置することになる。回転体61が反転位置に位置している場合、図7の(D)に示すように、液滴20は自重により沈降して第1領域36Aに移動する。したがって、液滴20に含有する標的核酸は変性段階に移行することになる。   When the above-described standby period has elapsed, the control unit 80 rotates the rotating body 61 by 180 degrees. In this case, as shown in FIG. 7C, the cap 10C side of the container 10 mounted in the insertion hole 64 of the heater section 65 is disposed on the lower side, and the bottom wall section 10B side of the container 10 is disposed on the upper side. The rotating body 61 is positioned at the reversing position. When the rotating body 61 is located at the reversal position, as shown in FIG. 7D, the droplet 20 settles due to its own weight and moves to the first region 36A. Accordingly, the target nucleic acid contained in the droplet 20 moves to the denaturation stage.

また制御部80は、回転体61を180度回転し終えた時点(回転体61を停止した)から標的核酸の変性反応に要する変性段階の期間として設定された変性反応期間だけ、回転体61を停止させる。これにより液滴20に含有する標的核酸の変性反応が進行する。なお、変性反応期間は、少なくとも、容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの一端側にあたる第1領域36Aと、当該側壁部10Aの他端側にあたる第2領域36Bとの間を液滴20が移動する期間以上の期間とされる。   Further, the control unit 80 moves the rotator 61 only during the denaturation reaction period set as the period of the denaturation stage required for the denaturation reaction of the target nucleic acid from the time when the rotator 61 has been rotated 180 degrees (the rotator 61 is stopped). Stop. Thereby, the denaturation reaction of the target nucleic acid contained in the droplet 20 proceeds. The denaturation reaction period is at least between the first region 36A corresponding to one end side of the side wall portion 10A serving as the flow path of the droplet 20 in the container 10 and the second region 36B corresponding to the other end side of the side wall portion 10A. The period is longer than the period during which the droplet 20 moves.

次いで制御部80は、変性反応期間を経過すると、回転体61を180度回転させて、当該回転体61を反転位置から基準位置に切り替え、図7の(B)に示すように、第2領域36Bに液滴20を移動させる。これにより液滴20に含有する標的核酸は合成段階に移行することになる。   Next, when the denaturation reaction period has elapsed, the control unit 80 rotates the rotator 61 by 180 degrees to switch the rotator 61 from the reverse position to the reference position, and as shown in FIG. The droplet 20 is moved to 36B. Thereby, the target nucleic acid contained in the droplet 20 moves to the synthesis stage.

また制御部80は、回転体61を180度回転し終えた時点(回転体61を停止した)時点から標的核酸の合成反応に要する合成段階の期間として設定された合成反応期間だけ、回転体61を停止させる。これにより液滴20に含有する標的核酸のアニーリング反応および伸長反応が進行する。なお、合成反応期間は、上述の変性期間と同様に、少なくとも第1領域36Aと第2領域36Bとの間を液滴20が移動する期間以上の期間とされる。   The control unit 80 also rotates the rotator 61 only during the synthesis reaction period set as the period of the synthesis stage required for the target nucleic acid synthesis reaction from the time when the rotator 61 has been rotated 180 degrees (the rotator 61 is stopped). Stop. Thereby, the annealing reaction and extension reaction of the target nucleic acid contained in the droplet 20 proceed. Note that the synthesis reaction period is a period longer than the period during which the droplet 20 moves between at least the first region 36A and the second region 36B, as in the above-described modification period.

このように制御部80は、上述の反転位置と基準位置とを交互に切り替えて、第1領域36Aに液滴20を移動させて留める変性段階および第2領域36Bに液滴20を移動させて留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返す。繰り返すべきサイクル数は制御部80に設定され、例えば50回とされる。   In this way, the control unit 80 alternately switches between the inversion position and the reference position described above, moves the droplet 20 to the first region 36A, and moves the droplet 20 to the second region 36B. The cycle that goes through the synthesis step is repeated multiple times. The number of cycles to be repeated is set in the control unit 80, for example, 50 times.

≪増幅解析処理≫
増幅解析処理は、熱サイクル処理と同時期に並行して実行される。すなわち、制御部80は、蛍光測定器70に対して合成反応期間ごとに測定指示を与え、当該測定指示結果として蛍光測定器70から与えられる蛍光強度を示すデータを記憶部91に記憶する。
≪Amplification analysis process≫
The amplification analysis process is executed in parallel with the thermal cycle process. That is, the control unit 80 gives a measurement instruction to the fluorescence measuring device 70 for each synthesis reaction period, and stores data indicating the fluorescence intensity given from the fluorescence measuring device 70 as the measurement instruction result in the storage unit 91.

なお、図7の(A)および(B)に示したように、合成反応期間では回転体61が基準位置にあるため、容器10内の液滴20は底壁部10Bに向かって沈降していく。しかしながら、回転体61が基準位置になった直後では、液滴20が底壁部10Bに到達していない場合がある。したがって、制御部80が蛍光測定器70に対して測定指示を与える時期は、回転体61を反転位置から基準位置にまで回転し終えた時点から所定時間経過した後であることが望ましい。特に、基準位置から反転位置に回転させる直前であることが望ましい。   As shown in FIGS. 7A and 7B, since the rotating body 61 is in the reference position during the synthesis reaction period, the droplet 20 in the container 10 settles toward the bottom wall portion 10B. Go. However, immediately after the rotating body 61 reaches the reference position, the droplet 20 may not reach the bottom wall portion 10B. Therefore, it is desirable that the control unit 80 give the measurement instruction to the fluorescence measuring instrument 70 after a predetermined time has elapsed since the rotation body 61 has been rotated from the reverse position to the reference position. In particular, it is desirable to be immediately before the rotation from the reference position to the reverse position.

また制御部80は、入力部92から入力される命令に応じて、繰り返すべきサイクル数として設定される回数分の蛍光強度を示すデータを記憶部91から読み出し、当該データに基づいてサイクル数に対する蛍光強度の推移を示す増幅曲線を生成する。そして制御部80は、増幅曲線を生成した場合、その増幅曲線に基づいて基準の増幅効率に対する良否を判定し、当該判定結果と増幅曲線との双方またはいずれか一方を適宜表示部93に表示させる。   In addition, the control unit 80 reads data indicating the fluorescence intensity for the number of times set as the number of cycles to be repeated from the storage unit 91 according to the command input from the input unit 92, and based on the data, the fluorescence corresponding to the number of cycles An amplification curve showing the intensity transition is generated. Then, when generating the amplification curve, the control unit 80 determines whether the reference amplification efficiency is acceptable based on the amplification curve, and causes the display unit 93 to appropriately display both or one of the determination result and the amplification curve. .

<小括>
以上のとおり、本実施形態の場合、核酸増幅反応用カートリッジ1の容器10に収容されるオイル12と相分離する鋳型核酸溶液の液滴20の直径D2と、当該液滴20が移動する流路となる円筒状の側壁部10Aの内径D1との比は、0.36以上0.89以下である。この場合、増幅効率が低減することなく、容器10における円筒状の側壁部10Aを移動する液滴20の移動速度が速まることが見出された。このことは下記の実施例を一例として述べる。
<Summary>
As described above, in the present embodiment, the diameter D2 of the template nucleic acid solution droplet 20 phase-separated from the oil 12 contained in the container 10 of the nucleic acid amplification reaction cartridge 1 and the flow path through which the droplet 20 moves. The ratio of the cylindrical side wall portion 10A to the inner diameter D1 is 0.36 or more and 0.89 or less. In this case, it has been found that the moving speed of the droplet 20 moving on the cylindrical side wall portion 10A in the container 10 increases without reducing the amplification efficiency. This is described by way of an example below.

したがって、本実施形態における核酸増幅反応用カートリッジ1および核酸増幅装置50によれば、増幅反応期間の短縮を通じて、PCR産物の生成時間を短縮させることができる。   Therefore, according to the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction and the nucleic acid amplification apparatus 50 in this embodiment, the generation time of the PCR product can be shortened through shortening of the amplification reaction period.

また、側壁部10Aの内径D1と液滴20の直径D2との比が以上0.89以下であり、かつ、当該液滴20の液量が0.2μL以上2μL以下である場合、側壁部10Aを移動する液滴20の移動速度を速めつつ増幅効率がより一段と向上することが見出された。このことも下記の実施例を一例として述べる。   Further, when the ratio of the inner diameter D1 of the side wall portion 10A to the diameter D2 of the droplet 20 is not less than 0.89 and the liquid amount of the droplet 20 is not less than 0.2 μL and not more than 2 μL, the side wall portion 10A. It has been found that the amplification efficiency is further improved while increasing the moving speed of the droplet 20 moving on the substrate. This is also described by way of an example below.

(2)変形例
上記実施形態では、容器10の側壁部10Aは円筒状とされ、当該容器10の底壁部10Bは中空半球状とされた。しかしながら、液滴20が移動する流路となる部分が円筒であれば、当該容器10の底壁部10Bの形状や、当該容器10の側壁部10Aの外周側にあたる外形形状など、種々の形状とすることができる。
(2) Modification In the above embodiment, the side wall 10A of the container 10 is cylindrical, and the bottom wall 10B of the container 10 is hollow hemispherical. However, if the portion that becomes the flow path through which the droplet 20 moves is a cylinder, there are various shapes such as the shape of the bottom wall portion 10B of the container 10 and the outer shape corresponding to the outer peripheral side of the side wall portion 10A of the container 10. can do.

また上記実施形態では、容器10に対してキャップ10Cが着脱自在とされ、当該容器10からキャップ10Cが取り外された状態で鋳型核酸溶液が導入された。しかしながら、容器10に対してキャップ10Cが固定され、当該キャップ10Cに貫通される針を介して鋳型核酸溶液が導入されてもよい。   In the above embodiment, the cap 10 </ b> C is detachable from the container 10, and the template nucleic acid solution is introduced with the cap 10 </ b> C removed from the container 10. However, the cap 10C may be fixed to the container 10, and the template nucleic acid solution may be introduced through a needle that penetrates the cap 10C.

また上記実施形態では、キャップ10Cのシール部位SPが円柱状とされた。しかしながら、シール部位SPにおいて容器10の底壁部10Bに対向する部分に半球状や円錐状の窪みが形成されていてもよい。この窪みが、容器10の側壁部10Aから離れるほど先細りとなる場合、液滴20を定位置に静止させることができるため、より同じ条件で液滴20を加熱させることが可能となる。なお、容器10の底壁部10Bが、当該容器10の側壁部10Aから離れるほど先細りとなっていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the seal | sticker site | part SP of the cap 10C was made into the column shape. However, a hemispherical or conical depression may be formed in a portion facing the bottom wall portion 10B of the container 10 in the seal portion SP. When this dent tapers away from the side wall 10A of the container 10, the droplet 20 can be stopped at a fixed position, so that the droplet 20 can be heated under the same conditions. In addition, the bottom wall part 10B of the container 10 may be tapered as it separates from the side wall part 10A of the container 10.

また上記実施形態では、凍結乾燥状態にある試薬11が容器10内に固定され、その容器10内に収容されるオイル12に鋳型核酸溶液が導入されて鋳型核酸溶液の液滴20が得られ、当該液滴20によって試薬11が元の状態に戻され液滴20に取り込まれた。すなわち、鋳型核酸と、その鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬11とを含む液滴20が、容器10内で形成されることにより容器10内に収容された。しかしながら、鋳型核酸と、その鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬11とを含む溶液が、容器10外で調整され、当該溶液がオイル12に導入されることで容器10内に液滴20が収容されていてもよい。この場合、凍結乾燥した試薬11を容器10内に予め配置しておくことが省略される。要するに、鋳型核酸を含む溶液が容器10に導入されればよく、当該鋳型核酸および鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬11を液滴20に添加する手法は問わない。   In the above embodiment, the lyophilized reagent 11 is fixed in the container 10, and the template nucleic acid solution is introduced into the oil 12 contained in the container 10 to obtain the template nucleic acid solution droplet 20. The reagent 11 was returned to the original state by the droplet 20 and taken into the droplet 20. That is, the droplet 20 containing the template nucleic acid and the reagent 11 used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid was formed in the container 10 and accommodated in the container 10. However, a solution containing the template nucleic acid and the reagent 11 used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid is prepared outside the container 10, and the solution is introduced into the oil 12 so that the liquid droplets are introduced into the container 10. 20 may be accommodated. In this case, placing the freeze-dried reagent 11 in the container 10 in advance is omitted. In short, a solution containing the template nucleic acid may be introduced into the container 10, and any method may be used for adding the reagent 11 used for amplification of the template nucleic acid and the target nucleic acid in the template nucleic acid to the droplet 20.

また上記実施形態では、液滴20の比重がオイル12の比重よりも大きくされた。しかしながら、液滴20の比重がオイル12の比重よりも小さくされていてもよい。このようにしても上記実施形態と同様の効果を奏する。要するに、容器10に導入される溶液の比重とは異なる比重を有し、当該溶液とは相分離する液体が適用可能である。このような液体に溶液が導入された場合、上記実施形態の場合と同様に、当該液体内には溶液の液滴20が形成される。   In the above embodiment, the specific gravity of the droplets 20 is made larger than the specific gravity of the oil 12. However, the specific gravity of the droplet 20 may be smaller than the specific gravity of the oil 12. Even if it does in this way, there exists an effect similar to the said embodiment. In short, a liquid having a specific gravity different from the specific gravity of the solution introduced into the container 10 and phase-separating from the solution can be applied. When a solution is introduced into such a liquid, a solution droplet 20 is formed in the liquid as in the case of the above embodiment.

また上記実施形態では、変性反応期間および合成反応期間の始期が回転体61を180度回転し終えた(回転体61を停止した)時点とされたが、当該回転体61を180度回転し始める時点とされてもよい。   In the above embodiment, the start of the denaturation reaction period and the synthesis reaction period is the time when the rotating body 61 has been rotated 180 degrees (the rotating body 61 is stopped), but the rotating body 61 starts to rotate 180 degrees. It may be a point in time.

また上記実施形態では、核酸増幅反応用カートリッジ1における容器10内の液滴20を第1領域36Aと第2領域36Bとに交互に移動させる機構として回転機構60が採用された。しかしながら、容器10において標的核酸の変性温度にされる第1領域と、その第1領域とは独立した領域であって標的核酸の合成温度にされる第2領域とに液滴20を交互に移動させる機構であれば、上記回転機構60以外の種々の移動機構を適用することが可能である。   In the above embodiment, the rotation mechanism 60 is employed as a mechanism for alternately moving the droplets 20 in the container 10 in the cartridge 1 for nucleic acid amplification reaction to the first region 36A and the second region 36B. However, the droplets 20 are alternately moved to the first region in the container 10 that is set to the denaturation temperature of the target nucleic acid and the second region that is independent from the first region and set to the synthesis temperature of the target nucleic acid. Various moving mechanisms other than the rotating mechanism 60 can be applied as long as the rotating mechanism 60 is used.

上記実施形態では、高温側ヒーター部65Bおよび低温側ヒーター部65Cを備えた核酸増幅装置50が適用された。しかしながら、容器10の内部に温度勾配を形成できるのであれば、上記実施形態の核酸増幅装置50以外の核酸増幅装置が適用されてもよい。例えば、高温側ヒーターのみが備えられていてもよく、低温側ヒーター部65Cが冷却器に変更されてもよい。あるいは、回転体61の外部に高温側ヒーターおよび低温側ヒーターが備えられていてもよい。あるいは、高温側ヒーター部65Bを設ける部位と、低温側ヒーター部65Cを設ける部位とが逆にされてもよい。   In the above embodiment, the nucleic acid amplification device 50 including the high temperature side heater unit 65B and the low temperature side heater unit 65C is applied. However, a nucleic acid amplification device other than the nucleic acid amplification device 50 of the above embodiment may be applied as long as a temperature gradient can be formed inside the container 10. For example, only the high temperature side heater may be provided, and the low temperature side heater unit 65C may be changed to a cooler. Alternatively, a high temperature side heater and a low temperature side heater may be provided outside the rotating body 61. Or the site | part which provides the high temperature side heater part 65B, and the site | part which provides the low temperature side heater part 65C may be reversed.

また上記実施形態では、蛍光測定器70が備えられたが省略されていてもよい。蛍光測定器70を省略する場合、核酸の増幅を定量することができないが、当該核酸を増幅させることは可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the fluorescence measuring device 70 was provided, you may abbreviate | omit. If the fluorescence measuring instrument 70 is omitted, nucleic acid amplification cannot be quantified, but the nucleic acid can be amplified.

まず、鋳型核酸と、その鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬11と、着色用のインクとを試験管に投入した後、蒸留水を加えて10μLの溶液を調整した。
鋳型核酸は、肺炎マイコプラズマの標準物質であるプラスミドDNA(105コピー/μL)とし、1.0μLだけ試験管に投入した。
First, a template nucleic acid, a reagent 11 used for amplification of a target nucleic acid in the template nucleic acid, and a coloring ink were put into a test tube, and then distilled water was added to prepare a 10 μL solution.
The template nucleic acid was plasmid DNA (10 5 copies / μL), which is a standard substance for pneumonia mycoplasma, and 1.0 μL was added to the test tube.

試薬11に含有されるDNAポリメラーゼは、Life Technologies社製のPlatinumTaqとし、0.4μLだけ試験管に投入した。
試薬11に含有されるdNTPは、Roche社製のPCR Nucleotide Mixとし、0.5μLだけ試験管に投入した。
試薬11に含有されるプライマーは、マイコプラズマ検出用forwardプライマーおよびマイコプラズマ検出用reverseプライマーとし、当該forwardプライマーを0.8μLだけ試験管に投入し、当該reverseプライマーを0.8μLだけ試験管に投入した。
試薬11に含有される緩衝液は、MgCl2が25mM、Tris-HCl(PH9.0)が250mM、KClが125mMの組成のものとし、2.0μLだけ試験管に投入した。
試薬11に含有されるプローブは、マイコプラズマ検出用TaqManプローブとし、0.6μLだけ試験管に投入した。
The DNA polymerase contained in the reagent 11 was PlatinumTaq manufactured by Life Technologies, and 0.4 μL was added to the test tube.
The dNTP contained in the reagent 11 was PCR Nucleotide Mix manufactured by Roche, and 0.5 μL was added to the test tube.
The primer contained in the reagent 11 was a mycoplasma detection forward primer and a mycoplasma detection reverse primer. 0.8 μL of the forward primer was added to the test tube, and 0.8 μL of the reverse primer was added to the test tube.
The buffer contained in Reagent 11 had a composition of MgCl 2 of 25 mM, Tris-HCl (PH9.0) of 250 mM, and KCl of 125 mM, and 2.0 μL was charged into the test tube.
The probe contained in the reagent 11 was a TaqMan probe for mycoplasma detection, and 0.6 μL was charged into the test tube.

なお、プライマーおよびプローブの配列は下記表1に示す。

Figure 2016192931
The primer and probe sequences are shown in Table 1 below.
Figure 2016192931

上記表1における“FAM”は、フルオレセインアミノヘキシル(fluorescein aminohexyl)の略語であり、レポーター蛍光色素の1つである。また、上記表1における“BHQ”は、ブラックホールクエンチャー(Black Hole Quencher)の略語であり、クエンチャー蛍光色素の1つである。   “FAM” in Table 1 is an abbreviation for fluorescein aminohexyl and is one of reporter fluorescent dyes. In addition, “BHQ” in Table 1 is an abbreviation for Black Hole Quencher and is one of quencher fluorescent dyes.

次に、側壁部10Aの内径D1が2mmである容器10を複数用意し、これら容器10に上記溶液をそれぞれ異なる液量で導入し、当該容器10に液滴20を収容した。その後、上記核酸増幅装置50におけるヒーター部65の挿入穴64に容器10を装着し、当該容器10ごとに同じ条件で熱サイクル処理および増幅解析処理を実行させた。
熱サイクル処理におけるサイクル数は50回とし、変性反応期間は4秒とし、合成反応期間は6秒とし、高温側ヒーター部65Bの温度は98℃とし、低温側ヒーター部65Cの温度は54℃とした。
Next, a plurality of containers 10 having an inner diameter D1 of the side wall portion 10A of 2 mm were prepared, and the above solutions were introduced into the containers 10 in different amounts, and the droplets 20 were accommodated in the containers 10. Thereafter, the container 10 was mounted in the insertion hole 64 of the heater unit 65 in the nucleic acid amplification device 50, and the thermal cycle process and the amplification analysis process were performed for each container 10 under the same conditions.
The number of cycles in the thermal cycle process is 50, the denaturation reaction period is 4 seconds, the synthesis reaction period is 6 seconds, the temperature of the high temperature side heater section 65B is 98 ° C., and the temperature of the low temperature side heater section 65C is 54 ° C. did.

また、熱サイクル処理を実行させているときに、フレームレートが30fpsでなるカシオ社製のデジタルビデオカメラで容器10を撮影し、その撮影結果として得られるデータを用いて容器10の側壁部10Aを移動する液滴20の移動時間を測定した。この測定結果を下記表2に示し、当該熱サイクル処理と同時に実行した増幅解析処理の処理結果(増幅曲線)を図8に示す。
なお、移動時間は、回転体61を回転し始めた時点から液滴20が第1領域36Aから第2領域36B(又は第2領域36Bから第1領域36A)に到達した時点までのフレーム数の平均を取得し、当該平均とフレームレートとから求めた。
また、フレームに映る容器10の側壁部10Aの内径D1が2mmであることを確認した上で、そのフレームに映る液滴20の直径D2を取得し、当該側壁部10Aの内径D1と液滴20の直径D2との比を求めた。
Further, when the thermal cycle process is executed, the container 10 is photographed with a Casio digital video camera having a frame rate of 30 fps, and the side wall portion 10A of the container 10 is used by using data obtained as a result of the photographing. The moving time of the moving droplet 20 was measured. The measurement results are shown in Table 2 below, and the processing results (amplification curve) of the amplification analysis process executed simultaneously with the thermal cycle process are shown in FIG.
The moving time is the number of frames from the time when the rotating body 61 starts to rotate until the time when the droplet 20 reaches the second area 36B (or the second area 36B to the first area 36A) from the first area 36A. An average was obtained and obtained from the average and the frame rate.
Further, after confirming that the inner diameter D1 of the side wall 10A of the container 10 reflected in the frame is 2 mm, the diameter D2 of the droplet 20 reflected in the frame is acquired, and the inner diameter D1 and the droplet 20 of the side wall 10A are acquired. The ratio with the diameter D2 was determined.

Figure 2016192931
Figure 2016192931

上記表2および図8に示されるように、容器10において液滴20が移動する流路となる円筒状の側壁部10Aの内径D1と、当該液滴20の直径D2との比が0.36以上0.89以下である場合、増幅効率が低減することなく、当該液滴20の移動速度が速まることが確認された。   As shown in Table 2 and FIG. 8 above, the ratio of the inner diameter D1 of the cylindrical side wall portion 10A that becomes the flow path in which the droplet 20 moves in the container 10 to the diameter D2 of the droplet 20 is 0.36. When the ratio is 0.89 or less, it is confirmed that the moving speed of the droplet 20 is increased without reducing the amplification efficiency.

また、側壁部10Aの内径D1と液滴20の直径D2との比が0.36〜0.89とされ、かつ、当該液滴20の液量が0.2μL以上2μL以下である場合、液滴20の移動速度を速めつつ増幅効率がより一段と向上することが確認された。   Further, when the ratio of the inner diameter D1 of the side wall 10A to the diameter D2 of the droplet 20 is 0.36 to 0.89 and the liquid amount of the droplet 20 is 0.2 μL or more and 2 μL or less, the liquid It was confirmed that the amplification efficiency was further improved while the moving speed of the droplet 20 was increased.

1・・・核酸増幅反応用カートリッジ、10・・・容器、10A・・・側壁部、10B・・・底壁部、10C・・・キャップ、11・・・試薬、12・・・オイル、20・・・液滴、50・・・核酸増幅装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nucleic acid amplification reaction cartridge, 10 ... Container, 10A ... Side wall part, 10B ... Bottom wall part, 10C ... Cap, 11 ... Reagent, 12 ... Oil, 20 ... droplet, 50 ... nucleic acid amplification device.

Claims (4)

鋳型核酸を含む溶液が導入される容器と、
前記容器に収容され、前記溶液とは比重が異なり相分離する液体と
を備え、
前記液体内で前記液体と相分離する前記溶液の液滴の直径と、当該液滴が移動する流路となる前記容器の円筒部の内径との比は、0.36以上0.89以下である、
ことを特徴とする核酸増幅反応用カートリッジ。
A container into which a solution containing the template nucleic acid is introduced;
A liquid contained in the container and having a specific gravity different from that of the solution;
The ratio of the diameter of the droplet of the solution phase-separated from the liquid in the liquid to the inner diameter of the cylindrical portion of the container serving as a flow path through which the droplet moves is 0.36 or more and 0.89 or less. is there,
The cartridge for nucleic acid amplification reaction characterized by the above-mentioned.
前記液滴の液量は0.2μL以上2μL以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸増幅反応用カートリッジ。
The liquid volume of the droplet is 0.2 μL or more and 2 μL or less.
The cartridge for nucleic acid amplification reaction according to claim 1.
前記容器内には、前記鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬が凍結乾燥されて配置されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の核酸増幅反応用カートリッジ。
In the container, a reagent used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid is lyophilized and arranged.
The cartridge for nucleic acid amplification reaction according to claim 1 or 2.
核酸増幅反応用カートリッジにおける容器の第1領域を標的核酸の変性温度に加熱するとともに、前記第1領域とは独立した前記容器の第2領域を前記標的核酸の合成温度に加熱するヒーターと、
前記容器に収容される液体内で前記液体と相分離する液滴を、前記第1領域から前記第2領域に、または、前記第2領域から前記第1領域に移動させる移動機構と、
前記第1領域に前記液滴を留める変性段階、および、前記第2領域に前記液滴を留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返すように、前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記液滴には、鋳型核酸および前記鋳型核酸における標的核酸の増幅に使用される試薬が添加され、
前記液滴の直径と、前記液滴が移動する流路となる前記容器の円筒部の内径との比は、0.36以上0.89以下である、
ことを特徴とする核酸増幅装置。
A heater for heating the first region of the container in the cartridge for nucleic acid amplification reaction to the denaturation temperature of the target nucleic acid, and heating the second region of the container independent of the first region to the synthesis temperature of the target nucleic acid;
A moving mechanism for moving droplets phase-separated from the liquid in the liquid contained in the container from the first region to the second region or from the second region to the first region;
A control unit for controlling the moving mechanism so as to repeat a modification step of retaining the droplets in the first region and a cycle through a synthesis step of retaining the droplets in the second region a plurality of times;
With
To the droplet, a template nucleic acid and a reagent used for amplification of the target nucleic acid in the template nucleic acid are added,
The ratio of the diameter of the droplet to the inner diameter of the cylindrical portion of the container that becomes a flow path through which the droplet moves is 0.36 or more and 0.89 or less.
A nucleic acid amplification device.
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