JP2018023334A - Heat cycle device, reaction vessel and nucleic acid amplification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱サイクル装置、反応容器、および核酸増幅方法に関する。 The present invention relates to a thermocycling device, a reaction vessel, and a nucleic acid amplification method.
従来、高速で核酸を増幅させる方法としてPCR(Polymerase Chain Reaction)法が広く普及しており、今後もPCR関連技術の応用範囲は拡大し続けると予想されている。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。PCR法では、現在、熱変性、アニーリングおよび伸長の各工程間の熱サイクルに要する時間を短縮することにより、効率的に標的核酸を増幅させることが求められている。 Conventionally, a PCR (Polymerase Chain Reaction) method has been widely used as a method for amplifying nucleic acids at high speed, and the application range of PCR-related technology is expected to continue to expand in the future. 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. In the PCR method, it is currently required to efficiently amplify a target nucleic acid by shortening the time required for a thermal cycle between each step of thermal denaturation, annealing and extension.
特許文献1では、反応容器内を反応液が往動する核酸増幅反応装置が記載されており、第1の内壁と第2の内壁との距離は、反応液が第1の内壁と第2の内壁の双方に接触する距離であることが開示されている。この構成により、核酸増幅反応液の加熱量の管理が行え、核酸の増幅量のばらつきを抑えることで、核酸を安定して増幅させることができるとしている。
特許文献1の反応容器も含め、反応液が封入された反応容器の流路の厚さを小さくしていくと、反応液の移動が疎外され、高速移動させることが難しくなる。反対に、反応容器の流路の厚さを大きくしていくと、加熱部(ヒートブロック等)から反応液への熱伝導性が悪くなり、高速で熱を伝えることが難しくなるという課題がある。
従って、反応液への熱伝達の高速化を図ることができる熱サイクル装置、反応容器、および核酸増幅方法が要望されていた。
If the thickness of the flow path of the reaction vessel in which the reaction solution is enclosed, including the reaction vessel of
Accordingly, there has been a demand for a thermal cycle apparatus, a reaction vessel, and a nucleic acid amplification method that can increase the speed of heat transfer to the reaction solution.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係る熱サイクル装置は、可撓性を有する壁により流路が形成されて反応液が第1領域と第2領域との間を移動可能な反応容器が装着される装着部と、装着部に反応容器が装着された場合、第1領域を第1温度に加熱する第1の熱印加部および第2の熱印加部を有する第1加熱部と、装着部に反応容器が装着された場合、第2領域を第2温度に加熱する第3の熱印加部および第4の熱印加部を有する第2加熱部と、反応液を第1領域と第2領域との間で往復動作を行わせる往復機構と、第1熱印加部と第2熱印加部との間のギャップを変えて第1領域の壁の内壁の第1の部分と第1の部分に相対する内壁の部分との間隔を変え、また、第3熱印加部と第4熱印加部との間のギャップを変えて第2領域の壁の内壁の第2の部分と第2の部分に相対する内壁の部分との間隔を変える移動機構と、を備えることを特徴とする。 Application Example 1 The thermal cycler according to this application example is provided with a reaction vessel in which a flow path is formed by a flexible wall and the reaction solution can move between the first region and the second region. A first heating unit having a first heat application unit and a second heat application unit for heating the first region to the first temperature, and a mounting unit. When the reaction vessel is mounted, a second heating unit having a third heat application unit and a fourth heat application unit that heats the second region to the second temperature, and the reaction solution is provided in the first region and the second region. And a reciprocating mechanism for reciprocating between the first heat applying portion and the second heat applying portion by changing a gap between the first portion and the first portion of the inner wall of the first region. And changing the gap between the third heat application part and the fourth heat application part to change the second of the inner wall of the second region wall. A moving mechanism for changing the distance between the divided and portions of the opposed inner walls in the second portion, characterized in that it comprises a.
本適用例の熱サイクル装置によれば、反応容器の流路を形成する壁は可撓性を有している。装着部に反応容器が装着された場合、第1加熱部で第1領域を第1温度に加熱する際、移動機構により、第1熱印加部と第2熱印加部との間のギャップを変えて第1領域の壁の内壁の第1の部分と第1の部分に相対する内壁の部分との間隔を変えて加熱する。また、第2加熱部で第2領域を第2温度に加熱する際、移動機構により、第3熱印加部と第4熱印加部との間のギャップを変えて第2領域の壁の内壁の第2の部分と第2の部分に相対する内壁の部分との間隔を変えて加熱する。そして、往復機構は、反応液を第1領域から第2領域に移動させ、また、第2領域から第1領域に移動させる往復動作を行わせる。
これにより、第1領域に反応液が位置する場合には、内壁の間隔(第1領域の壁の内壁の第1の部分と第1の部分に相対する内壁の部分との間隔)を小さくすることで、反応液が圧縮されて例えば偏平に広がり、反応液と第1熱印加部(第2熱印加部)との接触面積が大きくなるため、反応液に熱が高速で伝わる。また、第2領域に反応液が位置する場合には、内壁の間隔(第2領域の壁の内壁の第2の部分と第2の部分に相対する内壁の部分との間隔)を小さくすることで、反応液が圧縮されて例えば偏平に広がり、反応液と第3熱印加部(第4熱印加部)との接触面積が大きくなるため、反応液に熱が高速で伝わる。
従って、反応液への熱伝達の高速化を図ることができる熱サイクル装置を実現することができる。
According to the heat cycle apparatus of this application example, the wall forming the flow path of the reaction vessel has flexibility. When the reaction vessel is mounted on the mounting part, when the first region is heated to the first temperature by the first heating part, the gap between the first heat application part and the second heat application part is changed by the moving mechanism. Then, heating is performed by changing the distance between the first portion of the inner wall of the first region wall and the portion of the inner wall facing the first portion. In addition, when the second region is heated to the second temperature by the second heating unit, the gap between the third heat application unit and the fourth heat application unit is changed by the moving mechanism to change the inner wall of the second region wall. Heating is performed by changing the distance between the second portion and the portion of the inner wall facing the second portion. The reciprocating mechanism moves the reaction solution from the first region to the second region and performs a reciprocating operation for moving the reaction solution from the second region to the first region.
Thereby, when the reaction solution is located in the first region, the interval between the inner walls (the interval between the first portion of the inner wall of the wall of the first region and the portion of the inner wall opposite to the first portion) is reduced. Thus, the reaction solution is compressed and spreads flatly, for example, and the contact area between the reaction solution and the first heat application unit (second heat application unit) is increased, so that heat is transmitted to the reaction solution at a high speed. When the reaction solution is located in the second region, the interval between the inner walls (the interval between the second portion of the inner wall of the second region wall and the portion of the inner wall opposite to the second portion) should be reduced. Thus, the reaction solution is compressed and spreads flatly, for example, and the contact area between the reaction solution and the third heat application unit (fourth heat application unit) increases, so that heat is transferred to the reaction solution at a high speed.
Therefore, it is possible to realize a heat cycle apparatus that can increase the speed of heat transfer to the reaction liquid.
[適用例2]上記適用例に記載の熱サイクル装置において、反応容器は、相対する第1の内壁と第2の内壁とを有し、第1の内壁と第2の内壁との距離は、流路に反応液が配置された場合に、反応液が相対する第1の内壁と第2の内壁との両方に接触する距離であることが好ましい。 Application Example 2 In the thermal cycle apparatus according to the application example described above, the reaction vessel has a first inner wall and a second inner wall facing each other, and the distance between the first inner wall and the second inner wall is When the reaction solution is disposed in the flow path, the distance is preferably such that the reaction solution contacts both the first inner wall and the second inner wall facing each other.
本適用例の熱サイクル装置によれば、流路に反応液が配置された場合に、反応液が相対する第1の内壁と第2の内壁との両方に接触する距離に設定されることにより、移動機構で、第1の内壁と第2の内壁との間隔を狭めることで、反応液が圧縮されて広がり、反応液と第1加熱部(第2加熱部)との接触面積を確実に大きくすることができる。 According to the thermal cycle device of this application example, when the reaction liquid is arranged in the flow path, the reaction liquid is set to a distance that contacts both the first inner wall and the second inner wall facing each other. By reducing the distance between the first inner wall and the second inner wall with the moving mechanism, the reaction liquid is compressed and spreads, and the contact area between the reaction liquid and the first heating part (second heating part) is ensured. Can be bigger.
[適用例3]上記適用例に記載の熱サイクル装置において、往復機構は、装着部と第1加熱部と第2加熱部との配置を第1の配置と第2の配置とで切換え、第1の配置は、第1領域が重力の作用する方向における流路の最下部に位置する配置であり、第2の配置は、第2領域が重力の作用する方向における流路の最下部に位置する配置であることが好ましい。 Application Example 3 In the heat cycle apparatus according to the application example described above, the reciprocating mechanism switches the placement of the mounting portion, the first heating portion, and the second heating portion between the first placement and the second placement, The first arrangement is an arrangement in which the first region is located at the lowermost part of the flow path in the direction in which gravity acts, and the second arrangement is located in the lowermost part of the flow path in the direction in which gravity acts. It is preferable that the arrangement is.
本適用例の熱サイクル装置によれば、往復機構により、第1領域が重力の作用する方向における流路の最下部に位置する第1の配置と、第2領域が重力の作用する方向における流路の最下部に位置する第2の配置とを切換える。この構成のように重力を利用することで、例えば、核酸を増幅するための、熱変性、アニーリングおよび伸長に要する時間を短縮することができる。 According to the thermal cycle device of this application example, the reciprocating mechanism causes the first arrangement in which the first region is located at the lowest part of the flow path in the direction in which the gravity acts and the flow in the direction in which the second region acts in the gravity. The second arrangement located at the bottom of the road is switched. By using gravity as in this configuration, for example, the time required for heat denaturation, annealing, and elongation for amplifying a nucleic acid can be shortened.
[適用例4]上記適用例に記載の熱サイクル装置において、往復機構は、移動機構を含み、反応容器の内壁を密着させることで反応液を移動させ、往復動作を行わせることが好ましい。 Application Example 4 In the heat cycle apparatus according to the application example described above, the reciprocating mechanism preferably includes a moving mechanism, and the reaction liquid is moved by bringing the inner wall of the reaction vessel into close contact with each other to perform a reciprocating operation.
本適用例の熱サイクル装置によれば、往復機構により、内壁を密着させることで反応液を密着していない領域に移動させることで往復動作を行わせる。この構成によれば、反応容器を回動させずに反応液を往復動作させて、例えば核酸を増幅させることができる。 According to the heat cycle apparatus of this application example, the reciprocating mechanism performs the reciprocating operation by moving the reaction liquid to the non-contact region by bringing the inner wall into close contact. According to this configuration, for example, nucleic acid can be amplified by reciprocating the reaction solution without rotating the reaction vessel.
[適用例5]上記適用例に記載の熱サイクル装置において、第1熱印加部と第2熱印加部とを熱的に接続する第1接続領域と、第3熱印加部と第4熱印加部とを熱的に接続する第2接続領域と、を備えることが好ましい。 Application Example 5 In the heat cycle apparatus according to the application example described above, a first connection region that thermally connects the first heat application unit and the second heat application unit, a third heat application unit, and a fourth heat application. It is preferable to provide the 2nd connection area | region which connects a part thermally.
本適用例の熱サイクル装置によれば、第1接続領域により第1熱印加部と第2熱印加部とを熱的に接続し、第2接続領域により第3熱印加部と第4熱印加部とを熱的に接続する。この構成により、第1熱印加部と第2熱印加部との温度のバラツキを抑えることで、反応容器の第1領域を第1温度に加熱する場合、第1加熱部と接触した反応容器(壁)から反応液への安定した熱伝達と伝達の高速化を図ることができる。
同様に、第3熱印加部と第4熱印加部との温度のばらつきを抑えることで、反応容器の第2領域を第2温度に加熱する場合、第2加熱部と接触した反応容器(壁)から反応液への安定した熱伝達と伝達の高速化を図ることができる。
また、例えば、第1接続領域が、反応容器と接触して熱伝達が可能な場合には、更に反応液への熱伝達の高速化を図ることができる。これは、第2接続領域に関しても同様となる。
According to the heat cycle device of this application example, the first heat application unit and the second heat application unit are thermally connected by the first connection region, and the third heat application unit and the fourth heat application are provided by the second connection region. The part is thermally connected. With this configuration, when the first region of the reaction vessel is heated to the first temperature by suppressing temperature variation between the first heat application unit and the second heat application unit, the reaction vessel in contact with the first heating unit ( Stable heat transfer from the wall) to the reaction solution and high speed transfer.
Similarly, when the second region of the reaction vessel is heated to the second temperature by suppressing temperature variation between the third heat application unit and the fourth heat application unit, the reaction vessel (wall) in contact with the second heating unit ) To the reaction liquid, and stable heat transfer and high-speed transfer can be achieved.
Further, for example, when the first connection region is in contact with the reaction vessel and heat transfer is possible, the heat transfer to the reaction solution can be further speeded up. The same applies to the second connection region.
[適用例6]上記適用例に記載の熱サイクル装置において、第1熱印加部は凸部を有し、第2熱印加部は凸部に対応する位置に凹部を有することが好ましい。 Application Example 6 In the heat cycle apparatus according to the application example described above, it is preferable that the first heat application unit has a protrusion and the second heat application unit has a recess at a position corresponding to the protrusion.
本適用例の熱サイクル装置によれば、第1熱印加部は凸部を有し、第2熱印加部は凸部に対応する位置に凹部を有している。この構成により、可撓性を有する反応容器を第1熱印加部の凸部と第2熱印加部の凹部とで押し当てる(挟持する)ことで、平面同士で押し当てる場合に比べて壁との接触面積を増加させることができる。従って、反応液への熱伝導効率を向上させることができる。 According to the thermal cycle device of this application example, the first heat application unit has a convex portion, and the second heat application unit has a concave portion at a position corresponding to the convex portion. With this configuration, the flexible reaction vessel is pressed (held) between the convex portion of the first heat application unit and the concave portion of the second heat application unit, so that the wall The contact area can be increased. Accordingly, the efficiency of heat conduction to the reaction solution can be improved.
[適用例7]本適用例に係る反応容器は、可撓性を有する第1の壁と、可撓性を有し、第1の壁に相対して配置された第2の壁と、壁に囲まれて形成された流路と、を有し、第1の壁の内壁と第2の壁の内壁との距離は、流路に反応液が配置された場合に、反応液が第1の壁の内壁と第2の壁の内壁との両方に接触する距離であることを特徴とする。 [Application Example 7] A reaction container according to this application example includes a flexible first wall, a flexible second wall disposed relative to the first wall, and a wall. And the distance between the inner wall of the first wall and the inner wall of the second wall is such that when the reaction liquid is disposed in the flow path, It is the distance which contacts both the inner wall of the wall of this, and the inner wall of the 2nd wall.
本適用例の反応容器によれば、反応液は第1の壁の内壁と第2の壁の内壁との両方に接触する距離となっているため、反応容器の外壁に熱印加部が接することで、反応液に熱印加部の熱を効率的に伝達することができる。また、更に、両方の内壁の距離を小さくして熱印加部を押し当てることで、反応液と熱印加部との接触面積を増加させることができることで、更に、反応液への熱伝導効率を向上させることができる。 According to the reaction container of this application example, since the reaction solution has a distance that contacts both the inner wall of the first wall and the inner wall of the second wall, the heat application unit is in contact with the outer wall of the reaction container. Thus, the heat of the heat application unit can be efficiently transmitted to the reaction solution. Furthermore, the contact area between the reaction solution and the heat application unit can be increased by reducing the distance between both inner walls and pressing the heat application unit, further increasing the efficiency of heat conduction to the reaction solution. Can be improved.
[適用例8]本適用例に係る核酸増幅方法は、可撓性を有する壁を有する反応容器に形成された流路の第1領域と第2領域との間を反応液を移動させて核酸の増幅を行う核酸増幅方法であって、第1熱印加部と第2熱印加部との間のギャップを変えて第1領域の壁の内壁の間隔を変える工程と、第1熱印加部および第2熱印加部により第1領域を第1温度に加熱する工程と、反応液を第1領域から第2領域に移動させる工程と、第3熱印加部と第4熱印加部との間のギャップを変えて第2領域の壁の内壁の間隔を変える工程と、第3熱印加部および第4熱印加部により第2領域を第2温度に加熱する工程と、反応液を第2領域から第1領域に移動させる工程と、を含むことを特徴とする。 [Application Example 8] In the nucleic acid amplification method according to this application example, the reaction solution is moved between the first region and the second region of the flow path formed in the reaction vessel having the flexible wall, and thus the nucleic acid. A method for amplifying the nucleic acid, wherein the gap between the first heat application unit and the second heat application unit is changed to change the interval between the inner walls of the walls of the first region, the first heat application unit, Between the step of heating the first region to the first temperature by the second heat application unit, the step of moving the reaction solution from the first region to the second region, and the third heat application unit and the fourth heat application unit. Changing the gap and changing the distance between the inner walls of the walls of the second region, heating the second region to the second temperature by the third heat applying unit and the fourth heat applying unit, and removing the reaction solution from the second region And moving to the first region.
本適用例の核酸増幅方法によれば、反応容器の流路を形成する壁は可撓性を有している。装着部に反応容器が装着された場合、第1熱印加部と第2熱印加部との間のギャップを変えて反応容器の第1領域の壁の内壁の間隔を変える。次に、第1加熱部の有する第1熱印加部および第2熱印加部により第1領域を第1温度に加熱する。次に、反応液を第1領域から第2領域に移動させる。次に、第3熱印加部と第4熱印加部との間のギャップを変えて反応容器の第2領域の壁の内壁の間隔を変える。次に、第2加熱部の有する第3熱印加部および第4熱印加部により第2領域を第2温度に加熱する。以上のような工程を含んでいる。
これにより、第1領域に反応液が位置する場合には、内壁の間隔を小さくすることで、反応液が圧縮されて例えば偏平に広がり、反応液と第1熱印加部(第2熱印加部)との接触面積が大きくなるため、反応液に熱が高速で伝わる。また、第2領域に反応液が位置する場合には、内壁の間隔を小さくすることで、反応液が圧縮されて例えば偏平に広がり、反応液と第3熱印加部(第4熱印加部)との接触面積が大きくなるため、反応液に熱が高速で伝わる。
従って、反応液への熱伝達の高速化を図ることができる核酸増幅方法を実現することができる。
According to the nucleic acid amplification method of this application example, the wall forming the flow path of the reaction vessel has flexibility. When the reaction container is attached to the attachment part, the gap between the first heat application part and the second heat application part is changed to change the interval between the inner walls of the first region of the reaction container. Next, the first region is heated to the first temperature by the first heat application unit and the second heat application unit of the first heating unit. Next, the reaction solution is moved from the first region to the second region. Next, the gap between the inner wall of the second region wall of the reaction vessel is changed by changing the gap between the third heat applying unit and the fourth heat applying unit. Next, the second region is heated to the second temperature by the third heat application unit and the fourth heat application unit of the second heating unit. The process as described above is included.
Thereby, when the reaction solution is located in the first region, the reaction solution is compressed and spread flatly, for example, by reducing the interval between the inner walls, and the reaction solution and the first heat application unit (second heat application unit). ), The heat is transferred to the reaction solution at a high speed. In addition, when the reaction solution is located in the second region, the reaction solution is compressed and spread flatly, for example, by reducing the interval between the inner walls, and the reaction solution and the third heat application unit (fourth heat application unit). Since the contact area with the liquid becomes large, heat is transferred to the reaction solution at high speed.
Accordingly, it is possible to realize a nucleic acid amplification method capable of increasing the speed of heat transfer to the reaction solution.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明を行う。なお、以下の各図においては、説明の便宜上、各部材の尺度を実際とは異ならせて図示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is illustrated differently from the actual scale for convenience of explanation.
〔第1実施形態〕
本実施形態の熱サイクル装置1は、PCR(Polymerase Chain Reaction)法を用いた核酸を増幅させる装置として構成されている。
[First Embodiment]
The
図1Aは、本実施形態に係る反応容器100の側断面図である。詳細には、反応容器100の第3壁130側からの断面図である。図1Bは、反応容器100の平断面図である。詳細には、反応容器100の第1壁110側からの断面図である。
FIG. 1A is a side sectional view of a
図1A、図1Bに示すように、反応容器100は、概ね直方体形状を成しており、第1壁110と第1壁110に対向する第2壁120と、第1壁110と第2壁120とをつなぐ第3壁130とにより構成されている。また、第1壁110、第2壁120、および第3壁130は可撓性を有して構成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
第1壁110、第2壁120、および第3壁130に囲まれる反応容器100の内部には、反応液150が封入されている。本実施形態の反応液150は、反応容器100の重力方向における最下部の領域に位置しており、最下部の領域となる位置で、第1壁110、第2壁120、および第3壁130のそれぞれの内壁(第1内壁110a、第2内壁120a、第3内壁130a)に接触する状態となっている。言い換えると、反応容器100の内壁の距離は、反応容器100が装着された場合に、反応液150が相対する第1内壁110aと第2内壁120aとの両方に接触する距離となっている。反応容器100は、上記構成により、長手方向に反応液150が移動する経路となる流路160を構成している。反応液150は、流路160により、後述する第1領域170と第2領域180との間を移動可能となる。
A
本実施形態の熱サイクル装置1は、反応液150として、PCRによって増幅させるDNA(デオキシリボ核酸)配列を含むDNAサンプル(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(20塩基程度のオリゴヌクレオチド等)を含む水溶液を使用している。
In the
図2は、熱サイクル装置1における反応容器100と加熱部200との位置関係を示す概断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the
加熱部200は、第1加熱部210と第2加熱部220とで構成されている。第1加熱部210、第2加熱部220は、図示省略するヒーターから発生した熱を反応容器100に伝える部材である。第1加熱部210は、第1熱印加部211と第2熱印加部212との2つで構成されている。同様に、第2加熱部220は、第3熱印加部221と第4熱印加部222との2つで構成されている。なお、第1熱印加部211、第2熱印加部212は、第1温度となるように温度を保持している。また、第3熱印加部221、第4熱印加部222は、第2温度となるように温度を保持している。
The
第1熱印加部211、第2熱印加部212、第3熱印加部221、および第4熱印加部222は、本実施形態ではアルミニウム製のブロックとして構成されることで、反応容器100を効率よく加熱することができる。また、熱伝導率が高いためブロックに加熱ムラが生じにくく、精度の高い熱サイクルを実現している。また、加工が容易なのでブロックを精度よく成型でき、加熱の精度を高めることができる。従って、より正確な熱サイクルを実現できる。
In the present embodiment, the first
第1加熱部210は、反応容器100を装着部(図示省略)に装着した場合、反応容器100の一方の端部(言い換えると流路160の一方の端部)の領域に相対している。なお、流路160の一方の端部の領域を第1領域170とする。
第2加熱部220は、反応容器100を装着部(図示省略)に装着した場合、反応容器100の他方の端部(言い換えると流路160の他方の端部)の領域に相対している。なお、流路160の他方の端部の領域を第2領域180とする。
The
The
第1加熱部210の第1熱印加部211と第2熱印加部212とは、第1領域170に対応する反応容器100の第1壁110と第2壁120との外壁にそれぞれ接している。そして、熱サイクル動作時には、第1熱印加部211は第1壁110の外壁を第1の温度で加熱し、同様に第2熱印加部212は第2壁120の外壁を第1の温度で加熱する。詳細は後述する。
The first
第2加熱部220の第3熱印加部221と第4熱印加部222とは、第2領域180に対応する反応容器100の第1壁110と第2壁120との外壁にそれぞれ接している。そして、熱サイクル動作時には、第3熱印加部221は第1壁110の外壁を第2の温度で加熱し、同様に第4熱印加部222は第2壁120の外壁を第2の温度で加熱する。詳細は後述する。
The third
本実施形態の熱サイクル装置1は、往復機構(図示省略)が備えられている。往復機構は、反応容器100と、加熱部200(第1加熱部210、第2加熱部220)と、後述する移動機構とを、第1の配置と第2の配置とに切換える機構である。
The
往復機構は、モーター、駆動軸(いずれも図示省略)等を含んで構成されている。駆動軸は、第1壁110の外壁の中心に垂直に設定されている。そして、モーターを作動させることにより、駆動軸を回動中心として反応容器100と加熱部200と移動機構とがその位置関係を保持して回動する。
The reciprocating mechanism includes a motor, a drive shaft (both not shown), and the like. The drive shaft is set perpendicular to the center of the outer wall of the
なお、第1配置とは、第1領域170が、第2領域180よりも重力が作用する方向で下となる配置である。言い換えると、第1配置は、第1領域170が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する配置である。第1配置では、反応液150は、第1領域170に位置する状態となる。
The first arrangement is an arrangement in which the
また、第2配置とは、第2領域180が、第1領域170よりも重力が作用する方向で下となる配置である。言い換えると、第2配置は、第2領域180が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する配置である。第2配置では、反応液150は、第2領域180に位置する状態となる。
In addition, the second arrangement is an arrangement in which the
本実施形態の熱サイクル装置1は、移動機構(図示省略)が備えられている。移動機構は、反応容器100に熱を印加する際に、第1熱印加部211と第2熱印加部212との間のギャップを変えて第1領域170の壁の内壁(第1壁110の第1内壁110a)の第1の部分(第1領域170に対応する第1内壁110aの部分)と第1の部分に相対する内壁(第2壁120の第2内壁120a)の部分(第1領域170に対応する第2内壁120aの部分)との間隔を変える機構である。また、移動機構は、反応容器100に熱を印加する際に、第3熱印加部221と第4熱印加部222との間のギャップを変えて第2領域180の壁の内壁(第1壁110の第1内壁110a)の第2の部分(第2領域180に対応する第1内壁110aの部分)と第2の部分に相対する内壁(第2壁120の第2内壁120a)の部分(第2領域180に対応する第2内壁120aの部分)との間隔を変える機構である。
The
移動機構は、モーター、案内軸、案内軸と熱印加部をつなぐ案内部材(いずれも図示省略)等を含んで構成されている。移動機構は、本実施形態では、モーター、案内軸、案内部材のセットが2セット構成されている。 The moving mechanism includes a motor, a guide shaft, a guide member (all not shown) that connects the guide shaft and the heat application unit, and the like. In this embodiment, the moving mechanism includes two sets of a motor, a guide shaft, and a guide member.
一方のセットとなる移動機構において、案内軸は、第1領域170に相対する第1壁110の外壁に垂直となるように設定されている。また、案内軸は螺旋状の溝を備えており、モーターを作動させることにより、案内軸が回転した場合、案内軸に案内された案内部材が、本実施形態では第1熱印加部211を移動させて、相対する第2熱印加部212との間のギャップを変える。
In one set of moving mechanisms, the guide shaft is set to be perpendicular to the outer wall of the
他方のセットとなる移動機構において、案内軸は、第2領域180に相対する第2壁120の外壁に垂直となるように設定されている。また、案内軸は同様に螺旋状の溝を備えており、モーターを作動させることにより、案内軸が回転した場合、案内軸に案内された案内部材が、本実施形態では第4熱印加部222を移動させて、相対する第3熱印加部221との間のギャップを変える。
In the moving mechanism that is the other set, the guide shaft is set to be perpendicular to the outer wall of the
本実施形態では、一方のセットとなる移動機構は、第1熱印加部211を移動させ、相対する第2熱印加部212とのギャプを変える。また、他方のセットとなる移動機構は、第4熱印加部222を移動させ、相対する第3熱印加部221とのギャプを変える。
In the present embodiment, the moving mechanism as one set moves the first
移動機構は、熱印加部の位置(本実施形態では、第1熱印加部211と第4熱印加部222)を初期位置と加熱位置とに移動させる。なお、移動機構をこのような位置に移動させる制御を行うのは、図示省略する制御部となる。
The moving mechanism moves the position of the heat application unit (in this embodiment, the first
初期位置とは、第1壁110および第2壁120の外壁に熱印加部が接する位置であり、相対する熱印加部が初期的に設定される間隔の位置となる。また、加熱位置とは、第1壁110または第2壁120のいずれかの外壁を押圧して可撓性を有する外壁(壁)を変形させることで相対する第1内壁110aと第2内壁120aとの間隔を狭めた位置となる。
The initial position is a position where the heat application part is in contact with the outer walls of the
移動機構は、本実施形態では、第1熱印加部211と第4熱印加部222とを第1配置と第2配置とにおいて、加熱位置と初期位置とに移動させる。本実施形態では、第2熱印加部212および第3熱印加部221は位置が固定されており、相対する第1熱印加部211と第4熱印加部222とにより反応容器100を挟持している。
In this embodiment, the moving mechanism moves the first
図3A〜図3Gは、熱サイクル装置1を用いて2ステップPCRを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図3Aは、第1配置において第1熱印加部211が加熱位置に移動した状態を示す断面図である。図3Bは、第1配置から第2配置に切換える状態を示す断面図である。図3Cは、第2配置に切換えて第1熱印加部211が初期位置に移動した状態を示す断面図である。図3Dは、第2配置に切換えた場合の反応液150の動作を示す断面図である。図3Eは、第2配置において第4熱印加部222が加熱位置に移動した状態を示す断面図である。図3Fは、第2配置から第1配置に切換える状態を示す断面図である。図3Gは、第1配置に切換えて第4熱印加部222が初期位置に移動した状態を示す断面図である。なお、図3A〜図3Gでは、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。図4は、熱サイクル装置1を用いて2ステップPCRを行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
図3A〜図3G、図4を参照して、熱サイクル装置1を用いてPCRを行う場合の動作を説明する。
FIG. 3A to FIG. 3G are diagrams schematically showing an operation when performing two-step PCR using the
With reference to FIG. 3A to FIG. 3G and FIG. 4, an operation when performing PCR using the
2ステップPCRは、反応液150に2段階の温度処理を繰り返し施すことにより、反応液150の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熱変性(2本鎖DNAを1本鎖に変性(分離)すること)が行われる。そして、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)と伸長反応(DNAポリメラーゼを反応させてDNAの相補鎖が形成される反応)とが行われる。
Two-step PCR is a method of amplifying nucleic acid in the
2ステップPCRにおいて、熱変性を行う高温(第1の温度)は、例えば約92℃〜97℃の間の温度、低温(第2の温度)は、例えば約65℃〜72℃の間の温度で設定される。各温度における処理は所定時間行われる。なお、所定時間とは、本実施形態では、数秒以内を想定している。また、使用する試薬の種類や量により、適切な温度、時間、およびサイクル数は異なるため、試薬の種類や反応液150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わせることが好ましい。
In the two-step PCR, a high temperature (first temperature) at which heat denaturation is performed is, for example, a temperature between about 92 ° C. and 97 ° C., and a low temperature (second temperature) is, for example, a temperature between about 65 ° C. and 72 ° C. Set by. Processing at each temperature is performed for a predetermined time. In the present embodiment, the predetermined time is assumed to be within a few seconds. In addition, since the appropriate temperature, time, and number of cycles differ depending on the type and amount of reagent used, the reaction should be performed after determining an appropriate protocol in consideration of the type of reagent and the amount of
第1加熱部210、第2加熱部220の温度は、温度センサー(図示省略)および制御部によって制御される。制御部は、往復機構の動作を制御する。制御部は、第1配置と第2配置とにおいて所定時間それぞれ保持するように制御する。また、制御部は、移動機構の動作を制御する。例えば、制御部は、第1配置において第1熱印加部211を加熱位置に移動させて所定時間保持するように制御し、第2配置において第4熱印加部222を加熱位置に移動させ所定時間保持するように制御する。
The temperatures of the
制御部は、プロセッサーとして各種の演算処理を行うCPU(Central・Processing・Unit)等で構成される。また、制御部は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置を含んでいる。記憶装置には、上記各動作を制御するための各種プログラムやデータ等が記憶される記憶領域が設定されている。また、記憶装置には、CPUのための各種処理の処理中データ、処理結果等を一時的に記憶するワークエリアや、テンポラリーファイル等として機能する記憶領域や、その他各種の記憶領域が設定されている。 The control unit includes a CPU (Central Processing Unit) that performs various arithmetic processes as a processor. The control unit includes a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). In the storage device, a storage area for storing various programs and data for controlling each of the above operations is set. In addition, the storage device is set with a work area for temporarily storing data being processed and various processing results for the CPU, a storage area that functions as a temporary file, and other various storage areas. Yes.
PCRを行う場合の動作を具体的に説明する。
最初に、反応液150が封入された反応容器100を装着部に装着して固定する(ステップS101)。その結果、図2に示すように、第1加熱部210は、第1領域170に相対する位置で反応容器100(第1壁110、第2壁120)に接する。第2加熱部220は、第2領域180に相対する位置で反応容器100(第1壁110、第2壁120)に接する。この時、第1熱印加部211と、第4熱印加部222とは、初期位置に位置している。
The operation when performing PCR will be specifically described.
First, the
ステップS101での反応容器100、加熱部200、および移動機構の配置は第1配置である。図2に示すように、第1配置は、第1領域170が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する配置である。そして、反応液150は、第1領域170に位置する状態となる。
The arrangement of the
ステップS102では、第1配置に位置する状態で、第1加熱部210および第2加熱部220を所定の温度に加熱する。詳細には、第1加熱部210を第1温度に加熱し、第2加熱部220を第2温度に加熱する。本実施形態では、第1温度は高温に対応し、第2温度は低温に対応している。
In step S102, the
ステップS103では、図3Aに示すように、第1領域170において、移動機構は、第1熱印加部211を加熱位置に移動させ、第2熱印加部212とで反応容器100を挟持させる。なお、第2熱印加部212の位置は固定されている。この動作により、反応容器100は、第1領域170において、第2熱印加部212に第2壁120を押し当て、第1熱印加部211に押圧され、初期の形状から第1壁110、第2壁120、第3壁130が変形した状態となる。言い換えると、第1領域170において、第1内壁110aと第2内壁120aとの距離が初期の形状における距離に比べて小さくなった状態(第1内壁110aと第2内壁120aとの間隔を狭める状態)となる。この動作が、核酸増幅方法において、第1熱印加部211と第2熱印加部212との間のギャップを変えて反応容器100の第1領域170の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変える工程に対応する。
In step S <b> 103, as shown in FIG. 3A, in the
この状態で、第1熱印加部211と第2熱印加部212とは、反応容器100を第1温度に加熱する。この動作が、核酸増幅方法において、第1加熱部210の有する第1熱印加部211および第2熱印加部212により第1領域170を第1温度に加熱する工程に対応する。
In this state, the first
反応容器100の第1内壁110aと第2内壁120aとの間隔を狭める状態となることで、反応液150は圧縮されて扁平に広がる。これにより、第1壁110と第2壁120とを介するものの、反応液150と第1熱印加部211、第2熱印加部212との接触面積は大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わることになる。
By reducing the distance between the first
なお、この時、第2領域180では、図3Aに示すように、第3熱印加部221の位置は固定されており、第4熱印加部222は初期位置であり、反応容器100に接している状態である。この状態で、第3熱印加部221と第4熱印加部222とは、反応容器100を第2温度に加熱する。
At this time, in the
これにより、第1領域170と第2領域180との間には、第1温度と第2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。本実施形態の熱サイクル装置1は、2ステップPCRであり、第1温度は2本鎖DNAの熱変性に適した温度であり、第2温度はアニーリングおよび伸長反応に適した温度に設定される。
Thereby, a temperature gradient in which the temperature gradually changes between the first temperature and the second temperature is formed between the
ステップS103における、第1加熱部210と第2加熱部220との配置は第1配置であり、反応液150は第1領域170に位置している。このため、反応液150は、第1温度に加熱される。従って、ステップS103では、反応液150に対して第1温度における反応となる熱変性が行われる。
The arrangement of the
ステップS104では、第1の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第1時間は第1配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第1時間は熱変性に必要な時間となる。 In step S104, it is determined whether the first time has elapsed. In the present embodiment, the determination is performed by the control unit. The first time is a time for holding the first arrangement, and in the present embodiment, the first time is a time required for heat denaturation.
ステップS104において、第1時間が経過したと判定した場合(YES)には、ステップS105に移行する。第1時間が経過していないと判断した場合(NO)には、第1熱印加部211を加熱位置に移動させた状態で反応液150を加熱して、ステップS104が繰り返される。
If it is determined in step S104 that the first time has elapsed (YES), the process proceeds to step S105. When it is determined that the first time has not elapsed (NO), the
ステップS105では、熱サイクル装置1の往復機構により、反応容器100、加熱部200、および移動機構の配置を第1配置から第2配置へ切換える。具体的には、第1配置から第2配置に移動させる場合、180°回転させることで行う。この動作が、核酸増幅方法において、反応液150を第1領域170から第2領域180に移動させる工程に対応する。図3Bに示すように、第2配置は、第2領域180が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する配置である。
In step S105, the arrangement of the
なお、図3Bに示すように、第1配置から第2配置へ切換える場合、第1配置での第1熱印加部211と第2熱印加部212との位置関係は維持した状態で行われる。従って、第1配置から第2配置へ切換えた直後は、反応液150は、第1熱印加部211と第2熱印加部212とに挟持された状態となり第1領域170に位置している。この状態となった直後にステップS106に移行する。
3B, when switching from the first arrangement to the second arrangement, the positional relationship between the first
ステップS106では、図3Cに示すように、移動機構により、第1熱印加部211を加熱位置から初期位置に移動させる。この動作により、反応容器100は、第1領域170において、押圧が解除されて初期の形状に戻る。言い換えると、第1領域170において、第1内壁110aと第2内壁120aとの距離が初期の形状における距離となる。反応容器100が初期の形状に戻ることにより、図3Dに示すように、反応液150は、重力により第2領域180に移動する。
In step S106, as shown in FIG. 3C, the first
ステップS107では、図3Eに示すように、第2領域180において、移動機構は、第4熱印加部222を加熱位置に移動させ、第3熱印加部221とで反応容器100を挟持させる。なお、第3熱印加部221の位置は固定されている。この動作により、反応容器100は、第2領域180において、第3熱印加部221に第1壁110を押し当て、第4熱印加部222に押圧され、初期の形状から第1壁110、第2壁120、第3壁130が変形した状態となる。言い換えると、第2領域180において、第1内壁110aと第2内壁120aとの距離が初期の形状における距離に比べて小さくなった状態(第1内壁110aと第2内壁120aとの間隔を狭める状態)となる。この動作が、核酸増幅方法において、第3熱印加部221と第4熱印加部222との間のギャップを変えて反応容器100の第2領域180の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変える工程に対応する。
In step S <b> 107, as shown in FIG. 3E, in the
この状態で、第3熱印加部221と第4熱印加部222とは、反応容器100を第2温度に加熱する。この動作が、核酸増幅方法において、第2加熱部220の有する第3熱印加部221および第4熱印加部222により第2領域180を第2温度に加熱する工程に対応する。
In this state, the third
反応容器100の第1内壁110aと第2内壁120aとの間隔を狭める状態となることで、反応液150は圧縮されて扁平に広がる。これにより、第1壁110と第2壁120とを介するものの、反応液150と第3熱印加部221、第4熱印加部222との接触面積は大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わることになる。
By reducing the distance between the first
ステップS107における、第1加熱部210と第2加熱部220との配置は第2配置であり、反応液150は第2領域180に位置している。このため、反応液150は第2温度に加熱される。従って、ステップS107では、反応液150に対して第2温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。
The arrangement of the
ステップS108では、第2の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第2時間は第2配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第2時間はアニーリングおよび伸長反応に必要な時間となる。 In step S108, it is determined whether the second time has elapsed. In the present embodiment, the determination is performed by the control unit. The second time is a time for holding the second arrangement, and in the present embodiment, the second time is a time required for the annealing and extension reaction.
ステップS108において、第2時間が経過したと判定した場合(YES)には、ステップS109に移行する。第2時間が経過していないと判断した場合(NO)には、第4熱印加部222を加熱位置に移動させた状態で反応液150を加熱して、ステップS108が繰り返される。
If it is determined in step S108 that the second time has elapsed (YES), the process proceeds to step S109. When it is determined that the second time has not elapsed (NO), the
ステップS109では、図3Fに示すように、熱サイクル装置1の往復機構により、反応容器100、加熱部200、および移動機構の配置を第2配置から第1配置へ切換える。なお、第2配置から第1配置へ切換える場合、第2配置での第3熱印加部221と第4熱印加部222との位置関係は維持した状態で行われる。従って、第2配置から第1配置へ切換えた直後は、反応液150は第3熱印加部221と第4熱印加部222とに挟持された状態となり第2領域180に位置している。この状態となった直後にステップS110に移行する。
In step S109, as shown in FIG. 3F, the arrangement of the
なお、第2配置から第1配置に移動させる場合には、第1配置から第2配置に移動させた場合とは反対方向に180°回転させることで行う。これにより、往復機構の駆動によって生じる装置の配線の捩れを低減することができ、熱サイクル装置1の配線等が損傷しにくいため、熱サイクルの信頼性を向上させている。なお、この動作が、核酸増幅方法において、反応液150を第2領域180から第1領域170に移動させる工程に対応する。
In addition, when moving from the 2nd arrangement to the 1st arrangement, it is performed by rotating 180 degrees in the opposite direction to the case of moving from the 1st arrangement to the 2nd arrangement. Thereby, the twist of the wiring of the apparatus caused by the driving of the reciprocating mechanism can be reduced, and the wiring of the
ステップS110では、図3Gに示すように、移動機構により、第4熱印加部222を加熱位置から初期位置に移動させる。この動作により、反応容器100は、第2領域180において、押圧が解除されて初期の形状に戻る。言い換えると、第2領域180において、第1内壁110aと第2内壁120aとの距離が初期の形状における距離となる。反応容器100が初期の形状に戻ることにより、図2に示すように、反応液150は、重力により第1領域170に移動する。
In step S110, as shown in FIG. 3G, the fourth
ステップS111では、ステップS103からステップS110までの熱サイクルの動作を行った回数(サイクル数)の値を+1回、インクリメントする。本実施形態では、ステップS103からステップS110までの手順が1回行われると、反応液150に熱サイクルが1サイクル施されるため、ステップS103からステップS110が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数としている。
In step S111, the value of the number of times (the number of cycles) of performing the thermal cycle operation from step S103 to step S110 is incremented by +1. In the present embodiment, when the procedure from step S103 to step S110 is performed once, the
次に、ステップS112に移行する。ステップS112では、熱サイクル(ステップS103からステップS110までの手順)の回数が所定のサイクル数(例えば、40回)に達したか否かを判定する。 Next, the process proceeds to step S112. In step S112, it is determined whether or not the number of thermal cycles (procedure from step S103 to step S110) has reached a predetermined number of cycles (for example, 40 times).
ステップS112において、熱サイクルの回数が所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)。熱サイクルの回数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S103へ移行する。 If it is determined in step S112 that the number of thermal cycles has been performed for a predetermined number of cycles (YES), the process is completed (END). When it is determined that the predetermined number of thermal cycles has not been performed (NO), the process proceeds to step S103.
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の熱サイクル装置1において、反応容器100の流路160を形成する壁(第1壁110、第2壁120、第3壁130)は可撓性を有している。装着部に反応容器100が装着された場合、第1加熱部210で第1領域170を第1温度に加熱する際、移動機構により、第1熱印加部211を初期位置から加熱位置に移動させることにより、第2熱印加部212との間のギャップを変えて第1領域170の可撓性を有する壁の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変えて加熱する。また、第2加熱部220で第2領域180を第2温度に加熱する際、移動機構により、第4熱印加部222を初期位置から加熱位置に移動させることにより、第3熱印加部221との間のギャップを変えて第2領域180の可撓性を有する壁の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変えて加熱する。そして、往復機構は、反応液150を第1領域170から第2領域180に移動させ、また、第2領域180から第1領域170に移動させる往復動作を行わせる。
これにより、第1領域170に反応液150が位置する場合には、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を小さくすることで、反応液150が圧縮されて偏平に広がり、反応液150と第1熱印加部211(第2熱印加部212)との接触面積が大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わる。また、第2領域180に反応液150が位置する場合には、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を小さくすることで、反応液150が圧縮されて偏平に広がり、反応液150と第3熱印加部221(第4熱印加部222)との接触面積が大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わる。
従って、反応液150への熱伝達の高速化を図ることができる熱サイクル装置1を実現することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the
Accordingly, when the
Therefore, it is possible to realize the
(2)本実施形態の熱サイクル装置1において、反応容器100が装着された場合に、反応液150が相対する内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の両方に接触する距離に設定されることにより、移動機構で、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を狭めることで、反応液150が圧縮されて広がり、反応液150と第1加熱部210(第2加熱部220)との接触面積を確実に大きくすることができる。
(2) In the
(3)本実施形態の熱サイクル装置1において、往復機構により、第1領域170が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する第1の配置と、第2領域180が重力の作用する方向における流路160の最下部に位置する第2の配置とを切換える。この構成のように重力を利用することで、核酸を増幅するための、熱変性、アニーリングおよび伸長に要する時間を短縮することができる。
(3) In the
(4)本実施形態の反応容器100は、可撓性を有する第1壁110と、可撓性を有し、第1壁110に相対して配置された第2壁120と、第1壁110、第2壁120に囲まれて形成された流路160と、を有している。そして、第1内壁110aと第2内壁120aとの距離は、流路160に反応液150が配置された場合に、反応液150が第1内壁110aと第2内壁120aとの両方に接触する距離となっているため、反応容器100の外壁に熱印加部(第1熱印加部211、第2熱印加部212、第3熱印加部221、第4熱印加部222)が接することで、反応液150に熱印加部の熱を効率的に伝達することができる。また、更に、両方の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の距離を小さくして熱印加部を押し当てることで、反応液150と熱印加部との接触面積を増加させることができることで、更に、反応液150への熱伝導効率を向上させることができる。
(4) The
(5)本実施形態の核酸増幅方法によれば、反応容器100の流路160を形成する壁(第1壁110、第2壁120、第3壁130)は可撓性を有している。装着部に反応容器100が装着された場合、移動機構により、第1熱印加部211と第2熱印加部212との間のギャップを変えて反応容器100の第1領域170の壁の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変える。次に、第1加熱部210の有する第1熱印加部211および第2熱印加部212により第1領域170を第1温度に加熱する。次に、往復機構により、反応液150を第1領域170から第2領域180に移動させる。次に、移動機構により、第3熱印加部221と第4熱印加部222との間のギャップを変えて反応容器100の第2領域180の壁の内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を変える。次に、第2加熱部220の有する第3熱印加部221および第4熱印加部222により第2領域180を第2温度に加熱する。次に、往復機構により、反応液150を第2領域180から第1領域170に移動させる。以上のような工程を含んでいる。
これにより、第1領域170に反応液150が位置する場合には、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を小さくすることで、反応液150が圧縮されて偏平に広がり、反応液150と第1熱印加部211(第2熱印加部212)との接触面積が大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わる。また、第2領域180に反応液150が位置する場合には、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の間隔を小さくすることで、反応液150が圧縮されて偏平に広がり、反応液150と第3熱印加部221(第4熱印加部222)との接触面積が大きくなるため、反応液150に熱が高速で伝わる。
従って、反応液150への熱伝達の高速化を図ることができる核酸増幅方法を実現することができる。
(5) According to the nucleic acid amplification method of the present embodiment, the walls (the
Accordingly, when the
Accordingly, it is possible to realize a nucleic acid amplification method that can increase the speed of heat transfer to the
〔第2実施形態〕
本実施形態の熱サイクル装置2は、第1実施形態の熱サイクル装置1が反応容器100を回動させ、重力を利用して反応液150を往復動作させているのに対して、反応容器100を回動させずに反応液150を往復動作させる点が異なっている。
[Second Embodiment]
In the
図5は、本実施形態の熱サイクル装置2における反応容器100と加熱部200と押圧部300との位置関係を示す概断面図である。図6A〜図6Dは、熱サイクル装置2を用いて2ステップPCRを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図6Aは、第1領域170の反応液150を加熱する状態を示す図である。図6Bは、第1領域170の反応液150を第2領域180に移動させる状態を示す図である。図6Cは、第2領域180の反応液150を加熱する状態を示す図である。図6Dは、第2領域180の反応液150を第1領域170に移動させる状態を示す図である。なお、第1実施形態と同様の構成には同様の符号を付記している。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship among the
本実施形態の熱サイクル装置2は、第1実施形態で用いた構成の往復機構は備えていない。本実施形態の往復機構は、反応容器100を回動させる機能は備えてはおらず、後述する移動機構を含んで構成されて、反応液150を移動させ、往復動作を行わせている。言い換えると、本実施形態の往復機構は、本実施形態の移動機構で代用させている。
The
熱サイクル装置2は、押圧部300を新たに備えている。また、往復機構(移動機構)は、第1実施形態では、第1熱印加部211、第4熱印加部222を初期位置と加熱位置とに移動させているが、本実施形態では、第1熱印加部211、第3熱印加部221を初期位置と加熱位置とに移動させ、更に、押圧位置に移動させる。また、移動機構は、押圧部300を初期位置と押圧位置とに移動させる。
The
図5に示すように、本実施形態の熱サイクル装置2は、第1実施形態の第1加熱部210と第2加熱部220との間に押圧部300を備えた構成となっている。言い換えると、反応容器100の第1領域170と第2領域180との間の領域に対して、反応容器100に相対させて押圧部300を設置した構成となっている。
As shown in FIG. 5, the
押圧部300は、第1押圧部301と第2押圧部302とで構成され、それぞれが第1壁110と第2壁120とに相対している。第1押圧部301は、移動機構により、初期位置として第1壁110の外壁に接する位置と、押圧位置として第1壁110を押圧して第1内壁110aを第2内壁120aに密着させる位置との2つの位置に移動する。なお、第2押圧部302は、第2壁120の外壁に接した状態で固定されている。
The
熱サイクル装置2の動作に関して説明する。
図5に示す状態は、第1加熱部210(第1熱印加部211)、第2加熱部220(第3熱印加部221)、押圧部300(第1押圧部301)が、初期位置の状態であり、反応容器100を最初に装着部に装着した状態を示している。また、この状態で加熱部200を加熱する。これにより、第1加熱部210は第1温度に加熱され、第2加熱部220は第2温度に加熱される。
The operation of the
The state shown in FIG. 5 is that the first heating unit 210 (first heat application unit 211), the second heating unit 220 (third heat application unit 221), and the pressing unit 300 (first pressing unit 301) are in the initial positions. It is a state, and shows a state in which the
反応容器100を装着部に装着した状態から、図6Aに示すように、移動機構により、第1熱印加部211を加熱位置に移動させる、この状態は第1実施形態と同様であり、効率的に第1領域170の反応液150が第1温度で第1時間の間、加熱される。そして、反応液150に対して第1温度における反応となる熱変性が行われる。
As shown in FIG. 6A, the first
第1時間が経過した場合、移動機構により、第1熱印加部211は加熱位置から押圧位置に移動し、併せて、第1押圧部301が初期位置から押圧位置に移動する。この移動により、図6Bに示すように、第1内壁110aと第2内壁120aとは密着した状態となることで、第1領域170に位置する反応液150が密着していない第2領域180に移動する。
When the first time has elapsed, the first
次に、図6Cに示すように、移動機構により、第1熱印加部211と第1押圧部301とを押圧位置に移動した状態を維持して、第3熱印加部221を加熱位置に移動させる。これにより、効率的に第2領域180の反応液150が第2温度で第2時間の間、加熱される。そして、反応液150に対して第2温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。
Next, as illustrated in FIG. 6C, the moving mechanism maintains the state where the first
第2時間が経過した場合、移動機構により、第3熱印加部221は加熱位置から押圧位置に移動し、併せて、第1押圧部301が押圧位置から初期位置に移動し、第1熱印加部211が押圧位置から初期位置に移動する。この移動により、図6Dに示すように、第2領域180における第1内壁110aと第2内壁120aとは密着した状態となり、その他の領域では、第1内壁110aと第2内壁120aとが初期の形状となることで、第2領域180に位置する反応液150が第1領域170に移動する。
When the second time elapses, the moving mechanism causes the third
本実施形態では、第1領域170が第2領域180に比べて重力の作用する方向における流路160の下に位置する配置となっているため、反応液150は重力の影響も受けることで、スムーズに第2領域180から第1領域170に移動する。次に、第3熱印加部221を押圧位置から初期位置に移動させることで、図5に示す初期状態に戻す。
In the present embodiment, since the
なお、上述した一連の動作を1サイクルとして、必要なサイクル数を繰り返すことで、反応液150の中の核酸を所望の量に増幅させることができる。
Note that the nucleic acid in the
上述した実施形態によれば、第1実施形態の構成とは異なるが、第1実施形態での効果を同様に得ることができる。特に、熱サイクル装置2によれば、往復機構(移動機構)により、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)を密着させることで反応液150を密着していない領域に移動させることで往復動作を行わせる。この構成のように、反応容器100を回動させずに反応液150を容易に往復動作させることができ、核酸を増幅させることができる。
According to the above-described embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained in the same manner, although it is different from the configuration of the first embodiment. In particular, according to the
〔第3実施形態〕
本実施形態の熱サイクル装置3は、第1実施形態の熱サイクル装置1における加熱部200の構成が異なっている。その他の構成は第1実施形態と同様となる。
[Third Embodiment]
The
図7は、本実施形態の熱サイクル装置3における反応容器100と加熱部200Aとの位置関係を示す概断面図である。図8A、図8Bは、加熱部200Aを構成する一方の第1加熱部210Aの構成を示す概斜視図である。詳細には、図8Aは、第1加熱部210Aの第1熱印加部211Aが初期位置に位置した状態を示す斜視図である。図8Bは、第1加熱部210Aの第1熱印加部211Aが加熱位置に位置した状態を示す斜視図である。図9A、図9Bは、加熱部200Aを構成する他方の第2加熱部220Aの構成を示す概斜視図である。詳細には、図9Aは、第2加熱部220Aの第4熱印加部222Aが初期位置に位置した状態を示す斜視図である。図9Bは、第2加熱部220Aの第4熱印加部222Aが加熱位置に位置した状態を示す斜視図である。なお、図9A、図9Bは、第2配置となった場合の第2加熱部220Aを上方から見た状態の斜視図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the
図7、図8A、図8B、図9A、図9Bに示すように、反応容器100に熱を伝える本実施形態の加熱部200Aは、第1加熱部210Aと第2加熱部220Aとで構成されている。
As shown in FIG. 7, FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 9A, and FIG. 9B, the
第1加熱部210Aは、図7、図8A、図8Bに示すように、第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aと第1接続部213とで構成されている。第1接続部213は、第2熱印加部212Aと固定されることで、断面L字状に構成される。第1熱印加部211Aは、第1接続部213に移動可能に接続され、初期位置および加熱位置にスライドすることができる。第1接続部213は、第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aとを熱的に接続する第1接続領域として機能する。
As shown in FIGS. 7, 8A, and 8B, the
第2加熱部220Aも第1加熱部210Aと同様に構成されている。第2加熱部220Aは、図7、図9A、図9Bに示すように、第3熱印加部221Aと第4熱印加部222Aと第2接続部223とで構成されている。第2接続部223は、第3熱印加部221Aと固定されることで、断面L字状に構成される。第4熱印加部222Aは、第2接続部223に移動可能に接続され、初期位置および加熱位置にスライドすることができる。第2接続部223は、第3熱印加部221Aと第4熱印加部222Aとを熱的に接続する第2接続領域として機能する。
The
第1実施形態の第1加熱部210では、ヒーターから発生した熱を、第1熱印加部211と第2熱印加部212とに別々に分岐して伝えていた。しかし、本実施形態の第1加熱部210Aでは、ヒーターから発生した熱を分岐せずに第1接続部213に伝える構成となっている。第1接続部213に伝えられた熱は、第2熱印加部212Aに伝熱すると共に、移動可能な第1熱印加部211Aに伝熱させることができる。同様に、本実施形態の第2加熱部220Aでも、ヒーターから発生した熱を分岐せずに第2接続部223に伝える構成となっている。第2接続部223に伝えられた熱は、第3熱印加部221Aに伝熱すると共に、移動可能な第4熱印加部222Aに伝熱させることができる。なお、第1加熱部210Aは、第1温度となるように温度を保持している。また、第2加熱部220Aは、第2温度となるように温度を保持している。
In the
第1加熱部210Aと第2加熱部220Aとは、図7に示すように、設置する際の方向がそれぞれ異なるのみであり、同様に構成されている。図7に示す状態は、第1加熱部210A(第1熱印加部211A)、第2加熱部220A(第4熱印加部222A)が、初期位置の状態であり、反応容器100を最初に装着部に装着した状態を示している。
As shown in FIG. 7, the
図7に示すように、第1領域170は第1加熱部210Aに位置している。そして、第1領域170において、第1熱印加部211Aは第1壁110の外壁と接し、第2熱印加部212Aは第2壁120の外壁と接し、更に、第1接続部213は第3壁130の外壁と接している。また、図7に示すように、第2領域180は第2加熱部220Aに位置している。そして、第2領域180において、第3熱印加部221Aは第1壁110の外壁と接し、第4熱印加部222Aは第2壁120の外壁と接している。
As shown in FIG. 7, the
図10A〜図10Eは、熱サイクル装置3を用いて2ステップPCRを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図10Aは、第1配置において第1熱印加部211Aが加熱位置に移動した状態を示す断面図である。図10Bは、第1配置から第2配置に切換える状態を示す断面図である。図10Cは、第2配置に切換えて第1熱印加部211Aが初期位置に移動した状態を示す断面図である。図10Dは、第2配置に切換えた場合の反応液150の動作を示す断面図である。図10Eは、第2配置において第4熱印加部222Aが加熱位置に移動した状態を示す断面図である。なお、図10A〜図10Eでは、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。
図7、図10A〜図10Eを参照して、熱サイクル装置3を用いてPCRを行う場合の動作を簡単に説明する。なお、熱サイクル装置3の動作は、第1実施形態の熱サイクル装置1と同様の動作となる。
10A to 10E are diagrams schematically showing an operation in the case of performing two-step PCR using the
With reference to FIG. 7, FIG. 10A-FIG. 10E, the operation | movement at the time of performing PCR using the
図7に示すように、第1配置において、反応容器100を最初に装着部に装着し、第1加熱部210A(第1熱印加部211A)、第2加熱部220A(第4熱印加部222A)が、初期位置の状態で加熱部200Aを加熱する。これにより、第1加熱部210Aは第1温度に加熱され、第2加熱部220Aは第2温度に加熱される。
As shown in FIG. 7, in the first arrangement, the
反応容器100を装着部に装着した状態から、図10Aに示すように、移動機構により、第1熱印加部211Aを第1接続部213に対してスライドさせて初期位置から加熱位置に移動させる、この状態は第1実施形態と同様であり、効率的に第1領域170の反応液150が第1温度で第1時間の間、加熱される。そして、反応液150に対して第1温度における反応となる熱変性が行われる。
From the state where the
第1時間が経過した場合、往復機構により、図10Bに示すように、第1配置を第2配置に切換える。この場合、第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aとの位置関係は維持している。
When the first time has elapsed, the first arrangement is switched to the second arrangement as shown in FIG. 10B by the reciprocating mechanism. In this case, the positional relationship between the first
次に、図10Cに示すように、移動機構により、第1熱印加部211Aを第1接続部213に対してスライドさせて加熱位置から初期位置に移動させる。この動作により、第1領域170の反応液150は、図10Dに示すように、重力により第2領域180に移動する。
Next, as illustrated in FIG. 10C, the first
次に、図10Eに示すように、第2領域180において、移動機構は、第4熱印加部222Aを第2接続部223に対してスライドさせて初期位置から加熱位置に移動させる。この状態は第1実施形態と同様であり、効率的に第2領域180の反応液150が第2温度で第2時間の間、加熱される。そして、反応液150に対して第2温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。
Next, as illustrated in FIG. 10E, in the
次に、図示省略するが、往復機構により、第2配置を第1配置に切換え、第4熱印加部222Aを加熱位置から初期位置に移動させる。これにより、第2領域180の反応液150は、第1領域170に移動し、図7に示す初期状態となる。この一連の動作を1サイクルとして、必要なサイクル数を繰り返すことで、反応液150の中の核酸を所望の量に増幅させることができる。
Next, although not illustrated, the second arrangement is switched to the first arrangement by the reciprocating mechanism, and the fourth
上述した実施形態によれば、第1実施形態の構成とは若干異なるが、第1実施形態での効果を同様に得ることができる他、以降の効果を奏することができる。 According to the above-described embodiment, although slightly different from the configuration of the first embodiment, the effects of the first embodiment can be obtained in the same manner, and the following effects can be achieved.
(1)本実施形態の熱サイクル装置3によれば、第1接続部213(第1接続領域)により第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aとを熱的に接続し、第2接続部223(第2接続領域)により第3熱印加部221Aと第4熱印加部222Aとを熱的に接続する。この構成により、第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aとの温度のバラツキを第1実施形態に比べて更に抑えることができ、反応容器100の第1領域170を第1温度に加熱する場合、第1加熱部210Aと接触した反応容器100から反応液150への安定した熱伝達と伝達の高速化を図ることができる。同様に、第3熱印加部221Aと第4熱印加部222Aとの温度のバラツキを第1実施形態に比べて更に抑えることができ、反応容器100の第2領域180を第2温度に加熱する場合、第2加熱部220Aと接触した反応容器100から反応液150への安定した熱伝達と伝達の高速化を図ることができる。また、第1接続部213が、反応容器100と接触して熱伝達が可能な場合には、更に反応液150への熱伝達の高速化を図ることができる。これは、第2接続部223に関しても同様となる。
(1) According to the
(2)本実施形態の熱サイクル装置3によれば、第1加熱部210Aが、第1接続部213を備えて、第1熱印加部211Aと第2熱印加部212Aとを熱的に接続している。なお、第1実施形態の第1熱印加部211と第2熱印加部212はヒーターからの熱を分岐して接続している。しかし、本実施形態ではヒーターからの熱を分岐せずに第1接続部213に接続する。これにより、第1実施形態に比べて更に加熱ムラが生じにくく、また、熱を効率的に第1加熱部210Aに伝えることができる。また、分岐にかかる部材を削減することができる。これは第2加熱部220Aにおいても同様となる。
(2) According to the
〔第4実施形態〕
本実施形態の熱サイクル装置4は、第1実施形態の熱サイクル装置1に比べ、第1加熱部210Bの反応容器100と接する面の形状が異なっている。第2加熱部220Bの反応容器100と接する面の形状も同様に異なっている。他の構成は第1実施形態と同様である。
[Fourth Embodiment]
The
図11は、本実施形態の熱サイクル装置4における反応容器100と加熱部200Bとの位置関係を示す概断面図である。なお、図11は、長手方向(流路160方向)に沿った第3壁130側からの断面図となっている。図12A、図12Bは、加熱部200Bを構成する一方の第1加熱部210Bの構成を示す概断面図である。なお、図12A、図12Bは、長手方向に対して垂直方向に切断した状態を示す断面図である。また、詳細には、図12Aは、第1加熱部210Bの第1熱印加部211Bが初期位置に位置した状態を示す斜視図である。図12Bは、第1加熱部210Bの第1熱印加部211Bが加熱位置に位置した状態を示す斜視図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the
図13A、図13Bは、加熱部200Bを構成する他方の第2加熱部220Bの構成を示す概断面図である。なお、図13A、図13Bは、長手方向に対して垂直方向に切断した状態を示す断面図である。詳細には、図13Aは、第2加熱部220Bの第4熱印加部222Bが初期位置に位置した状態を示す斜視図である。図13Bは、第2加熱部220Bの第4熱印加部222Bが加熱位置に位置した状態を示す斜視図である。なお、図13A、図13Bは、第2配置となった場合の第2加熱部220Bを上方から見た断面図を示している。
13A and 13B are schematic cross-sectional views showing the configuration of the other
図11、図12A、図12B、図13A、図13Bに示すように、反応容器100に熱を伝える本実施形態の加熱部200Bは、第1加熱部210Bと第2加熱部220Bとで構成されている。
As shown in FIG. 11, FIG. 12A, FIG. 12B, FIG. 13A, and FIG. 13B, the
第1加熱部210Bは、図12A、図12Bに示すように、第1熱印加部211Bと第2熱印加部212Bとで構成されている。第1加熱部210Bは、第1領域170に相対して設置され、第1熱印加部211Bは反応容器100の第1壁110に相対して設置され、第2熱印加部212Bは第2壁120に相対して設置されている。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the
反応容器100の第1壁110に相対する第1熱印加部211Bの面211S(第1壁110に接する面211S)は、図12Aに示すように、凸部2111と凹部2112とを有している。言い換えると、面211Sは凹凸部を有して構成されている。反応容器100の第2壁120に相対する第2熱印加部212Bの面212S(第2壁120に接する面212S)は、図12Bに示すように、凹部2121と凸部2122とを有している。言い換えると、面212Sは凹凸部を有して構成されている。
As shown in FIG. 12A, the
なお、第2熱印加部212Bの凹部2121は、反応容器100を介して相対する第1熱印加部211Bの凸部2111に対応して形成されている。また、第2熱印加部212Bの凸部2122は、反応容器100を介して相対する第1熱印加部211Bの凹部2112に対応して形成されている。
The
第2加熱部220Bは、図13A、図13Bに示すように、第3熱印加部221Bと第4熱印加部222Bとで構成されている。第2加熱部220Bは、第2領域180に相対して設置され、第3熱印加部221Bは反応容器100の第1壁110に相対して設置され、第4熱印加部222Bは第2壁120に相対して設置されている。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
反応容器100の第1壁110に相対する第3熱印加部221Bの面221S(第1壁110に接する面221S)は、図13Aに示すように、凸部2211と凹部2212とを有している。言い換えると、面221Sは凹凸部を有して構成されている。反応容器100の第2壁120に相対する第4熱印加部222Bの面222S(第2壁120に接する面222S)は、図13Bに示すように、凹部2221と凸部2222とを有している。言い換えると、面222Sは凹凸部を有して構成されている。
The
なお、第4熱印加部222Bの凹部2221は、反応容器100を介して相対する第3熱印加部221Bの凸部2211に対応して形成されている。また、第4熱印加部222Bの凸部2222は、反応容器100を介して相対する第3熱印加部221Bの凹部2212に対応して形成されている。
The
加熱部200Bが初期状態(図11)において、図12Aと図13Aとに示すように、加熱部200Bの上方向から見た場合、第1熱印加部211Bの凸部2111と凹部2112との形状は、第3熱印加部221Bの凸部2211と凹部2212との形状と略一致している。また、第2熱印加部212Bの凹部2121と凸部2122との形状は、第4熱印加部222Bの凹部2221と凸部2222との形状と略一致している。
In the initial state (FIG. 11) of the
これにより、第1領域170を加熱する際や第2領域180を加熱する際に、反応容器100の変形する凹凸形状を、第1領域170と第2領域180とで合わせることができる。この構成により、反応容器100の変形による捩れを防ぎ、反応容器100に局所的な応力が集中することによる反応容器100の破損を防止している。これは、PCRのサイクル速度を上げる場合や、第1加熱部210Bと第2加熱部220Bとの設置距離が近い場合に特に効果がある。
Accordingly, when the
なお、本実施形態の加熱部200BによるPCRを行う場合の動作は、第1実施形態でのPCRを行う場合の動作と同様となるため、動作の詳細な説明は省略する。以降では、第1実施形態と異なる加熱部200Bに関しての動作を主に説明する。
In addition, since the operation | movement when performing PCR by the
熱サイクル装置4が第1の配置をとっており、第1領域170に反応液150が位置している場合を前提に説明する。また、第1加熱部210B(第1熱印加部211B)が初期位置で第1温度に加熱されている場合を前提に説明する。
Description will be made on the assumption that the
第1加熱部210Bは、第1領域170を加熱する場合、移動機構により、第1熱印加部211Bを初期位置から加熱位置に移動させる。第1熱印加部211Bが加熱位置に移動した場合、図12Bに示すように、反応容器100は、第1熱印加部211Bの凸部2111と第2熱印加部212Bの凹部2121との形状に沿って挟まれて変形し、更に反応容器100のそれぞれの内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の距離も小さくなって挟持される。また、同様に、反応容器100は、第1熱印加部211Bの凹部2112と第2熱印加部212Bの凸部2122との形状にそって挟まれて変形し、更に反応容器100のそれぞれの内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の距離も小さくなって挟持される。
When heating the
この状態で第1領域170が加熱されることにより、第1実施形態に比べて加熱される接触面積を大きくすることができるため、反応液150が効率的に第1温度に加熱される。これにより、反応液150に対して第1温度における反応となる熱変性が行われる。なお、熱変性における反応時間としての第1時間も第1実施形態の第1時間よりも短くすることができる。
By heating the
次に、往復機構により第2の配置になった場合、第1実施形態と同様に第1熱印加部211Bは初期位置に移動することで、反応容器100の変形が戻り、反応液150は重力により第2領域180に移動する。
Next, when the second arrangement is achieved by the reciprocating mechanism, the first
次に、熱サイクル装置4が第2の配置をとっており、第2領域180に反応液150が位置している場合を前提に説明する。また、第2加熱部220B(第4熱印加部222B)が初期位置で第2温度に加熱されている場合を前提に説明する。
Next, description will be made on the assumption that the
第2加熱部220Bは、第2領域180を加熱する場合、移動機構により、第4熱印加部222Bを初期位置から加熱位置に移動させる。第4熱印加部222Bが加熱位置に移動した場合、図13Bに示すように、反応容器100は、第4熱印加部222Bの凸部2222および凹部2221と、第3熱印加部221Bの凹部2212および凸部2211との形状に沿って挟まれて変形し、更に反応容器100のそれぞれの内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)の距離も小さくなって挟持される。
When heating the
この状態で第2領域180が加熱されることにより、第1実施形態に比べて加熱される接触面積を大きくすることができるため、反応液150が効率的に第2温度に加熱される。これにより、反応液150に対して第2温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。なお、アニーリングおよび伸長反応における反応時間としての第2時間も第1実施形態の第2時間よりも短くすることができる。
By heating the
次に、往復機構により第1の配置になった場合、第1実施形態と同様に第4熱印加部222Bは初期位置に移動することで、反応容器100の変形が戻り、反応液150は重力により第1領域170に移動する。
Next, when the first arrangement is made by the reciprocating mechanism, the fourth
上述した一連の動作を1サイクルとして、必要なサイクル数を繰り返すことで、反応液150の中の核酸を所望の量に増幅させることができる。
The nucleic acid in the
上述した実施形態によれば、第1実施形態の構成とは若干異なるが、第1実施形態での効果を同様に得ることができる他、以降の効果を奏することができる。 According to the above-described embodiment, although slightly different from the configuration of the first embodiment, the effects of the first embodiment can be obtained in the same manner, and the following effects can be achieved.
(1)本実施形態の熱サイクル装置4によれば、第1熱印加部211Bは凸部2111および凹部2112を有し、第2熱印加部212Bは、凸部2111に対応する位置に凹部2121を有し、凹部2112に対応する位置に凸部2122を有している。この構成により、可撓性を有する反応容器100を第1熱印加部211Bの凸部2111と第2熱印加部212Bの凹部2121とで押し当てる(挟持する)。また、反応容器100を第1熱印加部211Bの凹部2112と第2熱印加部212Bの凸部2122とで押し当てる(挟持する)。これにより、第1壁110および第2壁120と、それぞれの凸部凹部との接触面積を平面で接触する場合に比べて増加させることができる。従って、反応液150への熱伝導効率を向上させることができる。また、反応時間を短縮することができる。
(1) According to the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.
(1)上記第2実施形態では、反応容器100は流路160の方向が重力方向と平行となるように装着部に装着する構成としているが、反応容器100は流路160の方向が水平方向となるように装着する構成としてもよい。この構成で、反応液150を第1領域170と第2領域180とに移動させて往復動作させることができる。
(1) In the second embodiment, the
(2)上記第3実施形態における熱サイクル装置3の加熱部200Aを用いて、第2実施形態での押圧部300(第1押圧部301、第2押圧部302)と同様に構成される押圧部を、第2実施形態と同様に、第1加熱部210Aと第2加熱部220Aとの間に設置することで、熱サイクル装置を構成することでもよい。
この構成にすることで、第2実施形態と同様に、往復機構(移動機構)により、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)を密着させることで反応液150を密着していない領域に移動させることで往復動作を行わせることができる。これにより、反応容器100を回動させずに反応液150を容易に往復動作させることができ、核酸を増幅させることができる。
(2) Press configured similarly to the pressing unit 300 (first pressing
By adopting this configuration, similarly to the second embodiment, the
(3)上記第4実施形態における熱サイクル装置4の加熱部200Bを用いて、第2実施形態での押圧部300(第1押圧部301、第2押圧部302)と同様に構成される押圧部を、第2実施形態と同様に、第1加熱部210Bと第2加熱部220Bとの間に設置することで、熱サイクル装置を構成することでもよい。この場合、押圧部を構成する第1押圧部と第2押圧部との反応容器100の外壁に相対する面には、各熱印加部の凸部と凹部との形状と同様の形状を有することでよい。
この構成にすることで、第2実施形態と同様に、往復機構(移動機構)により、内壁(第1内壁110aと第2内壁120a)を密着させることで反応液150を密着していない領域に移動させることで往復動作を行わせることができる。これにより、反応容器100を回動させずに反応液150を容易に往復動作させることができ、核酸を増幅させることができる。
(3) Press configured similarly to the pressing unit 300 (first pressing
By adopting this configuration, similarly to the second embodiment, the
(4)上記第1実施形態では、第1の時間が経過した場合に、第2配置に回転駆動しているが、第1配置の期間、第1配置から第2配置に回転している期間、および、第2配置となりまだ第1熱印加部211が初期位置に移動せずに加熱位置を維持している期間は、第1温度による熱変性が行われている時間となるため、これらの時間を考慮して制御する時間や制御方法等を適宜決めることでよい。これは、第2の時間においても同様となる。また、第3、第4実施形態における第1の時間、第2の時間においても同様となる。
(4) In the first embodiment, when the first time has elapsed, the rotation is driven to the second arrangement, but the period of the first arrangement, the period of rotation from the first arrangement to the second arrangement And the period in which the first
(5)上記第1実施形態では、第1熱印加部211、第4熱印加部222を初期位置と加熱位置とに移動させているが、これには限られない。第1熱印加部211、第2熱印加部212のいずれか、第3熱印加部221、第4熱印加部222のいずれかの熱印加部を初期位置と加熱位置とに移動させることでもよい。また、第1熱印加部211、第2熱印加部212の両方、第3熱印加部221、第4熱印加部222の両方が初期位置と加熱位置とに移動してもよい。これは、第3、第4実施形態においても同様となる。
(5) In the first embodiment, the first
(6)上記第1実施形態では、第1加熱部210、第2加熱部220の材質がアルミニウムである例を示したが、加熱部200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加熱部210、第2加熱部220が異なる材質であってもよい。これは、第2、第3、第4実施形態でも同様となる。
(6) In the first embodiment, the example in which the material of the
(7)上記第1実施形態では、反応容器100は、図1A、図1Bに示すように、第1壁110、第2壁120、および第3壁130で構成され、第3壁130が薄い概直方体の形状を成している。しかし、この形状には限定されない。例えば、長手方向の側面となる第3壁をなくし、上下方向の面を形成する第3壁と、長手方向がこの上下の第3壁の外周をつなぐように連続する1つの壁で構成された容器としてもよい。この場合、1つの壁で長手方向の側面が構成されるが、上記第1実施形態で説明した位置関係において、相対する壁を第1壁、第2壁、または、相対する内壁を第1内壁、第2内壁とすることでよい。
(7) In the first embodiment, the
1,2,3,4…熱サイクル装置、100…反応容器、110…第1壁、110a…第1内壁、120…第2壁、120a…第2内壁、130…第3壁、130a…第3内壁、150…反応液、160…流路、170…第1領域、180…第2領域、210,210A,210B…第1加熱部、211,211A,211B…第1熱印加部、212,212A,212B…第2熱印加部、220,220A,220B…第2加熱部、213…第1接続部、221,221A,221B…第3熱印加部、222,222A,222B…第4熱印加部、223…第2接続部、300…押圧部、301…第1押圧部、302…第2押圧部、2111…第1熱印加部の凸部、2121…第2熱印加部の凹部、2212…第3熱印加部の凹部、2222…第4熱印加部の凸部。 1, 2, 3, 4 ... Thermal cycle device, 100 ... Reaction vessel, 110 ... First wall, 110a ... First inner wall, 120 ... Second wall, 120a ... Second inner wall, 130 ... Third wall, 130a ... First 3 inner walls, 150 ... reaction liquid, 160 ... channel, 170 ... first region, 180 ... second region, 210, 210A, 210B ... first heating unit, 211, 211A, 211B ... first heat application unit, 212, 212A, 212B: second heat application unit, 220, 220A, 220B ... second heating unit, 213 ... first connection unit, 221, 221A, 221B ... third heat application unit, 222, 222A, 222B ... fourth heat application Part, 223 ... second connection part, 300 ... pressing part, 301 ... first pressing part, 302 ... second pressing part, 2111 ... convex part of the first heat application part, 2121 ... concave part of the second heat application part, 2212 ... Concave part of third heat application part, 2222 The convex portion of the fourth heat application portion.
Claims (8)
前記装着部に前記反応容器が装着された場合、前記第1領域を第1温度に加熱する第1の熱印加部および第2の熱印加部を有する第1加熱部と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合、前記第2領域を第2温度に加熱する第3の熱印加部および第4の熱印加部を有する第2加熱部と、
前記反応液を前記第1領域と前記第2領域との間で往復動作を行わせる往復機構と、
前記第1熱印加部と前記第2熱印加部との間のギャップを変えて前記第1領域の前記壁の内壁の第1の部分と前記第1の部分に相対する内壁の部分との間隔を変え、また、前記第3熱印加部と前記第4熱印加部との間のギャップを変えて前記第2領域の前記壁の内壁の第2の部分と前記第2の部分に相対する内壁の部分との間隔を変える移動機構と、
を備えることを特徴とする熱サイクル装置。 A mounting part to which a reaction vessel is formed in which a flow path is formed by a flexible wall and the reaction solution is movable between the first region and the second region;
A first heating part having a first heat application part and a second heat application part for heating the first region to a first temperature when the reaction vessel is attached to the attachment part;
A second heating part having a third heat application part and a fourth heat application part for heating the second region to a second temperature when the reaction container is attached to the attachment part;
A reciprocating mechanism for causing the reaction solution to reciprocate between the first region and the second region;
A gap between the first portion of the inner wall of the wall of the first region and the portion of the inner wall facing the first portion by changing the gap between the first heat applying portion and the second heat applying portion. And changing the gap between the third heat application part and the fourth heat application part to change the inner wall opposite to the second part and the second part of the inner wall of the second region. A moving mechanism that changes the distance from the part,
A thermal cycle apparatus comprising:
前記反応容器は、相対する第1の内壁と第2の内壁とを有し、
前記第1の内壁と前記第2の内壁との距離は、前記流路に前記反応液が配置された場合に、前記反応液が相対する前記第1の内壁と前記第2の内壁との両方に接触する距離であることを特徴とする熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 1,
The reaction vessel has a first inner wall and a second inner wall facing each other,
The distance between the first inner wall and the second inner wall is such that both the first inner wall and the second inner wall facing the reaction liquid when the reaction liquid is disposed in the flow path. A thermal cycle device characterized in that the distance is in contact with the heat cycle device.
前記往復機構は、前記装着部と前記第1加熱部と前記第2加熱部との配置を第1の配置と第2の配置とで切換え、
前記第1の配置は、前記第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配置であり、
前記第2の配置は、前記第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配置であることを特徴とする熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 1 or 2, wherein
The reciprocating mechanism switches the placement of the mounting portion, the first heating portion, and the second heating portion between the first placement and the second placement,
The first arrangement is an arrangement in which the first region is located at the lowest part of the flow path in the direction in which gravity acts.
The second arrangement is an arrangement in which the second region is located at a lowermost portion of the flow path in a direction in which gravity acts.
前記往復機構は、前記移動機構を含み、前記反応容器の前記内壁を密着させることで前記反応液を移動させ、前記往復動作を行わせることを特徴とする熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 1 or 2, wherein
The reciprocating mechanism includes the moving mechanism, and moves the reaction liquid by closely contacting the inner wall of the reaction vessel to perform the reciprocating operation.
前記第1熱印加部と前記第2熱印加部とを熱的に接続する第1接続領域と、
前記第3熱印加部と前記第4熱印加部とを熱的に接続する第2接続領域と、
を備えることを特徴とする熱サイクル装置。 It is a heat cycle apparatus as described in any one of Claims 1-4, Comprising:
A first connection region that thermally connects the first heat application unit and the second heat application unit;
A second connection region for thermally connecting the third heat application unit and the fourth heat application unit;
A thermal cycle apparatus comprising:
前記第1熱印加部は凸部を有し、前記第2熱印加部は前記凸部に対応する位置に凹部を有することを特徴とする熱サイクル装置。 It is a heat cycle apparatus as described in any one of Claims 1-5, Comprising:
The first heat application part has a convex part, and the second heat application part has a concave part at a position corresponding to the convex part.
可撓性を有し、前記第1の壁に相対して配置された第2の壁と、
壁に囲まれて形成された流路と、を有し、
前記第1の壁の内壁と前記第2の壁の内壁との距離は、前記流路に反応液が配置された場合に、前記反応液が前記第1の壁の内壁と前記第2の壁の内壁との両方に接触する距離であることを特徴とする反応容器。 A flexible first wall;
A second wall having flexibility and disposed relative to the first wall;
A channel formed by being surrounded by a wall,
The distance between the inner wall of the first wall and the inner wall of the second wall is such that when the reaction liquid is disposed in the flow path, the reaction liquid is separated from the inner wall of the first wall and the second wall. A reaction vessel characterized by being a distance in contact with both the inner wall of the container.
第1熱印加部と第2熱印加部との間のギャップを変えて前記第1領域の前記壁の内壁の間隔を変える工程と、
前記第1熱印加部および前記第2熱印加部により前記第1領域を第1温度に加熱する工程と、
前記反応液を前記第1領域から前記第2領域に移動させる工程と、
第3熱印加部と第4熱印加部との間のギャップを変えて前記第2領域の前記壁の内壁の間隔を変える工程と、
前記第3熱印加部および前記第4熱印加部により前記第2領域を第2温度に加熱する工程と、
前記反応液を前記第2領域から前記第1領域に移動させる工程と、
を含むことを特徴とする核酸増幅方法。 A nucleic acid amplification method for amplifying a nucleic acid by moving a reaction solution between a first region and a second region of a flow path formed in a reaction vessel having a flexible wall,
Changing the gap between the first heat application part and the second heat application part to change the distance between the inner walls of the wall of the first region;
Heating the first region to a first temperature by the first heat application unit and the second heat application unit;
Moving the reaction solution from the first region to the second region;
Changing the gap between the third heat application part and the fourth heat application part to change the interval between the inner walls of the walls of the second region;
Heating the second region to a second temperature by the third heat application unit and the fourth heat application unit;
Moving the reaction solution from the second region to the first region;
A nucleic acid amplification method comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2016158440A JP2018023334A (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Heat cycle device, reaction vessel and nucleic acid amplification method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019193806A1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-10-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Temperature control device and genetic testing device |
-
2016
- 2016-08-12 JP JP2016158440A patent/JP2018023334A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019193806A1 (en) * | 2018-04-02 | 2019-10-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Temperature control device and genetic testing device |
JP2019180245A (en) * | 2018-04-02 | 2019-10-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Temperature control device, and genetic testing device |
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JP7060997B2 (en) | 2018-04-02 | 2022-04-27 | 株式会社日立ハイテク | Temperature control device and genetic test device |
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