JP2017112842A - Heat cycle device and control method thereof - Google Patents
Heat cycle device and control method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017112842A JP2017112842A JP2015248273A JP2015248273A JP2017112842A JP 2017112842 A JP2017112842 A JP 2017112842A JP 2015248273 A JP2015248273 A JP 2015248273A JP 2015248273 A JP2015248273 A JP 2015248273A JP 2017112842 A JP2017112842 A JP 2017112842A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- arrangement
- flow path
- temperature
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、熱サイクル装置および熱サイクル装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a heat cycle device and a control method for the heat cycle device.
現在、鼻腔拭い液などの検体を用いて、インフルエンザに代表される感染症診断を迅速に行う簡易検査キットが普及している。その多くはイムノクロマト法を利用したものであるが、より精度の高い検査を行う場合には、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR: Polymerase Chain Reaction)法が有効である。 At present, simple test kits for rapidly diagnosing infectious diseases typified by influenza using a sample such as a nasal wipe are widely used. Most of them use an immunochromatography method, but a polymerase chain reaction (PCR) method is effective for conducting a test with higher accuracy.
例えば特許文献1には、2水準の温度を有するオイル中を液滴が比重差で移動することにより、チューブ内で加熱冷却サイクルを行うPCR法が記載されている。特許文献1に記載の方法は、ヒートブロック全体の過熱冷却を繰り返す方法や、チューブを複数のヒートブロックに移動させる方法に比べ、PCR反応にかかる時間を短縮することができる。 For example, Patent Document 1 describes a PCR method in which a heating and cooling cycle is performed in a tube by moving droplets in oil having two levels of temperature with a specific gravity difference. The method described in Patent Document 1 can shorten the time required for the PCR reaction as compared with a method of repeating overheating cooling of the entire heat block or a method of moving a tube to a plurality of heat blocks.
しかしながら、特許文献1の方法では、熱サイクル時に高温の容器端部に液滴(反応液)を保持する場合、高温のオイルの直上に低温のオイルが位置する。そのため、特許文献1の方法では、オイルの対流が生じて容器内の温度が変動し、PCR反応が不安定になって、核酸の増幅量がばらついてしまう可能性がある。 However, in the method of Patent Document 1, when a droplet (reaction liquid) is held at the end of a high-temperature container during a thermal cycle, the low-temperature oil is positioned immediately above the high-temperature oil. Therefore, in the method of Patent Document 1, convection of oil occurs, the temperature in the container fluctuates, the PCR reaction becomes unstable, and the nucleic acid amplification amount may vary.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、対流を抑制することができる熱サイクル装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、対流を抑制することができる熱サイクル装置の制御方法を提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a thermal cycler capable of suppressing convection. Another object of some aspects of the present invention is to provide a method for controlling a thermal cycler that can suppress convection.
本発明に係る熱サイクル装置は、
反応液、および前記反応液よりも比重が小さく、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填され、第1流路と第2流路とが屈曲部を介して接続されて前記反応液が移動する流路を形成している物質増幅反応容器を装着可能な装着部と、
前記流路の第1領域を、第1温度に加熱可能な第1加熱部と、
前記流路の第2領域を、前記第1温度よりも高い第2温度に加熱可能な第2加熱部と、
前記流路の第3領域を、前記第2温度と同じか、前記第2温度よりも高い第3温度に加熱可能な第3加熱部と、
を含み、
前記第1領域は、前記流路の前記第1流路側の端部であり、
前記第2領域は、前記流路の前記第2流路側の端部であり、
前記第3領域は、前記第2領域とは異なる前記第2流路の領域、または前記屈曲部の領域である。
The thermal cycle apparatus according to the present invention is
The reaction liquid and a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid are filled, and the first flow path and the second flow path are connected via a bent portion, so that the reaction liquid is A mounting portion on which a substance amplification reaction vessel forming a moving flow path can be mounted;
A first heating section capable of heating the first region of the flow path to a first temperature;
A second heating part capable of heating the second region of the flow path to a second temperature higher than the first temperature;
A third heating section capable of heating the third region of the flow path to a third temperature that is the same as or higher than the second temperature;
Including
The first region is an end of the channel on the first channel side,
The second region is an end of the channel on the second channel side,
The third region is a region of the second flow path different from the second region, or a region of the bent portion.
このような熱サイクル装置では、反応液を第2領域に保持している間、第2領域よりも低温となる第1領域は、第2領域に対して重力の作用する方向で上(第2領域の直上)には位置せず、第2領域の直上には、第2領域よりも高温となる第3領域が位置している。
したがって、このような熱サイクル装置では、液体の対流を抑制することができる。
In such a heat cycle apparatus, while the reaction solution is held in the second region, the first region that is lower in temperature than the second region is located above the second region in the direction in which gravity acts (second A third region that is higher in temperature than the second region is positioned directly above the second region, not directly above the region.
Therefore, in such a heat cycle device, convection of the liquid can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記第3加熱部は、前記第2流路の前記第3領域を加熱してもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The third heating unit may heat the third region of the second flow path.
このような熱サイクル装置では、第3加熱部が屈曲部を加熱する場合に比べて、第1加熱部と第3加熱部との間の距離を大きくすることができる。これにより、このような熱サイクル装置では、第1領域の液体と第3領域の液体との間の熱の干渉を抑制することができる。 In such a heat cycle device, the distance between the first heating unit and the third heating unit can be increased as compared with the case where the third heating unit heats the bent portion. Thereby, in such a heat cycle device, interference of heat between the liquid in the first region and the liquid in the third region can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記第1流路の中心軸と前記第2流路の中心軸とのなす角度は、90°であってもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The angle formed by the central axis of the first flow path and the central axis of the second flow path may be 90 °.
このような熱サイクル装置では、反応液を第2領域に保持している間、より確実に、第1領域を、第2領域の直上に位置させないことができる。 In such a heat cycle device, the first region can be more reliably not positioned immediately above the second region while the reaction solution is held in the second region.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記物質増幅反応容器を、第1配置および第2配置に切り換える駆動機構と、
前記物質増幅反応容器を、前記第1配置に所定時間維持した後に、前記第2配置に所定時間維持するように、前記駆動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記第1配置は、前記第2領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記第2領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であってもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
A drive mechanism for switching the substance amplification reaction vessel between the first arrangement and the second arrangement;
A controller that controls the drive mechanism so that the substance amplification reaction container is maintained in the second arrangement for a predetermined time after being maintained in the first arrangement;
Including
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
The second arrangement may be an arrangement in which the first area is lower than the second area and the third area in a direction in which gravity acts.
このような熱サイクル装置では、自動で、物質増幅反応容器を、第1配置および第2配置に切り換えることができる。 In such a heat cycle apparatus, the substance amplification reaction vessel can be automatically switched between the first arrangement and the second arrangement.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記駆動機構は、前記物質増幅反応容器を、第3配置および第4配置に切り換え、
前記第1配置は、前記第2領域が前記屈曲部よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記屈曲部よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第3配置は、前記屈曲部が前記第2領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第4配置は、前記屈曲部が前記第1領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であってもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The drive mechanism switches the substance amplification reaction vessel between a third arrangement and a fourth arrangement,
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the bent part in a direction in which gravity acts,
The second arrangement is an arrangement in which the first region is lower than the bent portion in the direction in which gravity acts,
The third arrangement is an arrangement in which the bent portion is below the second region in the direction in which gravity acts,
The fourth arrangement may be an arrangement in which the bent portion is below the first region in the direction in which gravity acts.
このような熱サイクル装置では、液体の対流を抑制することができる。 In such a heat cycle device, liquid convection can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記第1加熱部には、前記第1領域が挿入可能な第1開口部が設けられ、
前記第2加熱部には、前記第2領域が挿入可能な第2開口部が設けられ、
前記第3加熱部には、前記第3領域が挿入可能な第3開口部が設けられていてもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The first heating unit is provided with a first opening into which the first region can be inserted,
The second heating unit is provided with a second opening into which the second region can be inserted,
The third heating unit may be provided with a third opening into which the third region can be inserted.
このような熱サイクル装置では、液体の対流を抑制することができる。 In such a heat cycle device, liquid convection can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記第1開口部、前記第2開口部、および前記第3開口部は、前記装着部であってもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The first opening, the second opening, and the third opening may be the mounting portion.
このような熱サイクル装置では、対流を抑制することができる。 In such a heat cycle device, convection can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応液は、核酸を含んでもよい。
In the thermal cycle apparatus according to the present invention,
The reaction solution may contain a nucleic acid.
このような熱サイクル装置では、対流を抑制することができる。 In such a heat cycle device, convection can be suppressed.
本発明に係る熱サイクル装置の制御方法は、
物質増幅反応容器を第1配置および第2配置に切り換える制御を行う熱サイクル装置の制御方法であって、
前記物質増幅反応容器は、反応液、および前記反応液よりも比重が小さく、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填され、第1流路と第2流路とが屈曲部を介して接続されて前記反応液が移動する流路を形成し、
前記流路の第1領域は、第1温度で加熱され、
前記流路の第2領域は、前記第1温度よりも高い第2温度で加熱され、
前記流路の第3領域は、前記第2温度と同じか、前記第2温度よりも高い第3温度で加熱され、
前記第1領域は、前記流路の前記第1流路側の端部であり、
前記第2領域は、前記流路の前記第2流路側の端部であり、
前記第3領域は、前記第2領域とは異なる前記第2流路の領域、または前記屈曲部の領域であり、
前記第1配置は、前記第2領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第1配置に所定時間維持された後に、前記第2配置に所定時間維持されるように制御を行う。
The control method of the heat cycle apparatus according to the present invention is as follows:
A control method for a thermal cycle apparatus that performs control for switching a substance amplification reaction vessel between a first arrangement and a second arrangement,
The substance amplification reaction vessel is filled with a reaction liquid and a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid, and the first flow path and the second flow path are connected via a bent portion. Forming a flow path through which the reaction solution moves,
The first region of the flow path is heated at a first temperature;
The second region of the flow path is heated at a second temperature higher than the first temperature;
The third region of the flow path is heated at a third temperature that is the same as or higher than the second temperature,
The first region is an end of the channel on the first channel side,
The second region is an end of the channel on the second channel side,
The third region is a region of the second flow path different from the second region, or a region of the bent portion,
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
The second arrangement is an arrangement in which the first region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
Control is performed so that the second arrangement is maintained for a predetermined time after the first arrangement is maintained for a predetermined time.
このような熱サイクル装置の制御方法では、対流を抑制することができる。 In such a control method of the heat cycle apparatus, convection can be suppressed.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 熱サイクル装置
1.1. 構成
まず、本実施形態に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る熱サイクル装置100を模式的に示す図である。なお、図1では、重力の作用する方向(以下、「重力作用方向」ともいう)であって、下方向を矢印gで示している。
1. Thermal cycle apparatus 1.1. Configuration First, a thermal cycle apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a
熱サイクル装置100は、図1に示すように、物質増幅反応容器10を装着可能な加熱部20,22,24と、駆動機構30と、制御部40と、を含む。図1では、加熱部20,22,24に、物質増幅反応容器10が固定された状態を示している。
As shown in FIG. 1, the
物質増幅反応容器10には、反応液4および液体6が充填されている。反応液4は、液体6の中に液滴の状態で保持されている。反応液4は、液体6よりも比重が大きいため、例えば、物質増幅反応容器10の重力作用方向における最下部の領域に位置している。反応液4は、例えば、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ポリメラーゼなどの酵素、およびプライマー、および核酸の増幅産物を検出するための蛍光プローブ等を含む。液体6は、反応液4とは混和しない、すなわち混ざり合わない液体である。液体6は、反応液4よりも比重が小さい。液体6は、例えば、ジメチルシリコーンオイル、パラフィンオイルなどである。
The substance
物質増幅反応容器10の材質は、例えば、ガラス、高分子、金属などである。物質増幅反応容器10は、反応液4が移動する流路12を形成している。流路12は、第1流路14と、第2流路16と、屈曲部18と、を有している。
The material of the substance
第1流路14と第2流路16とは、屈曲部18を介して接続されている。すなわち、流路12は、屈曲している部分を有している。流路14,16は、直線状に延出している。図示の例では、第1流路14の中心軸αと、第2流路16の中心軸βと、のなす角度θは、90°である。物質増幅反応容器10は、反応液4および液体6が注入されるための蓋(図示せず)を有し、該蓋は、物質増幅反応容器10の屈曲部18を形成する部分に設けられていてもよい。
The
第1流路14は、第1領域12aを有している。第1領域12aは、流路12の第1流路14側の端部である。すなわち、第1領域12aは、第1流路14の屈曲部18側とは反対側の端部である。第2流路16は、第2領域12bおよび第3領域12cを有している。第2領域12bは、流路12の第2流路16側の端部である。すなわち、第2領域12bは、第2流路16の屈曲部18側とは反対側の端部である。第3領域12cは、第2領域12bとは異なる第2流路16の領域である。第3領域12cは、第2領域12bよりも屈曲部18側に設けられている。
The
第1加熱部20、第2加熱部22、および第3加熱部24は、図示しないヒーターから発生した熱を、物質増幅反応容器10に伝える部材である。加熱部20,22,24は、例えば、物質増幅反応容器10に接している。加熱部20,22,24は、例えば、アルミニウム製のヒートブロックである。ヒートブロックをアルミニウム製とすることで、物質増幅反応容器10を効率よく加熱することができる。また、ヒートブロックにおいて温度の均一性を向上させることができ、精度の高い熱サイクルを実現することができる。また、加工が容易なので、ヒートブロックを高い精度で成型することができる。
The
第1加熱部20には、第1領域12aが挿入可能な第1開口部21が設けられている。図示の例では、第1開口部21は、有底の穴である。第1加熱部20は、第1領域12a
の液体6を第1温度に加熱可能である。第1温度は、例えば、55℃以上72℃以下であり、好ましくは60℃である。第1温度は、PCR反応において、アニーリング(プライマーの1本鎖DNAに結合する反応)および伸長反応(プライマーを始点としてDNAの相補鎖が形成される反応)に適した温度である。第1開口部21が有低の穴であることにより、第1開口部21が貫通孔である場合に比べて、第1加熱部20は、第1領域12aの液体6を効率よく加熱することができる。
The
The
第2加熱部22には、第2領域12bが挿入可能な第2開口部23が設けられている。図示の例では、第2開口部23は、有底の穴である。第2加熱部22は、第2領域12bの液体6を第2温度に加熱可能である。第2温度は、第1温度よりも高く、例えば、92℃以上97℃以下であり、好ましくは95℃である。第2温度は、PCR反応において、変性(2本鎖DNAの解離)に適した温度である。第2開口部23が有低の穴であることにより、第2開口部23が貫通孔である場合に比べて、第2加熱部22は、第2領域12bの液体6を効率よく加熱することができる。
The
第3加熱部24には、第3領域12cが挿入可能な第3開口部25が設けられている。図示の例では、第3開口部25は、貫通孔である。第3加熱部24は、第3領域12cの液体6を第3温度に加熱可能である。第3温度は、第2温度と同じか、第2温度よりも高く(第3温度は第2温度以上であり)、例えば、92℃以上110℃以下であり、好ましくは100℃である。第3温度は、反応液4に含まれる酵素が失活する温度未満である。
The
加熱部20,22,24の温度は、図示せぬ温度センサーおよび制御部40によって制御されていてもよい。加熱部20,22,24にそれぞれ設けられた開口部21,23,25は、物質増幅反応容器10を装着可能な装着部である。
The temperatures of the
駆動機構30は、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24を、第1配置、第2配置、第3配置、および第4配置に切り換える機構である。駆動機構30は、図示はしないが、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24を支持する支持部と、該支持部を回転させるモーターと、を有している。支持部の回転軸Qは、例えば、中心軸α,βと直交する方向である。図示の例では、回転軸Qの位置は、流路12の第1流路14側の端と流路12の第1流路14側の端とを結ぶ仮想直線Lに、中心軸α,βの交点Pから下ろした垂線の足の位置である。これにより、駆動機構30の小型化を図ることができ、熱サイクル装置100の小型化を図ることができる。駆動機構30は、モーターの動作により、回転軸Qを中心として、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24の位置関係を維持したまま支持部を回転させる。
The
制御部40は、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24を、第1配置に所定時間維持した後に、第2配置に所定時間維持するように、駆動機構30を制御する。制御部40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)および記憶部(ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory))を含んで構成されている。記憶部には、例えば、駆動機構30を制御するための各種プログラム、データ等が記録されている。記憶部は、例えば、制御部40が行う各種処理の処理中のデータや処理結果等を一時的に記録する。
The
1.2. 制御方法
図2〜図4は、熱サイクル装置100の制御方法を説明するための模式図である。図5は、熱サイクル装置100の処理を説明するためのフローチャートである。なお、便宜上、図2〜図4では、駆動機構30および制御部40の図示を省略している。また、図2〜図4では、重力作用方向であって、下方向を矢印gで示している。
1.2. Control Method FIGS. 2 to 4 are schematic diagrams for explaining a control method of the
まず、反応液4および液体6が充填された物質増幅反応容器10を、加熱部20,22,24に固定する(ステップS101)。例えば物質増幅反応容器10は、柔軟性のある樹脂で構成され、物質増幅反応容器10を曲げながら開口部21,23,25に挿入して、加熱部20,22,24に固定する。
First, the substance
ステップS101において、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24の配置は、第1配置である(図1参照)。第1配置は、図1に示すように、第2領域12bが、第1領域12a、第3領域12c、および屈曲部18よりも重力作用方向で下となる配置である。第1配置においては、例えば、重力作用方向における流路12の最下部に第2領域12bが位置している。したがって、液体6よりも比重の大きい反応液4は、第2領域12bに位置している。図示の例では、第2領域12aは、屈曲部18の直下に位置している。
In step S101, the arrangement of the substance
次に、加熱部20,22,24によって、物質増幅反応容器10を加熱する(ステップS102)。具体的には、第1加熱部20は、第1領域12aの液体6を第1温度に加熱する。第2加熱部22は、第2領域12bの液体6を第2温度に加熱する。第3加熱部24は、第3領域12cの液体6を第3温度に加熱する。
Next, the substance
ステップS102において、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24の配置は、第1配置であるので、反応液4は、第2温度に加熱される。したがって、ステップS102においては、反応液4に対して第2温度における反応(変性)が行われる。
In step S102, since the arrangement of the substance
次に、制御部40は、第1配置において、第1の時間が経過したか否かを判定する(ステップS103)。第1の時間は、第1配置を保持する時間であり、変性に必要な時間である。具体的には、制御部40は、タイマーを含んで構成され、該タイマーが予め設定された時間を経過したか否かを判定する。本実施形態において、ステップS102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が行われる場合は、制御部40は、温度センサー(第2加熱部22に接続された温度センサー)が所定の温度に達してから経過した時間が第1の時間となったか否かを判定する。
Next, the
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の場合)は、ステップS104へ進む。ステップS103において、第1の時間が経過していないと判定した場合(Noの場合)は、ステップS103が繰り返される。 When it is determined in step S103 that the first time has elapsed (in the case of Yes), the process proceeds to step S104. If it is determined in step S103 that the first time has not elapsed (in the case of No), step S103 is repeated.
ステップS103においてYesの場合、制御部40は、駆動機構30を制御して、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24を、第1配置から第2配置に切り換える(ステップS104)。これにより、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24は、図2に示す状態(第3配置)を経て、図3に示す状態(第2配置)となる。具体的には、図1に示す状態から、回転軸Qを中心として180°反時計回りに回転されて、図2に示す状態となり、さらに、図2に示す状態から、回転軸Qを中心として90°反時計回りに回転されて、図3に示す状態となる。
In the case of Yes in step S103, the
図2に示す状態(第3配置)は、屈曲部18が第2領域12bおよび第3領域12cよりも重力作用方向で下となる配置である。したがって、反応液4は、第2領域12bから第3領域12cを通って、屈曲部18に至る。図示の例では、屈曲部18は、第2領域12bの直下に位置している。
The state shown in FIG. 2 (third arrangement) is an arrangement in which the
図3に示す状態(第2配置)は、第1領域12aが、第2領域12b、第3領域12c、および屈曲部18よりも重力作用方向で下となる配置である。第2配置においては、例えば、重力作用方向における流路12の最下部に第2領域12bが位置している。したが
って、反応液4は、屈曲部18から第1領域12aに至る。図示の例では、第1領域12aは、屈曲部18の直下に位置している。
The state (second arrangement) shown in FIG. 3 is an arrangement in which the
次に、制御部40は、第2配置において、第2の時間が経過したか否かを判定する(ステップS105)。第2の時間は、第2配置を保持する時間であり、アニーリングおよび伸長反応に必要な時間である。制御部40は、第2配置に達してからの時間が第2の時間に達したか否かを判定する。具体的には、制御部40は、タイマーを含んで構成され、該タイマーが予め設定された時間を経過したか否かを判定する。ステップS105において、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24の配置は、第2配置であるので、反応液4は、第1温度に加熱される。したがって、ステップS105においては、反応液4に対して第1温度における反応(アニーリングおよび伸長反応)が行われる。
Next, the
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の場合)は、ステップS106へ進む。ステップS105において、第2の時間が経過していないと判定した場合(Noの場合)は、ステップS105が繰り返される。 When it is determined in step S105 that the second time has elapsed (in the case of Yes), the process proceeds to step S106. If it is determined in step S105 that the second time has not elapsed (in the case of No), step S105 is repeated.
ステップS105においてYesの場合、制御部40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(ステップS106)。具体的には、制御部40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からステップS105までの手順が完了した回数は、ステップS103,S105において、「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(ステップS103,S105において「Yes」と1回ずつ判定されると)、反応液4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までの手順が完了した回数(熱サイクルのサイクル数)は、1サイクルとなる。
In the case of Yes in step S105, the
ステップS106において、制御部40が熱サイクル数が所定のサイクル数行われた(Yes)と判定した場合には、制御部40は、処理を完了する(END)。制御部40が熱サイクルが所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へ進む。
In step S106, when the
ステップS106においてNo場合、制御部40は、駆動機構30を制御して、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24を、第2配置から第1配置に切り換える(ステップS107)。これにより、物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24は、図4に示す状態(第4配置)を経て、図1に示す状態(第1配置)となる。具体的には、図3に示す状態から、回転軸Qを中心として180°反時計回りに回転されて、図4に示す状態となり、さらに、図4に示す状態から、回転軸Qを中心として90°時計回りに回転されて、図1に示す状態となる。
In the case of No in step S106, the
図4に示す状態(第4配置)は、屈曲部18が第1領域12aよりも重力作用方向で下となる配置である。したがって、反応液4は、第1領域12aから屈曲部18に至る。図示の例では、屈曲部18は、第1領域12aの直下に位置している。
The state shown in FIG. 4 (fourth arrangement) is an arrangement in which the
図1に示す状態(第1配置)は、第2領域12bが、第1領域12a、第3領域12c、および屈曲部18よりも重力作用方向で下となる配置である。したがって、反応液4は、屈曲部18から第2領域12bに至る。物質増幅反応容器10および加熱部20,22,24が第1配置に達したら、ステップS103が開始される。
The state (first arrangement) shown in FIG. 1 is an arrangement in which the
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、制御部40は、物質増幅反応容器10および加熱部20,
22,24が第1配置に達してからの時間が第1の時間に達したか否かを判定する。
When step S103 is performed subsequent to step S107, that is, in the second and subsequent steps S103, the
It is determined whether or not the time since the arrival of the
なお、第1温度、第2温度、第3温度や、第1の時間、第2の時間、およびサイクル数は、反応液4や液体6の種類および量、ならびに物質増幅反応容器の大きさなどを考慮して、適宜決定される、
熱サイクル装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The first temperature, the second temperature, the third temperature, the first time, the second time, and the number of cycles are the types and amounts of the
The
熱サイクル装置100では、第1流路14と第2流路16とが屈曲部18を介して接続されて流路12を形成している物質増幅反応容器10を装着可能な装着部を含む。さらに、熱サイクル装置100では、第1領域12aを第1温度で加熱可能な第1加熱部20と、第2領域12bを第1温度よりも高い第2温度で加熱可能な第2加熱部22と、第3領域12cを第2温度よりも高い第3温度で加熱可能な第3加熱部24と、を含む。そのため、熱サイクル装置100では、図1に示すように、反応液4を第2領域12bに保持している間、第2領域12bよりも低温となる第1領域12aは、第2領域12bに対して重力作用方向で上(第2領域12bの直上)には位置せず、第2領域12bの直上には、第2領域12bよりも高温となる第3領域12cが位置している。したがって、熱サイクル装置100では、液体6の対流を抑制することができ、対流によって液体6の温度勾配が崩れることを抑制することができる。その結果、熱サイクル装置100では、物質増幅反応容器10内の温度を安定させ、PCR反応を安定して行うことができるので、核酸の増幅量の均一性を向上させることができる。
The
熱サイクル装置100では、第3加熱部24は、第2流路16の第3領域12cを加熱する。そのため、熱サイクル装置100では、第3加熱部24が屈曲部18を加熱する場合に比べて、第1加熱部20と第3加熱部24との間の距離を大きくすることができる。これにより、熱サイクル装置100では、第1領域12aの液体6と第3領域12cの液体6との間の熱の干渉を抑制することができる。
In the
さらに、第3加熱部24が屈曲部18を加熱する場合、第3加熱部24は、例えば、二分割されたヒートブロックからなり、屈曲部18を該ヒートブロックで挟み込んで、物質増幅反応容器10は固定される。一方、第3加熱部24が第2流路16の第3領域12cを加熱する場合は、第3加熱部24は、貫通孔(開口部25)が設けられたヒートブロックであり、該貫通孔に第2流路16を挿入して、物質増幅反応容器10を固定することができる。したがって、第3加熱部24が第2流路16の第3領域12cを加熱する場合は、第3加熱部24を容易に製造することができ、かつ、物質増幅反応容器10を容易に固定することができる。
Furthermore, when the
熱サイクル装置100では、第1流路14の中心軸αと第2流路16の中心軸βとのなす角度θは、90°である。そのため、熱サイクル装置100では、反応液4を第2領域12bに保持している間、より確実に、第1領域12aを、第2領域12bの直上に位置させないことができる。
In the
熱サイクル装置100では、物質増幅反応容器10を、第1配置および第2配置に切り換える駆動機構30と、物質増幅反応容器10を、第1配置に所定時間維持した後に、第2配置に所定時間維持するように、駆動機構30を制御する制御部40と、を含む。そのため、熱サイクル装置100では、自動で、物質増幅反応容器10を、第1配置および第2配置に切り換えることができる。
In the
2. 熱サイクル装置の変形例
2.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第1変形例に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説
明する。図6は、本実施形態の第1変形例に係る熱サイクル装置200を模式的に示す図である。なお、図6では、重力作用方向であって、下方向を矢印gで示している。
2. Modification of heat cycle apparatus 2.1. First Modification Next, a thermal cycler according to a first modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram schematically showing a
以下、本実施形態の第1変形例に係る熱サイクル装置200において、本実施形態に係る熱サイクル装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第2,第3変形例に係る熱サイクル装置においても同様である。
Hereinafter, in the
上述した熱サイクル装置100では、図1に示すように、第3加熱部24は、第2流路16の第3領域12cを加熱可能であった。これに対し、熱サイクル装置200では、図6に示すように、第3加熱部24は、屈曲部18の領域である第3領域12cを加熱可能である。
In the
熱サイクル装置200では、熱サイクル装置100と同様に、液体6の対流を抑制することができる。
In the
2.2. 第2変形例
次に、本実施形態の第2変形例に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図7は、本実施形態の第2変形例に係る熱サイクル装置300を模式的に示す図である。なお、図7では、重力作用方向であって、下方向を矢印gで示している。
2.2. Second Modification Example Next, a thermal cycler according to a second modification example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram schematically showing a
上述した熱サイクル装置100では、図1に示すように、第1流路14の中心軸αと第2流路16の中心軸βとのなす角度θは、90°であった。これに対し、熱サイクル装置300では、図7に示すように、角度θは、90°ではない。角度θは、例えば、60°以上120°以下である。なお、熱サイクル装置300では、図8に示すように、第3加熱部24は、屈曲部18の領域である第3領域12cを加熱可能であってもよい。
In the
熱サイクル装置300では、熱サイクル装置100と同様に、液体6の対流を抑制することができる。
In the
2.3. 第3変形例
次に、本実施形態の第3変形例に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図9は、本実施形態の第3変形例に係る熱サイクル装置400を模式的に示す図である。なお、図9では、重力作用方向であって、下方向を矢印gで示している。
2.3. Third Modification Next, a thermal cycler according to a third modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a diagram schematically showing a
熱サイクル装置400は、図9に示すように、蛍光検出部50を含む点において、上述した熱サイクル装置100と異なる。
As shown in FIG. 9, the
蛍光検出部50は、例えば制御部40の制御により、反応液4に光を照射し、反応液4から放出される蛍光(反応液4の蛍光)を検出する。蛍光検出部50は、第1領域12aに光を照射可能な位置に設けられている。図示の例では、第1加熱部20に設けられた第1開口部21は、貫通孔であり、蛍光検出部50は、第3配置において、第1開口部21を通して第1領域12a内の反応液4に光を照射する。蛍光検出部50は、PCRを行っている間、光を射出し続けてもよい。蛍光検出部50は、駆動機構30によって回転されず、固定されている。
The
蛍光検出部50の検出結果は、制御部40の記憶部に保存されてもよい。制御部40は、蛍光検出部50で検出された蛍光の輝度(蛍光輝度)に基づいて、例えばPCRの核酸の増幅曲線を取得し、PCRの温度サイクルの回数を決定することができる。例えば、ステップS106(図5参照)において、制御部40は、検出された蛍光輝度が予め記憶部
に記憶された所定値以上か否か判定する。そして、検出された蛍光輝度が所定値以上の場合の場合は、制御部40は、所定のサイクル数に達したと判定する。一方、検出された蛍光輝度が所定値未満の場合は、制御部40は、所定のサイクル数に達していないと判定する。
The detection result of the
熱サイクル装置400では、蛍光検出部50を含む。そのため、熱サイクル装置400では、蛍光検出部50で検出された蛍光輝度に基づいて、PCRの温度サイクルの回数を決定することができる。
The
熱サイクル装置400では、蛍光検出部50は、第1領域12a内の反応液4に光を照射する。そのため、熱サイクル装置400では、第1領域12aよりも高温となる第2領域12bに光を照射する場合に比べて、正確に蛍光測定を行うことができる。例えば、インターカレータータイプの色素を用いて蛍光測定を行う場合、第2領域12bのような高温になる領域で、蛍光測定を行うことはできない。
In the
なお、図示はしないが、上述した熱サイクル装置200,300において、熱サイクル装置400のように、蛍光検出部50を含んでいてもよい。
Although not shown, the
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。 In the present invention, a part of the configuration may be omitted within a range having the characteristics and effects described in the present application, or each embodiment or modification may be combined.
本発明は、実施の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、実施の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、実施の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、実施の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 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. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
4…反応液、6…液体、10…物質増幅反応容器、12…流路、12a…第1領域、12b…第2領域、12c…第3領域、14…第1流路、16…第2流路、18…屈曲部、20…第1加熱部、21…第1開口部、22…第2加熱部、23…第2開口部、24…第3加熱部、25…第3開口部、30…駆動機構、40…制御部、50…蛍光検出部、100,200,300,400…熱サイクル装置
4 ... reaction liquid, 6 ... liquid, 10 ... substance amplification reaction vessel, 12 ... channel, 12a ... first region, 12b ... second region, 12c ... third region, 14 ... first channel, 16 ... second Flow path, 18 ... bent portion, 20 ... first heating portion, 21 ... first opening, 22 ... second heating portion, 23 ... second opening, 24 ... third heating portion, 25 ... third opening, DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記流路の第1領域を、第1温度に加熱可能な第1加熱部と、
前記流路の第2領域を、前記第1温度よりも高い第2温度に加熱可能な第2加熱部と、
前記流路の第3領域を、前記第2温度と同じか、前記第2温度よりも高い第3温度に加熱可能な第3加熱部と、
を含み、
前記第1領域は、前記流路の前記第1流路側の端部であり、
前記第2領域は、前記流路の前記第2流路側の端部であり、
前記第3領域は、前記第2領域とは異なる前記第2流路の領域、または前記屈曲部の領域である、熱サイクル装置。 The reaction liquid and a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid are filled, and the first flow path and the second flow path are connected via a bent portion, so that the reaction liquid is A mounting portion on which a substance amplification reaction vessel forming a moving flow path can be mounted;
A first heating section capable of heating the first region of the flow path to a first temperature;
A second heating part capable of heating the second region of the flow path to a second temperature higher than the first temperature;
A third heating section capable of heating the third region of the flow path to a third temperature that is the same as or higher than the second temperature;
Including
The first region is an end of the channel on the first channel side,
The second region is an end of the channel on the second channel side,
The thermal cycle apparatus, wherein the third region is a region of the second flow path different from the second region, or a region of the bent portion.
前記第3加熱部は、前記第2流路の前記第3領域を加熱する、熱サイクル装置。 In claim 1,
The third heating unit is a thermal cycle device that heats the third region of the second flow path.
前記第1流路の中心軸と前記第2流路の中心軸とのなす角度は、90°である、熱サイクル装置。 In claim 1 or 2,
The thermal cycle device, wherein an angle formed by the central axis of the first flow path and the central axis of the second flow path is 90 °.
前記物質増幅反応容器を、第1配置および第2配置に切り換える駆動機構と、
前記物質増幅反応容器を、前記第1配置に所定時間維持した後に、前記第2配置に所定時間維持するように、前記駆動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記第1配置は、前記第2領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記第2領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置である、熱サイクル装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A drive mechanism for switching the substance amplification reaction vessel between the first arrangement and the second arrangement;
A controller that controls the drive mechanism so that the substance amplification reaction container is maintained in the second arrangement for a predetermined time after being maintained in the first arrangement;
Including
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
The second arrangement is a thermal cycle apparatus in which the first area is arranged below in the direction in which gravity acts than the second area and the third area.
前記駆動機構は、前記物質増幅反応容器を、第3配置および第4配置に切り換え、
前記第1配置は、前記第2領域が前記屈曲部よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記屈曲部よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第3配置は、前記屈曲部が前記第2領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第4配置は、前記屈曲部が前記第1領域よりも重力が作用する方向で下となる配置である、熱サイクル装置。 In claim 4,
The drive mechanism switches the substance amplification reaction vessel between a third arrangement and a fourth arrangement,
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the bent part in a direction in which gravity acts,
The second arrangement is an arrangement in which the first region is lower than the bent portion in the direction in which gravity acts,
The third arrangement is an arrangement in which the bent portion is below the second region in the direction in which gravity acts,
Said 4th arrangement | positioning is a thermal cycle apparatus which is an arrangement | positioning in which the said bending part becomes lower than the said 1st area | region in the direction where gravity acts.
前記第1加熱部には、前記第1領域が挿入可能な第1開口部が設けられ、
前記第2加熱部には、前記第2領域が挿入可能な第2開口部が設けられ、
前記第3加熱部には、前記第3領域が挿入可能な第3開口部が設けられている、熱サイクル装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The first heating unit is provided with a first opening into which the first region can be inserted,
The second heating unit is provided with a second opening into which the second region can be inserted,
The heat cycle apparatus, wherein the third heating unit is provided with a third opening into which the third region can be inserted.
前記第1開口部、前記第2開口部、および前記第3開口部は、前記装着部である、熱サイクル装置。 In claim 6,
The thermal opening device, wherein the first opening, the second opening, and the third opening are the mounting portions.
前記反応液は、核酸を含む、熱サイクル装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The thermal reaction apparatus, wherein the reaction solution contains a nucleic acid.
前記物質増幅反応容器は、反応液、および前記反応液よりも比重が小さく、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填され、第1流路と第2流路とが屈曲部を介して接続されて前記反応液が移動する流路を形成し、
前記流路の第1領域は、第1温度で加熱され、
前記流路の第2領域は、前記第1温度よりも高い第2温度で加熱され、
前記流路の第3領域は、前記第2温度と同じか、前記第2温度よりも高い第3温度で加熱され、
前記第1領域は、前記流路の前記第1流路側の端部であり、
前記第2領域は、前記流路の前記第2流路側の端部であり、
前記第3領域は、前記第2領域とは異なる前記第2流路の領域、または前記屈曲部の領域であり、
前記第1配置は、前記第2領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第2配置は、前記第1領域が前記第1領域および前記第3領域よりも重力が作用する方向で下となる配置であり、
前記第1配置に所定時間維持された後に、前記第2配置に所定時間維持されるように制御を行う、熱サイクル装置の制御方法。 A control method for a thermal cycle apparatus that performs control for switching a substance amplification reaction vessel between a first arrangement and a second arrangement,
The substance amplification reaction vessel is filled with a reaction liquid and a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid, and the first flow path and the second flow path are connected via a bent portion. Forming a flow path through which the reaction solution moves,
The first region of the flow path is heated at a first temperature;
The second region of the flow path is heated at a second temperature higher than the first temperature;
The third region of the flow path is heated at a third temperature that is the same as or higher than the second temperature,
The first region is an end of the channel on the first channel side,
The second region is an end of the channel on the second channel side,
The third region is a region of the second flow path different from the second region, or a region of the bent portion,
The first arrangement is an arrangement in which the second region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
The second arrangement is an arrangement in which the first region is lower than the first region and the third region in the direction in which gravity acts,
A control method for a heat cycle apparatus, wherein control is performed so that the second arrangement is maintained for a predetermined time after being maintained for a predetermined time in the first arrangement.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015248273A JP2017112842A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Heat cycle device and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015248273A JP2017112842A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Heat cycle device and control method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017112842A true JP2017112842A (en) | 2017-06-29 |
Family
ID=59232518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015248273A Pending JP2017112842A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Heat cycle device and control method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017112842A (en) |
-
2015
- 2015-12-21 JP JP2015248273A patent/JP2017112842A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2542281C2 (en) | Thermal cycler and method of thermal cycle | |
US9457352B2 (en) | Thermal cycler | |
JP6216494B2 (en) | Thermal cycle device and control method for thermal cycle device | |
US9206385B2 (en) | Thermal cycler | |
US20150343448A1 (en) | Nucleic acid amplification reaction apparatus | |
JP6206688B2 (en) | Heat cycle equipment | |
US9789459B2 (en) | Nucleic acid amplification reaction vessel and nucleic acid amplification reaction apparatus | |
JP5939392B2 (en) | Container and thermal cycle equipment | |
JP2017112842A (en) | Heat cycle device and control method thereof | |
JP2015223130A (en) | Substance amplification reaction device, and substance amplification method | |
US20150232922A1 (en) | Nucleic acid amplification reaction apparatus | |
JP2018029514A (en) | Substance amplification device | |
US20170246637A1 (en) | Thermal cycle device and thermal cycle method | |
JP6090554B2 (en) | Heat cycle equipment | |
JP2013068462A (en) | Thermal cycle device and control method for the same | |
JP2015223083A (en) | Control method of nucleic acid amplification reaction device | |
JP5935985B2 (en) | Heat cycle equipment | |
JP5910304B2 (en) | Heat cycle equipment | |
JP6120030B2 (en) | Heat cycle equipment | |
JP2017112937A (en) | Heat cycle device and control method thereof | |
US20170056888A1 (en) | Nucleic acid amplification reaction container, nucleic acid amplification reaction device, and reaction method for amplifying nucleic acid | |
JP2017148004A (en) | Nucleic acid amplification reaction apparatus and nucleic acid amplification reaction method | |
JP2013252091A (en) | Thermal cycler | |
JP5935981B2 (en) | Heat cycle equipment | |
JP2018033412A (en) | Reaction container, thermal cycling device, and nucleic acid amplification reaction method |