JP2018046786A - Biochip - Google Patents

Biochip Download PDF

Info

Publication number
JP2018046786A
JP2018046786A JP2016185198A JP2016185198A JP2018046786A JP 2018046786 A JP2018046786 A JP 2018046786A JP 2016185198 A JP2016185198 A JP 2016185198A JP 2016185198 A JP2016185198 A JP 2016185198A JP 2018046786 A JP2018046786 A JP 2018046786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
biochip
container
liquid
reaction
reaction solution
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
Application number
JP2016185198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山口 明美
Akiyoshi Yamaguchi
明美 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2016185198A priority Critical patent/JP2018046786A/en
Publication of JP2018046786A publication Critical patent/JP2018046786A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biochip that prevents a reaction liquid from adhering to the inner wall of a container and allows the reaction liquid to properly move inside the container.SOLUTION: The present invention provides a biochip in which a reaction liquid containing a surfactant moves in the longitudinal direction of a container. The biochip has: the container; and a liquid that is different from the reaction liquid in specific gravities and does not mix with the reaction liquid. The liquid has an amino modified silicone oil of 0.01 wt.% or more and 50 wt.% or less, the amino modified silicone oil having an amino group of 0.12 wt.% or more and 4.0 wt.% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、バイオチップに関する。   The present invention relates to a biochip.

近年、遺伝子の利用技術の発展により、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されてきている。遺伝子を利用するための技術として、PCR(Polymerase Chain Reaction)法などの核酸増幅技術が広く普及している。今日では、PCR法は、生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。   In recent years, gene-based medical care such as gene diagnosis and gene therapy has attracted attention due to the development of gene utilization technology, and in the field of agriculture and livestock, many methods using genes for variety discrimination and variety improvement have been developed. Yes. As techniques for using genes, nucleic acid amplification techniques such as PCR (Polymerase Chain Reaction) are widely used. Today, the PCR method has become an indispensable technique for elucidating information on biological materials.

PCR法では、チューブやチップ(以下、バイオチップという)と称する、生化学反応を行うための容器を用いて反応を行う手法が一般的である。しかしながら、従来の手法においては、必要な試薬等の量が多く、また反応に必要な熱サイクルを実現するために装置が複雑化したり、反応に時間がかかったりするという問題があった。そのため微少量の試薬や検体を用いてPCRを短時間で行うためのバイオチップや反応装置が必要とされていた。   In the PCR method, a method of performing a reaction using a container for performing a biochemical reaction, referred to as a tube or a chip (hereinafter referred to as a biochip) is common. However, in the conventional method, there are problems that a large amount of reagents and the like are required, and that the apparatus is complicated in order to realize a thermal cycle necessary for the reaction, and that the reaction takes time. Therefore, a biochip and a reaction apparatus for performing PCR in a short time using a very small amount of reagent or specimen are required.

このような問題を解決するために、特許文献1には、反応液と混和せず反応液とは比重が異なる液体(ミネラルオイル等)を充填したチューブの中で、液滴の状態で含まれる反応液を往復移動させることによって熱サイクルをかけて反応を行うバイオチップ及び装置が開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 includes a liquid droplet (mineral oil or the like) that is not miscible with the reaction solution and has a specific gravity different from that of the reaction solution. A biochip and an apparatus for performing a reaction by applying a thermal cycle by reciprocating a reaction solution are disclosed.

しかしながら、特許文献1に開示されたバイオチップを、容器外部から蛍光測定を行って増幅産物を検出するような用途に用いる場合は、容器を透明な材料で形成する必要があった。透明な材料としては、樹脂や耐熱ガラスが挙げられるが、これらの材料は摩擦などによって帯電しやすい。容器の内表面に親水処理を施せば帯電を抑制することは可能であるが、水溶液である反応液が容器に付着して移動が妨げられてしまうため、親水処理をバイオチップに採用することは困難であった。   However, when the biochip disclosed in Patent Document 1 is used for an application in which fluorescence measurement is performed from the outside of the container to detect an amplification product, it is necessary to form the container with a transparent material. Transparent materials include resins and heat-resistant glass, but these materials are easily charged by friction or the like. It is possible to suppress charging by applying a hydrophilic treatment to the inner surface of the container, but the reaction solution, which is an aqueous solution, adheres to the container and hinders its movement. It was difficult.

一方、反応液と混和せず反応液とは比重が異なる液体としては、熱や反応液に対する安定性の観点から、シリコーンオイルやミネラルオイルを用いることができるが、これらのオイルは一般に絶縁体であるため、オイル中に導入された反応液の液滴が容易に分極する。そのため、透明な材料の容器にオイルを充填し、反応液を導入すると、反応液と容器との間に電場が生じて、反応液が容器の内壁に引き寄せられて付着したり、反発によってオイル中に浮遊したりすることがある。このような状態で、特許文献1に記載のような、バイオチップ中で反応液を重力によって移動させる方式(以下、本明細書において、この方式を「昇降型」と称する。)のPCRを行うと、反応液が適切に移動せず、所望の熱サイクルを施すことができなくなる場合があった。   On the other hand, as a liquid that is not miscible with the reaction liquid and has a specific gravity different from that of the reaction liquid, silicone oil or mineral oil can be used from the viewpoint of heat and stability to the reaction liquid, but these oils are generally insulators. For this reason, the droplets of the reaction liquid introduced into the oil are easily polarized. For this reason, when a transparent material container is filled with oil and the reaction liquid is introduced, an electric field is generated between the reaction liquid and the container, and the reaction liquid is attracted to the inner wall of the container and adheres to it. Or may float. In such a state, as described in Patent Document 1, PCR of a method of moving a reaction solution in a biochip by gravity (hereinafter, this method is referred to as “elevating type” in this specification) is performed. In some cases, the reaction solution does not move properly, making it impossible to perform a desired heat cycle.

そこで、特許文献2では、バイオチップに生じた電荷を解消し、反応液に安定した熱サイクルを施すために、反応液とは混和しない液体が充填された容器を用いる際、前記液体の体積固有抵抗を0Ω・cmよりも大きく5×1013Ω・cm以下とするバイオチップが開示されている。 Therefore, in Patent Document 2, when using a container filled with a liquid that is immiscible with the reaction liquid in order to eliminate the charge generated in the biochip and to perform a stable thermal cycle on the reaction liquid, A biochip having a resistance greater than 0 Ω · cm and less than or equal to 5 × 10 13 Ω · cm is disclosed.

特開2009−136250号公報JP 2009-136250 A 特開2012−125169号公報JP2012-125169A

しかしながら、特許文献2のようにして帯電を防止しても、まだ液滴が容器に付着し、液滴がオイル中を適切に移動できない場合があった。   However, even if charging is prevented as in Patent Document 2, there are cases where the droplets still adhere to the container and the droplets cannot move appropriately in the oil.

本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、反応液が容器の内壁に付着することを抑制し、反応液が容器内を適切に移動できるバイオチップを提供することにある。   One of the objects according to some embodiments of the present invention is to provide a biochip that can prevent the reaction solution from adhering to the inner wall of the container and can appropriately move the reaction solution through the container.

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、以下の態様又は適用例として実現することができる。   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 aspects or application examples.

本発明に係るバイオチップの一態様は、
界面活性剤を含む反応液が容器の長手方向に移動するバイオチップであって、
前記容器と、
前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体と、
を含み、
前記液体は、アミノ基を0.12重量%以上4.0重量%以下含むアミノ変性シリコーンオイルを0.01重量%以上50重量%以下含む。
One aspect of the biochip according to the present invention is:
A biochip in which a reaction solution containing a surfactant moves in the longitudinal direction of the container,
The container;
A liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid;
Including
The liquid contains 0.01 wt% or more and 50 wt% or less of amino-modified silicone oil containing 0.12 wt% or more and 4.0 wt% or less of amino groups.

このようなバイオチップによれば、反応液が容器の内壁に付着しにくく、反応液を容器内で容易に移動させることができる。すなわち、バイオチップに反応液を導入した場合に、反応液の表面(反応液と液体(オイル等)との界面付近)に、アミノ変性シリコーンオイルが配置されやすく、これにより反応液の周囲に皮膜が形成され、反応液がいわゆるソフトカプセルに包まれたような状態となる。これにより反応液の界面張力が小さい場合でも、容器の内壁に反応液が濡れにくくなり、反応液が内壁に付着しにくくなる。そのため、係るバイオチップに反応液を導入して、例えば、PCRを行う場合に、容器内での反応液の移動を円滑に行うことができる。   According to such a biochip, the reaction solution hardly adheres to the inner wall of the container, and the reaction solution can be easily moved in the container. That is, when the reaction solution is introduced into the biochip, amino-modified silicone oil is easily placed on the surface of the reaction solution (near the interface between the reaction solution and the liquid (oil, etc.)). Is formed, and the reaction solution is in a so-called soft capsule. Thereby, even when the interfacial tension of the reaction liquid is small, the reaction liquid is hardly wetted on the inner wall of the container, and the reaction liquid is less likely to adhere to the inner wall. Therefore, when the reaction solution is introduced into the biochip and, for example, PCR is performed, the reaction solution can be smoothly moved in the container.

本発明に係る反応液において、
前記反応液は、核酸増幅反応用試薬を含有してもよい。
In the reaction solution according to the present invention,
The reaction solution may contain a reagent for nucleic acid amplification reaction.

このようなバイオチップによれば、バイオチップに反応液を導入して、容器内での反応液の移動が円滑でより高速なPCRを行うことができる。   According to such a biochip, the reaction solution can be introduced into the biochip, and the reaction solution can be smoothly moved in the container to perform PCR at a higher speed.

本発明に係る反応液において、
前記界面活性剤は、NP40、Triton−X100、及びTween20の少なくとも一種であってもよい。
In the reaction solution according to the present invention,
The surfactant may be at least one of NP40, Triton-X100, and Tween20.

このようなバイオチップによれば、反応液に、例えば、酵素の安定化に有効な界面活性剤を含有させ、酵素を安定化させることができ、それにともなって反応液の界面張力が低下したとしても、容器内での反応液の移動が円滑でより高速なPCRを行うことができる。   According to such a biochip, for example, a surfactant effective in stabilizing the enzyme can be contained in the reaction solution, the enzyme can be stabilized, and the interfacial tension of the reaction solution is reduced accordingly. In addition, the reaction solution can move smoothly in the container, and PCR can be performed at a higher speed.

本発明に係る反応液において、
前記容器の材質は、樹脂を含んでもよい。
In the reaction solution according to the present invention,
The material of the container may include a resin.

このようなバイオチップによれば、より反応液が容器の内壁に付着しやすくなるにもかかわらず、反応液が内壁に付着しにくい状態とすることができる。これにより、例えば、PCRを行う場合に、容器内での反応液の移動を円滑に行うことができる。   According to such a biochip, it is possible to make the reaction liquid hardly adhere to the inner wall even though the reaction liquid is more likely to adhere to the inner wall of the container. Thereby, for example, when PCR is performed, the reaction solution can be smoothly moved in the container.

本発明に係る反応液において、
前記容器の材質は、ポリプロピレンを含んでもよい。
In the reaction solution according to the present invention,
The material of the container may include polypropylene.

このようなバイオチップによれば、成形がより容易でかつより安価に容器を形成することができ、かつ、より反応液が容器の内壁に付着しやすくなるにもかかわらず、反応液が内壁に付着しにくい状態とすることができる。   According to such a biochip, the container can be formed more easily and at a lower cost, and the reaction solution is more easily adhered to the inner wall of the container, but the reaction solution is applied to the inner wall. It is possible to make it difficult to adhere.

実施形態に係る核酸増幅反応用チップの断面の模式図。図中gは重力の方向を表す。The schematic diagram of the cross section of the chip | tip for nucleic acid amplification reaction which concerns on embodiment. In the figure, g represents the direction of gravity. 実施形態に係る熱サイクル装置の蓋を閉じた状態を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the state which closed the cover of the thermal cycle apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る熱サイクル装置の蓋を開けた状態を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the state which opened the cover of the thermal cycle apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る熱サイクル装置における本体の分解斜視図。The disassembled perspective view of the main body in the heat cycle apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る熱サイクル装置における本体の、図2AのA−A線における断面の模式図であって、第1配置を示す。図中gは重力の方向を表す。It is a schematic diagram of the cross section in the AA line of FIG. 2A of the main body in the thermal cycle apparatus which concerns on embodiment, Comprising: 1st arrangement | positioning is shown. In the figure, g represents the direction of gravity. 実施形態に係る熱サイクル装置における本体の、図2AのA−A線における断面の模式図であって、第2配置を示す。図中gは重力の方向を表す。It is a schematic diagram of the cross section in the AA line of FIG. 2A of the main body in the heat cycle apparatus which concerns on embodiment, Comprising: 2nd arrangement | positioning is shown. In the figure, g represents the direction of gravity. 実施形態に係る熱サイクル装置を用いた処理を表すフローチャート。The flowchart showing the process using the heat cycle apparatus which concerns on embodiment.

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。   Several embodiments of the present invention will be described below. Embodiment described below demonstrates an example of this invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and includes various modified embodiments that are implemented within a range that does not change the gist of the present invention. Note that not all of the configurations described below are essential configurations of the present invention.

1.バイオチップ
本実施形態に係るバイオチップは、界面活性剤を含む反応液が容器の長手方向に移動するバイオチップである。そして、本実施形態に係るバイオチップは、容器と、反応液とは比重が異なり、反応液とは混和しない液体と、を含む。係るバイオチップは、液滴状の反応液が、界面活性剤を含んでいても、容器の内壁に付着しにくく、反応液の液滴が、容器の長手方向に移動しやすくなっている。以下に、その構成の一例を詳述する。
1. Biochip The biochip according to the present embodiment is a biochip in which a reaction liquid containing a surfactant moves in the longitudinal direction of the container. The biochip according to the present embodiment includes a container and a liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid. In such a biochip, even when the droplet-like reaction liquid contains a surfactant, it is difficult for the reaction liquid to adhere to the inner wall of the container, and the reaction liquid droplets easily move in the longitudinal direction of the container. Below, an example of the structure is explained in full detail.

1.1.容器
図1は、バイオチップ100の断面図である。図1は、バイオチップ100に反応液140を入れた状態を表している。
1.1. Container FIG. 1 is a cross-sectional view of a biochip 100. FIG. 1 shows a state in which the reaction solution 140 is put in the biochip 100.

本実施形態に係るバイオチップ100は、容器150及び封止部120を含んで構成されている。バイオチップ100の大きさや形状は、特に限定されないが、例えば、反応液140と混和しない液体130(例えばオイル又はオイルの混合物であり、詳細は後述する。)の量、熱伝導率、容器150及び封止部120の形状、あるいは取り扱いの容易さの少なくとも1つを考慮して設計される。   The biochip 100 according to the present embodiment includes a container 150 and a sealing unit 120. The size and shape of the biochip 100 are not particularly limited. For example, the amount of the liquid 130 that is not miscible with the reaction solution 140 (for example, oil or a mixture of oils, details will be described later), thermal conductivity, container 150, and The sealing portion 120 is designed in consideration of at least one of the shape and ease of handling.

バイオチップ100の容器150は透明な材質から形成することができる。それによって、バイオチップ100の外部から、容器150内の反応液140の移動を観察したり、リアルタイムPCR等の、容器150の外部から測定等を行うような用途に使用したりすることができる。なお、本明細書において「透明」という場合には、容器150の外部から容器150内の反応液140を観察できる程度の視認性が確保できるものとし、この条件が満たされる限り、必ずしもバイオチップ100の全体が透明でなくても良いものとする。   The container 150 of the biochip 100 can be formed from a transparent material. Thereby, the movement of the reaction solution 140 in the container 150 can be observed from the outside of the biochip 100, or the measurement can be used from the outside of the container 150, such as real-time PCR. In the present specification, when “transparent” is used, the visibility of the reaction liquid 140 in the container 150 from the outside of the container 150 can be secured, and the biochip 100 is not necessarily limited as long as this condition is satisfied. Is not necessarily transparent.

バイオチップ100の用途は特に限定されないが、例えばリアルタイムPCRのような、蛍光測定を伴う用途に使用する場合には、容器150は、自発蛍光の小さい材質で形成されることが望ましい。容器150はPCRにおける加熱に耐えられる材質であることが好ましい。また、容器150の材質は、核酸やタンパク質の吸着が少なく、ポリメラーゼ等による酵素反応を阻害しない材質であることが好ましい。これらの条件を満たす材質としては特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリル系樹脂、シクロオレフィンポリマー(例えば、ZEONEX(登録商標)480R)等の樹脂類、耐熱ガラス(例えばPYREX(登録商標)ガラス)等やこれらの複合材料である。成形がより容易でかつより安価に容器を形成することができる点では、容器150の材質は、樹脂を含むか、樹脂のなかでもポリプロピレンを含むことがより好ましい。   Although the use of the biochip 100 is not particularly limited, for example, when used for an application involving fluorescence measurement, such as real-time PCR, the container 150 is preferably formed of a material with small spontaneous fluorescence. The container 150 is preferably made of a material that can withstand heating in PCR. The material of the container 150 is preferably a material that hardly adsorbs nucleic acids and proteins and does not inhibit an enzyme reaction by a polymerase or the like. The material satisfying these conditions is not particularly limited. For example, polypropylene, polyethylene, polyacrylic resin, resins such as cycloolefin polymer (for example, ZEONEX (registered trademark) 480R), heat resistant glass (for example, PYREX (registered trademark)) ) Glass) and the like and composite materials thereof. The material of the container 150 includes a resin or, more preferably, a polypropylene among the resins in that the container can be formed more easily and at a lower cost.

図1に示すバイオチップ100では、容器150は円筒状に形成されており、中心軸方向(図1における上下方向)が長手方向となっている。ここで用いる容器150は、チューブであることが好ましく、小型遠心用チューブや、PCR用に設計されたチューブであってもよいが、長手方向を有する、即ち細長い形状であることにより、例えば、後述する昇降型のサーマルサイクラーを用いて、容器150内の液体130に温度の異なる領域が形成されるようにバイオチップ100を温度制御する場合に、異なる温度の領域の間の距離を長くしやすくなる。これにより、容器150内の領域毎に、液体130を異なる温度に制御することが容易となるので、PCRに適した熱サイクルを実現できる。なお、昇降型のサーマルサイクラーとは、容器150を満たしたオイル中に少なくとも2つの温度領域を形成し、液体130と相分離する反応液140を、重力を利用することにより、これらの温度領域間で往復移動させることによって熱サイクルを実現する装置である。   In the biochip 100 shown in FIG. 1, the container 150 is formed in a cylindrical shape, and the central axis direction (vertical direction in FIG. 1) is the longitudinal direction. The container 150 used here is preferably a tube, and may be a small centrifuge tube or a tube designed for PCR, but has a longitudinal direction, that is, an elongated shape. When the temperature of the biochip 100 is controlled so that regions having different temperatures are formed in the liquid 130 in the container 150 using the elevating-type thermal cycler, it is easy to increase the distance between the regions having different temperatures. . Thereby, since it becomes easy to control the liquid 130 at different temperatures for each region in the container 150, a thermal cycle suitable for PCR can be realized. The elevating-type thermal cycler forms at least two temperature regions in the oil filled in the container 150, and the reaction solution 140 that is phase-separated from the liquid 130 is separated between these temperature regions by using gravity. It is a device that realizes a thermal cycle by reciprocating with a.

容器150の形状は、長手方向を有する限り、特に限定されないが、昇降型PCRに用いる場合には、略円筒形状で内径Dと長手方向の長さLとの比が1:5〜1.5:20の範囲であることが好ましい。さらには、内径Dが1.5〜2mm、長さLが10〜20mmであることがより好ましい。   The shape of the container 150 is not particularly limited as long as it has a longitudinal direction, but when used for elevating PCR, the ratio of the inner diameter D to the longitudinal length L is 1: 5 to 1.5. : The range of 20 is preferable. Furthermore, it is more preferable that the inner diameter D is 1.5 to 2 mm and the length L is 10 to 20 mm.

容器150は、開口部及び開口部を封止する封止部120を有し、容器150中は反応液140と、反応液140と比重が異なり、相分離する液体130を含む。開口部を封止部120により封止した場合に、容器150内に空気が残らないことが好ましい。容器150内に気泡が残ると、反応液140の移動が妨げられることがあるからである。封止部120は、容器150と同様の材質から形成することができる。封止部120の構造は、容器150を密閉できる構造であればよく、例えば、ねじ蓋、栓、はめ込み等の構造とすることができる。図1においては、封止部120は栓の構造である。   The container 150 includes an opening and a sealing portion 120 that seals the opening. The container 150 includes a reaction liquid 140 and a liquid 130 that has a specific gravity different from that of the reaction liquid 140 and phase-separates. When the opening is sealed by the sealing part 120, it is preferable that no air remains in the container 150. This is because if bubbles remain in the container 150, the movement of the reaction solution 140 may be hindered. The sealing part 120 can be formed from the same material as the container 150. The structure of the sealing part 120 should just be a structure which can seal the container 150, for example, can be set as structures, such as a screw lid, a stopper, and fitting. In FIG. 1, the sealing part 120 has a stopper structure.

1.2.液体
本実施形態のバイオチップ100は、液体130を含む。液体130は、反応液140とは混和しないものを用いる。容器150に反応液140を入れた場合に、反応液140と液体130とが相分離するため、液体130中において反応液140を液滴状にすることができる。こうして、反応液140が液体130中に液滴状で保持される。
1.2. Liquid The biochip 100 of the present embodiment includes a liquid 130. The liquid 130 is not miscible with the reaction liquid 140. When the reaction liquid 140 is put in the container 150, the reaction liquid 140 and the liquid 130 are phase-separated, so that the reaction liquid 140 can be made into droplets in the liquid 130. Thus, the reaction liquid 140 is held in the liquid 130 in the form of droplets.

液体130は、反応液140よりも比重が小さいものが好ましい。この場合、液体130中に反応液140を入れた場合に、反応液140の液滴は液体130よりも比重が大きいので、重力の作用によって重力の作用する方向に移動する。また、液体130は、反応液140よりも比重が大きい液体であってもよい。この場合には、反応液140の液滴は液体130よりも比重が小さいので、重力の作用によって重力の作用する方向とは反対方向に移動する。   The liquid 130 preferably has a specific gravity smaller than that of the reaction liquid 140. In this case, when the reaction liquid 140 is put in the liquid 130, the droplet of the reaction liquid 140 has a specific gravity greater than that of the liquid 130, and thus moves in the direction in which gravity acts due to the action of gravity. Further, the liquid 130 may be a liquid having a specific gravity greater than that of the reaction liquid 140. In this case, since the droplet of the reaction liquid 140 has a specific gravity smaller than that of the liquid 130, it moves in the direction opposite to the direction in which the gravity acts due to the action of gravity.

液体130は、アミノ変性シリコーンオイルを含む。ここで、シリコーンとは、主骨格としてシロキサン結合を有するオリゴマー又はポリマーを意味する。本明細書においては、シリコーンのうち熱サイクル処理に使用する温度帯において液体の状態であるものを特にシリコーンオイルと称する。そして、本明細書では、アミノ変性シリコーンオイルは、シリコーンオイルの骨格のいずれかの部位にアミノ基が導入された化学構造を有する種のオイルを指す。   The liquid 130 contains an amino-modified silicone oil. Here, the silicone means an oligomer or polymer having a siloxane bond as a main skeleton. In the present specification, silicone that is in a liquid state in a temperature range used for thermal cycle treatment is particularly referred to as silicone oil. In the present specification, amino-modified silicone oil refers to a kind of oil having a chemical structure in which an amino group is introduced into any part of the skeleton of silicone oil.

本実施形態では、アミノ変性シリコーンオイルは、アミノ基含有量が、0.12重量%以上4.0重量%以下のものを用いる。アミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量は、好ましくは0.23重量%以上4.0重量%以下、より好ましくは0.5重量%以上4.0重量%以下、さらに好ましくは0.82重量%以上4.0重量%以下である。アミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量がこの範囲であれば、上述の液体130におけるアミノ変性シリコーンオイルの含有量で十分な効果を得ることができる。市販されているアミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量の例としては、信越シリコーン社製のKF393(4%)、KF−857(1.77%)、KF859(0.23%)、KF862(0.73%)、KF867(0.82%)、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のTSF4703(0.87%)、TSF4708(0.5%)等が例示できる(括弧内は、アミノ基含有量(質量%)を表す。)。   In the present embodiment, the amino-modified silicone oil having an amino group content of 0.12 wt% or more and 4.0 wt% or less is used. The amino group content of the amino-modified silicone oil is preferably 0.23% by weight to 4.0% by weight, more preferably 0.5% by weight to 4.0% by weight, and even more preferably 0.82% by weight. The content is 4.0% by weight or less. When the amino group content of the amino-modified silicone oil is within this range, a sufficient effect can be obtained with the content of the amino-modified silicone oil in the liquid 130 described above. Examples of the amino group content of commercially available amino-modified silicone oils include KF393 (4%), KF-857 (1.77%), KF859 (0.23%), KF862 (0 .73%), KF867 (0.82%), TSF4703 (0.87%), TSF4708 (0.5%) manufactured by Momentive Performance Materials Japan GK, etc. Represents the group content (mass%).)

ここで、アミノ基含有量とは、アミノ変性シリコーンオイル全量当たりのアミノ基含有量を指し、一般的な分析方法(原子吸光、全窒素分析、NMR等)により窒素の量を求め、アミノ基の分子量(原子量)16を乗じて全アミノ基の重量とし、これをアミノ変性シリコーンオイルの全重量で除することにより、アミノ変性シリコーンオイル全量当たりのアミノ基含有量(重量%)として求めることができる。   Here, the amino group content refers to the amino group content per amino modified silicone oil, and the amount of nitrogen is determined by a general analysis method (atomic absorption, total nitrogen analysis, NMR, etc.). By multiplying the molecular weight (atomic weight) 16 to the weight of all amino groups and dividing this by the total weight of the amino-modified silicone oil, it can be obtained as the amino group content (% by weight) per amino-modified silicone oil. .

液体130は、アミノ変性シリコーンオイルを0.01重量%以上50重量%以下含む。液体130のアミノ変性シリコーンオイルの含有量は、好ましくは0.1重量%以上50重量%以下、より好ましくは1重量%以上50重量%以下、さらに好ましくは5重量%以上50重量%以下、さらに好ましくは20重量%以上50重量%以下である。   The liquid 130 contains 0.01 wt% or more and 50 wt% or less of amino-modified silicone oil. The content of the amino-modified silicone oil in the liquid 130 is preferably 0.1% by weight to 50% by weight, more preferably 1% by weight to 50% by weight, further preferably 5% by weight to 50% by weight, Preferably they are 20 weight% or more and 50 weight% or less.

液体130はアミノ変性シリコーンオイルを0.01重量%以上50重量%以下含む含むが、その他の成分として、アミノ変性シリコーンオイルと混和する(親和性の高い)オイルを含んでもよい。そのようなオイルとしては、例えば、シリコーンオイル、ミネラルオイルを挙げることができる。なお、本明細書においては、石油から精製され、熱サイクル処理に使用する温度帯において液体であるものをミネラルオイルと称する。これらのオイルは熱に対する安定性が高く、例えば粘度が5×10Nsm−2以下の製品も入手しやすいので、昇降型のPCRに好適である。そのようなシリコーンオイルの具体例としては、信越シリコーン社製のKF−96L−0.65cs、KF−96L−1cs、KF−96L−2cs、KF−96L−5cs、東レ・ダウコーニング社製のSH200 C FLUID 5CS、あるいはモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のTSF451−5A、TSF451−10等のジメチルシリコーンオイルが例示される。また、ミネラルオイルとしては、主成分として炭素数14から20程度のアルカンを含有するものが例示される。すなわち、n−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−オクタデカン、n−ノナデカン、n−テトラコサンが例示される。 The liquid 130 contains 0.01% by weight or more and 50% by weight or less of the amino-modified silicone oil, but may contain an oil miscible with the amino-modified silicone oil (high affinity) as another component. Examples of such oil include silicone oil and mineral oil. In addition, in this specification, what is refine | purified from petroleum and is a liquid in the temperature range used for a heat cycle process is called mineral oil. These oils are highly stable against heat, and, for example, products having a viscosity of 5 × 10 3 Nsm −2 or less are easily available, and thus are suitable for elevating PCR. Specific examples of such silicone oil include KF-96L-0.65cs, KF-96L-1cs, KF-96L-2cs, KF-96L-5cs manufactured by Shin-Etsu Silicone, SH200 manufactured by Toray Dow Corning. Examples thereof include dimethyl silicone oils such as C FLUID 5CS or TSF451-5A and TSF451-10 manufactured by Momentive Performance Materials Japan GK. Examples of the mineral oil include those containing alkanes having about 14 to 20 carbon atoms as the main component. That is, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, and n-tetracosane are exemplified.

また、液体130は、アミノ基含有量が、0.12重量%以上4.0重量%以下のアミノ変性シリコーンオイル以外のアミノ変性シリコーンオイルを混合して用いてもよく、そのような例としては、信越シリコーン社製のX22−3820W(0.02%)等(括弧内は、アミノ基含有量(質量%)を表す。)が挙げられる。   The liquid 130 may be used by mixing an amino-modified silicone oil other than an amino-modified silicone oil having an amino group content of 0.12 wt% or more and 4.0 wt% or less. X22-3820W (0.02%) manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. (in parentheses represent amino group content (mass%)).

また、液体130は、アミノ変性シリコーンオイル以外の変性オイル又は変性レジン(本明細書では、使用する温度帯において、単独で固体の状態であるものをレジンということがある。レジンは、オイルに溶解することで、使用する温度帯において液体の状態となり得る。)を含んでもよく、そのような変性オイル又は変性レジンとしては、カルビノール変性シリコーンオイル若しくはそのレジン、カルボキシル変性シリコーンオイル若しくはそのレジン、アミノ変性シリコーンレジン、ポリエーテル変性シリコーンオイル若しくはそのレジン、シラノール変性シリコーンオイル若しくはそのレジン、又はフルオロ変性シリコーンオイル若しくはそのレジンを挙げることができる。具体的な、変性オイル又は変性レジンとしては、例えば、SR1000、SS4230、SS4267、YR3370(以上、Momentive社)などのシリコーンレジン、XS66-C1191(Momentive社)などのフルオロ変性シリコーンレジンを挙げることができる。   In addition, the liquid 130 may be a modified oil or modified resin other than amino-modified silicone oil (in this specification, a resin that is in a solid state alone in a temperature range to be used may be referred to as a resin. The resin is dissolved in oil. Such modified oil or modified resin may include carbinol-modified silicone oil or resin, carboxyl-modified silicone oil or resin, amino Examples thereof include a modified silicone resin, a polyether-modified silicone oil or a resin thereof, a silanol-modified silicone oil or a resin thereof, or a fluoro-modified silicone oil or a resin thereof. Specific examples of the modified oil or modified resin include silicone resins such as SR1000, SS4230, SS4267, YR3370 (above, Momentive), and fluoro-modified silicone resins such as XS66-C1191 (Momentive). .

1.3.作用効果
本実施形態のバイオチップ100によれば、反応液140が容器150の内壁に付着しにくく、反応液140を容器150内で容易に移動させることができる。すなわち、バイオチップ100に反応液140を導入した場合に、反応液140の表面(反応液140と液体130との界面付近)に、アミノ変性シリコーンオイルが配置されやすく、これにより反応液140の周囲に皮膜が形成され、反応液140がいわゆるソフトカプセルに包まれたような状態となる。これにより反応液140に界面活性剤が配合されて反応液140の界面張力が小さくなっている場合でも、容器150の内壁に反応液140が濡れにくくなり、反応液140が内壁に付着しにくくなる。そのため、係るバイオチップ100に反応液140を導入して、例えば、PCRを行う場合に、容器150内での反応液140の移動を円滑に行うことができる。
1.3. Effects According to the biochip 100 of the present embodiment, the reaction solution 140 is less likely to adhere to the inner wall of the container 150, and the reaction solution 140 can be easily moved within the container 150. That is, when the reaction solution 140 is introduced into the biochip 100, amino-modified silicone oil is easily placed on the surface of the reaction solution 140 (near the interface between the reaction solution 140 and the liquid 130). As a result, a film is formed and the reaction solution 140 is in a so-called soft capsule. As a result, even when a surfactant is blended in the reaction solution 140 and the interfacial tension of the reaction solution 140 is reduced, the reaction solution 140 is less likely to get wet on the inner wall of the container 150 and the reaction solution 140 is less likely to adhere to the inner wall. . Therefore, when the reaction solution 140 is introduced into the biochip 100 and, for example, PCR is performed, the reaction solution 140 can be smoothly moved in the container 150.

1.4.反応液
本実施形態のバイオチップ100に、反応液140を導入すれば、例えば、係る反応液によりPCRを好適に実施することができる。なお、反応液140が対象とする反応は特に限定されないが、例えば、核酸増幅反応用であって、核酸増幅反応用試薬を含んでもよく、増幅対象の標的核酸を含んでもよい。
1.4. Reaction Solution If the reaction solution 140 is introduced into the biochip 100 of the present embodiment, for example, PCR can be suitably performed using such a reaction solution. The reaction targeted by the reaction solution 140 is not particularly limited. For example, the reaction solution 140 may be used for a nucleic acid amplification reaction and may include a nucleic acid amplification reaction reagent or a target nucleic acid to be amplified.

標的核酸としては、例えば、血液、尿、唾液、髄液、組織などの検体から調整されたDNA、又は、それらの検体から調製されたRNAを逆転写したcDNAなどが挙げられる。核酸増幅反応用試薬は、標的核酸を増幅するためのプライマー、バッファー、ポリメラーゼ、dNTP、MgCl及び、標的核酸の増幅産物を検出するための蛍光プローブなどを含んでいてもよい。 Examples of the target nucleic acid include DNA prepared from specimens such as blood, urine, saliva, spinal fluid, and tissue, or cDNA obtained by reverse transcription of RNA prepared from these specimens. The reagent for nucleic acid amplification reaction may include a primer for amplifying the target nucleic acid, a buffer, a polymerase, dNTP, MgCl 2 , a fluorescent probe for detecting the amplification product of the target nucleic acid, and the like.

DNAポリメラーゼは特に限定されないが、耐熱性の酵素やPCR用酵素が好ましく、例えば、Taqポリメラーゼ、Tfiポリメラーゼ、Tthポリメラーゼ、あるいはそれらの改良型など、非常に多数の市販品があるが、ホットスタートを行えるDNAポリメラーゼが好ましい。   Although the DNA polymerase is not particularly limited, a thermostable enzyme or a PCR enzyme is preferable. For example, there are a large number of commercially available products such as Taq polymerase, Tfi polymerase, Tth polymerase, or improved versions thereof, but hot start is not possible. A DNA polymerase that can be used is preferred.

dNTPや塩の濃度は、用いる酵素について適した濃度にすれば良いが、通常、dNTPを10〜1000μM、好ましくは100〜500μM、Mg2+を1〜100mM、好ましくは5〜10mM、Cl-を1〜2000mM、好ましくは200〜700mM、とすれば良く、総イオン濃度は、特に限定されないが、50mMより高い濃度であってもよく、100mMより高い濃度が好ましく、120mMより高い濃度がより好ましく、150mMより高い濃度がさらに好ましく、200mMより高い濃度がさらに好ましい。上限は、500mM以下が好ましく、300mM以下がより好ましく、200mM以下がさらに好ましい。プライマー用オリゴヌクレオチドは、それぞれ0.1〜10μM、好ましくは0.1〜1μMが用いられる。 The concentration of dNTP or salt may be a concentration suitable for the enzyme to be used. Usually, dNTP is 10 to 1000 μM, preferably 100 to 500 μM, Mg 2+ is 1 to 100 mM, preferably 5 to 10 mM, and Cl − is 1 The total ion concentration is not particularly limited, but may be a concentration higher than 50 mM, a concentration higher than 100 mM is preferable, a concentration higher than 120 mM is more preferable, and 150 mM. Higher concentrations are more preferred, and concentrations greater than 200 mM are more preferred. The upper limit is preferably 500 mM or less, more preferably 300 mM or less, and even more preferably 200 mM or less. The primer oligonucleotide is 0.1 to 10 μM, preferably 0.1 to 1 μM.

反応液140は、界面活性剤を含む。界面活性剤は特に限定されないが、NP40、Triton−X100、Tween20等を例示でき、これらのうちの少なくとも一種であることが好ましい。反応液140が界面活性剤を含むことにより、例えば、上述の酵素を安定化することができ、失活を抑制したり、保存安定性を高めたりすることができる。反応液140における界面活性剤の濃度は特に限定されないが、核酸増幅反応を阻害しない濃度が好ましく、0.001%〜0.1%以下であってもよく、0.002%〜0.02%であることが好ましく、0.005%〜0.01%であることが最も好ましい。界面活性剤は、上述の酵素のストック溶液からの持ち込みであってもよいが、それとは独立に界面活性剤溶液を反応液140に添加してもよい。   The reaction liquid 140 includes a surfactant. Although surfactant is not specifically limited, NP40, Triton-X100, Tween20 etc. can be illustrated and it is preferable that it is at least 1 type of these. By including the surfactant in the reaction solution 140, for example, the above-described enzyme can be stabilized, inactivation can be suppressed, and storage stability can be enhanced. The concentration of the surfactant in the reaction solution 140 is not particularly limited, but a concentration that does not inhibit the nucleic acid amplification reaction is preferable, and may be 0.001% to 0.1% or less, 0.002% to 0.02% It is preferable that it is 0.005%-0.01%. The surfactant may be brought in from the above-mentioned enzyme stock solution, but the surfactant solution may be added to the reaction solution 140 independently.

本実施形態では、反応液140に界面活性剤が配合されているので、反応液140の界面張力は、少なくとも反応液140が純水である場合に比べて小さい。そのため、特に容器150が樹脂(ポリプロピレン等)を含む材質によって形成された場合に、反応液140がより内壁に付着しやすい。しかし、このような場合でも、上述の液体130に含有されるアミノ基が反応液140の周囲に付着して、アミノ変性シリコーンオイルが反応液140の周囲に被膜を形成すると考えられる。これにより、容器150の内壁に反応液140が付着しにくく(濡れにくく)なると考えられる。そのため、係るバイオチップ100に反応液140を導入して、例えば、PCRを行う場合に、容器150内での反応液140の移動を円滑に行うことができる。   In the present embodiment, since a surfactant is blended in the reaction liquid 140, the interfacial tension of the reaction liquid 140 is at least smaller than when the reaction liquid 140 is pure water. Therefore, particularly when the container 150 is formed of a material containing resin (polypropylene or the like), the reaction solution 140 is more likely to adhere to the inner wall. However, even in such a case, it is considered that the amino group contained in the liquid 130 described above adheres to the periphery of the reaction solution 140 and the amino-modified silicone oil forms a film around the reaction solution 140. Thereby, it is considered that the reaction liquid 140 hardly adheres to the inner wall of the container 150 (it is difficult to get wet). Therefore, when the reaction solution 140 is introduced into the biochip 100 and, for example, PCR is performed, the reaction solution 140 can be smoothly moved in the container 150.

2.熱サイクル装置の装置構成
本実施形態では、核酸増幅反応を行うのに用いるバイオチップとして、チューブ型の核酸増幅反応用チューブ100を用いる例を説明する。以下、上記バイオチップ100(以下、核酸増幅反応用チューブ100という。)に適した昇降式核酸増幅反応(PCR)装置(以下、熱サイクル装置とも記す)の一例について、詳細に述べる。
2. Device Configuration of Thermal Cycle Device In this embodiment, an example in which a tube-type nucleic acid amplification reaction tube 100 is used as a biochip used for performing a nucleic acid amplification reaction will be described. Hereinafter, an example of an elevating nucleic acid amplification reaction (PCR) apparatus (hereinafter also referred to as a thermal cycle apparatus) suitable for the biochip 100 (hereinafter referred to as the nucleic acid amplification reaction tube 100) will be described in detail.

図2A及び図2Bは、熱サイクル装置1の一例を示す。図2Aは熱サイクル装置1の蓋50を閉じた状態、図2Bは熱サイクル装置1の蓋50を開けた状態であり、装着部11に核酸増幅反応用チューブ100が装着された状態を表す。図3は、実施形態に係る熱サイクル装置1における本体10の分解斜視図である。図4A及び図4Bは、実施形態に係る熱サイクル装置1における本体10の断面の模式図であり、図2AのA−A線における断面の模式図である。   2A and 2B show an example of the heat cycle apparatus 1. 2A shows a state in which the lid 50 of the heat cycle apparatus 1 is closed, and FIG. 2B shows a state in which the cover 50 of the heat cycle apparatus 1 is opened, and shows a state in which the nucleic acid amplification reaction tube 100 is attached to the attachment portion 11. FIG. 3 is an exploded perspective view of the main body 10 in the heat cycle apparatus 1 according to the embodiment. 4A and 4B are schematic views of a cross section of the main body 10 in the heat cycle apparatus 1 according to the embodiment, and are schematic views of a cross section taken along line AA in FIG. 2A.

熱サイクル装置1は、図2Aに示すように、本体10及び駆動機構20を含む。また、図3に示すように、本体10は、装着部11、第1加熱部12及び第2加熱部13を含む。第1加熱部12と第2加熱部13との間にはスペーサー14が設けられている。本実施形態の本体10においては、第1加熱部12が底板17の側、第2加熱部13が蓋50の側に配置されている。本実施形態の本体10においては、第1加熱部12、第2加熱部13、及びスペーサー14はフランジ16、底板17及び固定板19に固定されている。   The heat cycle apparatus 1 includes a main body 10 and a drive mechanism 20 as shown in FIG. 2A. As shown in FIG. 3, the main body 10 includes a mounting part 11, a first heating part 12, and a second heating part 13. A spacer 14 is provided between the first heating unit 12 and the second heating unit 13. In the main body 10 of the present embodiment, the first heating unit 12 is disposed on the bottom plate 17 side, and the second heating unit 13 is disposed on the lid 50 side. In the main body 10 of the present embodiment, the first heating unit 12, the second heating unit 13, and the spacer 14 are fixed to the flange 16, the bottom plate 17, and the fixing plate 19.

装着部11は、後述する核酸増幅反応用チューブ100を装着する構造である。図2B及び図3に示すように、本実施形態の装着部11は、核酸増幅反応用チューブ100を差し込んで装着するスロット構造であり、第1加熱部12の第1ヒートブロック12b、スペーサー14、及び第2加熱部13の第2ヒートブロック13bを貫通する穴に核酸増幅反応用チューブ100を差し込む構造となっている。装着部11の数は複数であってもよく、図2Bの例では、20個の装着部11が本体10に設けられている。   The mounting portion 11 has a structure for mounting a nucleic acid amplification reaction tube 100 described later. As shown in FIGS. 2B and 3, the mounting unit 11 of the present embodiment has a slot structure in which the nucleic acid amplification reaction tube 100 is inserted and mounted. The first heat block 12 b of the first heating unit 12, the spacer 14, The nucleic acid amplification reaction tube 100 is inserted into a hole penetrating the second heat block 13b of the second heating unit 13. The number of mounting parts 11 may be plural, and in the example of FIG. 2B, 20 mounting parts 11 are provided in the main body 10.

熱サイクル装置1は、核酸増幅反応用チューブ100を第1加熱部12及び第2加熱部13に対して所定の位置に保持する構造を含む。より具体的には、図4A及び図4Bに示すように、後述する核酸増幅反応用チューブ100を構成する流路110の、第1領域111を第1加熱部12によって、第2領域112を第2加熱部13によって、加熱できる。本実施形態においては核酸増幅反応用チューブ100の位置を定める構造は底板17であり、図4Aに示すように、核酸増幅反応用チューブ100を底板17に接触する位置まで差し込むことで、第1加熱部12及び第2加熱部13に対して核酸増幅反応用チューブ100を所定の位置に保持できる。   The heat cycle apparatus 1 includes a structure that holds the nucleic acid amplification reaction tube 100 at a predetermined position with respect to the first heating unit 12 and the second heating unit 13. More specifically, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the first region 111 of the flow path 110 constituting the later-described nucleic acid amplification reaction tube 100 is replaced by the first heating unit 12 and the second region 112 is replaced by the first region. Heating can be performed by the two heating unit 13. In this embodiment, the structure that determines the position of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is the bottom plate 17. As shown in FIG. 4A, the first heating is performed by inserting the nucleic acid amplification reaction tube 100 to a position where it contacts the bottom plate 17. The nucleic acid amplification reaction tube 100 can be held at a predetermined position with respect to the unit 12 and the second heating unit 13.

第1加熱部12は、装着部11に核酸増幅反応用チューブ100を装着した場合に、核酸増幅反応用チューブ100の第1領域111を第1温度に加熱する。図4Aに示す例では、第1加熱部12は本体10において、核酸増幅反応用チューブ100の第1領域111を加熱する位置に配置されている。   When the nucleic acid amplification reaction tube 100 is attached to the attachment unit 11, the first heating unit 12 heats the first region 111 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 to the first temperature. In the example shown in FIG. 4A, the first heating unit 12 is disposed in the main body 10 at a position where the first region 111 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is heated.

第1加熱部12は、熱を発生させる機構と、発生した熱を核酸増幅反応用チューブ100に伝える部材とを含んでもよい。図3に示す例では、第1加熱部12は第1ヒーター12a及び第1ヒートブロック12bを含む。本実施形態においては、第1ヒーター12aはカートリッジヒーターであり、導線15によって図示しない外部電源に接続されている。第1ヒーター12aは第1ヒートブロック12bに挿入されており、第1ヒーター12aが発熱することで第1ヒートブロック12bが加熱される。第1ヒートブロック12bは、第1ヒーター12aから発生した熱を核酸増幅反応用チューブ100に伝える部材である。本実施形態においてはアルミニウム製のブロックである。   The first heating unit 12 may include a mechanism that generates heat and a member that transmits the generated heat to the nucleic acid amplification reaction tube 100. In the example illustrated in FIG. 3, the first heating unit 12 includes a first heater 12a and a first heat block 12b. In the present embodiment, the first heater 12 a is a cartridge heater, and is connected to an external power source (not shown) by a conducting wire 15. The first heater 12a is inserted into the first heat block 12b, and the first heat block 12b is heated when the first heater 12a generates heat. The first heat block 12 b is a member that transfers heat generated from the first heater 12 a to the nucleic acid amplification reaction tube 100. In this embodiment, it is an aluminum block.

第2加熱部13は、装着部11に核酸増幅反応用チューブ100を装着した場合に、核酸増幅反応用チューブ100の第2領域112を、第1温度とは異なる第2温度に加熱する。図4Aに示す例では、第2加熱部13は本体10において、核酸増幅反応用チューブ100の第2領域112を加熱する位置に配置されている。図3に示すように、第2加熱部13は、第2ヒーター13a及び第2ヒートブロック13bを含む。第2加熱部13は、加熱する核酸増幅反応用チューブ100の領域及び加熱する温度が第1加熱部12と異なる以外は、第1加熱部12と同様である。   When the nucleic acid amplification reaction tube 100 is attached to the attachment unit 11, the second heating unit 13 heats the second region 112 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 to a second temperature different from the first temperature. In the example illustrated in FIG. 4A, the second heating unit 13 is disposed in the main body 10 at a position where the second region 112 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is heated. As shown in FIG. 3, the second heating unit 13 includes a second heater 13a and a second heat block 13b. The second heating unit 13 is the same as the first heating unit 12 except that the region of the nucleic acid amplification reaction tube 100 to be heated and the heating temperature are different from those of the first heating unit 12.

本実施形態においては、第1加熱部12及び第2加熱部13の温度は、図示しない温度センサー及び後述する制御部によって制御される。第1加熱部12及び第2加熱部13の温度は、核酸増幅反応用チューブ100が所望の温度に加熱されるように設定されることが好ましい。本実施形態においては、第1加熱部12を第1温度に、第2加熱部13を第2温度に制御することで、核酸増幅反応用チューブ100の第1領域111を第1温度に、第2領域112を第2温度に加熱できる。本実施形態における温度センサーは熱電対である。   In this embodiment, the temperature of the 1st heating part 12 and the 2nd heating part 13 is controlled by the temperature sensor which is not shown in figure and the control part mentioned later. The temperatures of the first heating unit 12 and the second heating unit 13 are preferably set so that the nucleic acid amplification reaction tube 100 is heated to a desired temperature. In this embodiment, by controlling the first heating unit 12 to the first temperature and the second heating unit 13 to the second temperature, the first region 111 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is set to the first temperature. Two regions 112 can be heated to a second temperature. The temperature sensor in this embodiment is a thermocouple.

駆動機構20は、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13を駆動する機構である。本実施形態においては、駆動機構20は図示しないモーター及び駆動軸を含み、駆動軸と本体10のフランジ16とが接続されている。本実施形態における駆動軸は、装着部11の長手方向に対して垂直に設けられており、モーターを動作させると駆動軸を回転の軸として本体10が回転する。   The drive mechanism 20 is a mechanism that drives the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13. In the present embodiment, the drive mechanism 20 includes a motor and a drive shaft (not shown), and the drive shaft and the flange 16 of the main body 10 are connected. The drive shaft in the present embodiment is provided perpendicular to the longitudinal direction of the mounting portion 11, and when the motor is operated, the main body 10 rotates using the drive shaft as a rotation axis.

本実施形態の熱サイクル装置1は、図示しない制御部を含む。制御部は、後述する第1温度、第2温度、第1時間、第2時間、及び熱サイクルのサイクル数のうち、少なくとも1つを制御する。制御部が第1時間又は第2時間を制御する場合には、制御部は駆動機構20の動作を制御することによって、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13が所定の配置に保持される時間を制御する。制御部は、制御する項目ごとに異なる機構を設けても、全項目を一括して制御するものであってもよいが、本実施形態の熱サイクル装置1における制御部は電子制御であり、上記項目を全て制御する。本実施形態の制御部は図示しないCPU等のプロセッサー、及び、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置を含む。記憶装置には上記各項目を制御するための各種プログラム、データ等が記憶されている。また、記憶装置は各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。   The thermal cycle apparatus 1 of the present embodiment includes a control unit (not shown). The control unit controls at least one of a first temperature, a second temperature, a first time, a second time, and a heat cycle number, which will be described later. When the control unit controls the first time or the second time, the control unit controls the operation of the drive mechanism 20 so that the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are arranged in a predetermined manner. To control the time held in The control unit may be provided with a different mechanism for each item to be controlled, or may control all items at once. However, the control unit in the heat cycle apparatus 1 of the present embodiment is electronically controlled. Control all items. The control unit of the present embodiment includes a processor such as a CPU (not shown) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The storage device stores various programs and data for controlling the above items. The storage device also has a work area for temporarily storing in-process data and processing results of various processes.

本実施形態の本体10は、図3及び図4Aの例に示すように、第1加熱部12と第2加熱部13との間にスペーサー14が設けられている。本実施形態のスペーサー14は、第1加熱部12又は第2加熱部13を保持する部材である。本実施形態においては、スペーサー14は断熱材であり、図4Aの例においては、装着部11はスペーサー14を貫通している。   As shown in the example of FIGS. 3 and 4A, the main body 10 of the present embodiment is provided with a spacer 14 between the first heating unit 12 and the second heating unit 13. The spacer 14 of the present embodiment is a member that holds the first heating unit 12 or the second heating unit 13. In the present embodiment, the spacer 14 is a heat insulating material, and the mounting portion 11 penetrates the spacer 14 in the example of FIG. 4A.

本実施形態の本体10は、固定板19を含む。固定板19は、装着部11、第1加熱部12及び第2加熱部13を保持する部材である。図2B及び図3に示す例においては、2枚の固定板19がフランジ16に嵌め合わされており、第1加熱部12、第2加熱部13及び底板17が固定されている。   The main body 10 of the present embodiment includes a fixing plate 19. The fixed plate 19 is a member that holds the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13. In the example shown in FIGS. 2B and 3, two fixing plates 19 are fitted to the flange 16, and the first heating unit 12, the second heating unit 13, and the bottom plate 17 are fixed.

本実施形態の熱サイクル装置1は、蓋50を含む。図2A及び図4Aの例では、装着部11は蓋50によって覆われている。蓋50は、固定部51によって本体10に固定されてもよい。本実施形態においては、固定部51は磁石である。図2B及び図3の例に示すように、本体10の蓋50の接触する面には磁石が設けられている。図2B及び図3には示されていないが、蓋50にも、本体10の磁石が接触する位置に磁石が設けられており、蓋50で装着部11を覆うと、磁力によって蓋50が本体10に固定される。なお、固定板19、底板17、蓋50、フランジ16は断熱材を用いて形成されることが好ましい。   The thermal cycle device 1 according to the present embodiment includes a lid 50. In the example of FIGS. 2A and 4A, the mounting portion 11 is covered with a lid 50. The lid 50 may be fixed to the main body 10 by the fixing portion 51. In the present embodiment, the fixing part 51 is a magnet. As shown in the example of FIGS. 2B and 3, a magnet is provided on the surface of the main body 10 that contacts the lid 50. Although not shown in FIG. 2B and FIG. 3, the lid 50 is also provided with a magnet at a position where the magnet of the main body 10 comes into contact. 10 is fixed. The fixing plate 19, the bottom plate 17, the lid 50, and the flange 16 are preferably formed using a heat insulating material.

3.熱サイクル装置を用いた熱サイクル処理
図4A及び図4Bは、熱サイクル装置1の、図2AのA−A線における断面を模式的に示す断面図である。図4A及び図4Bは、熱サイクル装置1に核酸増幅反応用チューブ100が装着された状態を示す。図4Aは第1配置、図4Bは第2配置を示す。図5は、実施形態における熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理の手順を表すフローチャートである。以下では、実施形態に係る核酸増幅反応用チューブ100について説明し、次に、核酸増幅反応用チューブ100を用いた場合の、実施形態に係る熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理について説明する。
3. Thermal Cycle Processing Using Thermal Cycle Device FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views schematically showing a cross section of the thermal cycle device 1 taken along line AA in FIG. 2A. 4A and 4B show a state in which the nucleic acid amplification reaction tube 100 is attached to the heat cycle apparatus 1. 4A shows a first arrangement and FIG. 4B shows a second arrangement. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the heat cycle process using the heat cycle apparatus 1 in the embodiment. Hereinafter, the nucleic acid amplification reaction tube 100 according to the embodiment will be described, and then, thermal cycle processing using the heat cycle apparatus 1 according to the embodiment when the nucleic acid amplification reaction tube 100 is used will be described.

図1の例に示すように、実施形態に係る核酸増幅反応用チューブ100は流路110及び封止部120を含む。流路110には、反応液140と、反応液140よりも比重が小さく、かつ、反応液140とは混和しない液体130とが充填され、封止部120によって封止されている。図1の例では、核酸増幅反応用チューブ100の外形は円柱状であり、中心軸方向(図1における上下方向)に流路110が形成されている。流路110の形状は、流路110の長手方向に対して垂直な方向の断面、すなわち流路110のある領域における反応液140が移動する方向に対して垂直な断面(これを流路110の「断面」とする)が円形の筒状である。したがって、本実施形態の核酸増幅反応用チューブ100においては、流路110の対向する内壁は、流路110の断面の直径を構成する流路110の壁面上の2点を含む領域であり、対向する内壁に沿って反応液140が流路110の長手方向に移動する。   As shown in the example of FIG. 1, the nucleic acid amplification reaction tube 100 according to the embodiment includes a flow path 110 and a sealing portion 120. The flow path 110 is filled with the reaction solution 140 and a liquid 130 having a specific gravity smaller than that of the reaction solution 140 and immiscible with the reaction solution 140, and is sealed by the sealing portion 120. In the example of FIG. 1, the outer shape of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is cylindrical, and a flow path 110 is formed in the central axis direction (vertical direction in FIG. 1). The shape of the flow path 110 is a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the flow path 110, that is, a cross section perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves in a region of the flow path 110 (this is the cross section of the flow path 110 “Cross section”) is a circular cylinder. Therefore, in the nucleic acid amplification reaction tube 100 of the present embodiment, the opposing inner wall of the flow channel 110 is a region including two points on the wall surface of the flow channel 110 constituting the diameter of the cross section of the flow channel 110, The reaction solution 140 moves in the longitudinal direction of the flow path 110 along the inner wall.

核酸増幅反応用チューブ100の第1領域111は、第1加熱部12によって第1温度に加熱される、流路110の一部の領域である。第2領域112は、第2加熱部13によって第2温度に加熱される、第1領域111とは異なる流路110の一部の領域である。本実施形態の核酸増幅反応用チューブ100においては、第1領域111は、流路110の長手方向における一方の端部を含む領域であり、第2領域112は、流路110の長手方向における他方の端部を含む領域である。図4A及び図4Bに示す例では、流路110の封止部120側の端部を含む点線で囲まれた領域が第2領域112であり、封止部120から遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第1領域111である。   The first region 111 of the nucleic acid amplification reaction tube 100 is a partial region of the flow path 110 that is heated to the first temperature by the first heating unit 12. The second region 112 is a partial region of the flow path 110 that is heated to the second temperature by the second heating unit 13 and is different from the first region 111. In the nucleic acid amplification reaction tube 100 of the present embodiment, the first region 111 is a region including one end in the longitudinal direction of the flow channel 110, and the second region 112 is the other in the longitudinal direction of the flow channel 110. It is an area | region including the edge part. In the example shown in FIGS. 4A and 4B, a region surrounded by a dotted line including the end portion on the sealing portion 120 side of the flow path 110 is the second region 112 and includes an end portion on the side far from the sealing portion 120. A region surrounded by a dotted line is a first region 111.

図1に示すように、流路110は、液体130と、反応液の液滴140とを含む。液体130と反応液140は、上述のバイオチップの記載に従って準備される。   As shown in FIG. 1, the flow path 110 includes a liquid 130 and reaction liquid droplets 140. The liquid 130 and the reaction liquid 140 are prepared according to the description of the biochip described above.

以下、図4A及び図4Bを参照しながら、実施形態に係る熱サイクル装置1を用いた熱サイクル処理を説明する。図4A及び図4Bにおいては、矢印gの方向(図における下方向)が重力の作用する方向である。本実施形態においては、熱サイクル処理の例としてシャトルPCR(2段階温度PCR)を行う場合を説明する。なお、以下に説明する各工程は熱サイクル処理の一例を示すものである。必要に応じて工程の順序を入れ替えたり、2以上の工程を連続的にあるいは並行して行ったり、工程を追加したりしてもよい。   Hereinafter, the thermal cycle process using the thermal cycle apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. 4A and 4B, the direction of the arrow g (the downward direction in the figure) is the direction in which gravity acts. In the present embodiment, a case where shuttle PCR (two-stage temperature PCR) is performed will be described as an example of thermal cycle processing. In addition, each process demonstrated below shows an example of a heat cycle process. If necessary, the order of processes may be changed, two or more processes may be performed continuously or in parallel, or processes may be added.

シャトルPCRは、高温と低温の2段階の温度処理を繰り返し反応液に施すことにより、反応液中の核酸を増幅させる手法である。高温の処理においては2本鎖DNAの解離が、低温の処理においてはアニーリング(プライマーが1本鎖DNAに結合する反応)及び伸長反応(プライマーを始点としてDNAの相補鎖が形成される反応)が起こる。   Shuttle PCR is a technique for amplifying nucleic acids in a reaction solution by repeatedly applying a two-step temperature treatment of high temperature and low temperature to the reaction solution. Dissociation of double-stranded DNA occurs during high-temperature treatment, and annealing (reaction where the primer binds to single-stranded DNA) and extension reaction (reaction in which a complementary strand of DNA is formed starting from the primer) are performed during low-temperature treatment. Occur.

一般に、シャトルPCRにおける高温は80℃から100℃の間の温度、低温は50℃から70℃の間の温度である。各温度における処理は所定時間行われ、高温に保持する時間は低温に保持する時間よりも短いことが一般的である。例えば、高温が1秒から10秒程度、低温が10秒から60秒程度としてもよく、反応の条件によってはこれよりも長い時間であってもよい。   Generally, the high temperature in shuttle PCR is a temperature between 80 ° C. and 100 ° C., and the low temperature is a temperature between 50 ° C. and 70 ° C. The treatment at each temperature is performed for a predetermined time, and the time for keeping at a high temperature is generally shorter than the time for keeping at a low temperature. For example, the high temperature may be about 1 to 10 seconds, and the low temperature may be about 10 to 60 seconds. Depending on the reaction conditions, the time may be longer.

なお、使用する試薬の種類や量によって、適切な時間、温度及びサイクル数(高温と低温を繰り返す回数)は異なるので、試薬の種類や反応液140の量を考慮して適切なプロトコルを決定した上で反応を行うことが好ましい。   The appropriate time, temperature, and number of cycles (the number of repetitions of high temperature and low temperature) differ depending on the type and amount of reagent used, so an appropriate protocol was determined in consideration of the type of reagent and the amount of reaction solution 140. It is preferred to carry out the reaction above.

まず、本実施形態に係るバイオチップ100を、装着部11に装着する(ステップS101)。本実施形態では、気体130が充填された流路110に反応液140を導入後、蓋体120によって封止されたバイオチップ100を装着部11に装着する。反応液140の導入は、マイクロピペットやインクジェット方式の分注装置等を用いて行うことができる。装着部11にバイオチップ100を装着した状態においては、第1加熱部12は第1領域111を、第2加熱部13は第2領域112を、それぞれ含む位置においてバイオチップ100に接している。本実施形態においては、図4A及び図4Bに示すようにバイオチップ100を底板17に接触するように装着することで、第1加熱部12及び第2加熱部13に対してバイオチップ100を所定の位置に保持できる。   First, the biochip 100 according to the present embodiment is mounted on the mounting unit 11 (step S101). In this embodiment, after introducing the reaction solution 140 into the flow path 110 filled with the gas 130, the biochip 100 sealed with the lid 120 is attached to the attachment portion 11. The reaction solution 140 can be introduced using a micropipette, an ink jet type dispensing device, or the like. In a state where the biochip 100 is mounted on the mounting unit 11, the first heating unit 12 is in contact with the biochip 100 at a position including the first region 111 and the second heating unit 13 includes the second region 112. In this embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the biochip 100 is attached to the first heating unit 12 and the second heating unit 13 by attaching the biochip 100 so as to contact the bottom plate 17. Can be held in the position.

本実施形態においては、ステップS101における装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13、の配置は第1配置である。図4Aに示すように、第1配置は、第1領域111が第2領域112よりも鉛直方向下となる配置であり、本実施形態では、バイオチップ100の第1領域111を、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置させる配置である。したがって、第1領域111は、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13が所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する流路110の一部の領域である。第1配置においては、重力の作用する方向における流路110の最下部に第1領域111が位置しているので、気体130よりも比重の大きい反応液140は、第1領域111に位置している。本実施形態においては、装着部11にバイオチップ100を装着したら、蓋50によって装着部11を覆い、熱サイクル装置1を作動させる。本実施形態においては、熱サイクル装置1を作動させると、ステップS102及びステップS103が開始される。   In this embodiment, arrangement | positioning of the mounting part 11, the 1st heating part 12, and the 2nd heating part 13 in step S101 is a 1st arrangement. As shown in FIG. 4A, the first arrangement is an arrangement in which the first region 111 is vertically lower than the second region 112. In the present embodiment, the first region 111 of the biochip 100 is moved by the action of gravity. It is the arrangement that is positioned at the lowermost part of the flow path 110 in the direction to be. Therefore, the first region 111 is the flow channel 110 located at the lowermost portion of the flow channel 110 in the direction in which gravity acts when the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are in a predetermined arrangement. It is a part of the area. In the first arrangement, since the first region 111 is located at the lowermost part of the flow path 110 in the direction in which gravity acts, the reaction liquid 140 having a specific gravity greater than that of the gas 130 is located in the first region 111. Yes. In the present embodiment, when the biochip 100 is mounted on the mounting unit 11, the mounting unit 11 is covered with the lid 50, and the heat cycle apparatus 1 is operated. In the present embodiment, when the heat cycle apparatus 1 is operated, step S102 and step S103 are started.

ステップS102では、第1加熱部12及び第2加熱部13によりバイオチップ100を加熱する。第1加熱部12と第2加熱部13とは、バイオチップ100の異なる領域を異なる温度に加熱する。すなわち、第1加熱部12は第1領域111を第1温度に加熱し、第2加熱部13は第2領域112を第2温度に加熱する。これにより、流路110の第1領域111と第2領域112との間には、第1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。本実施形態においては、第1温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち相対的に高い温度であり、第2温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち、相対的に低い温度である。したがって本実施形態のステップS102においては、第1領域111から第2領域112へ向けて温度が低くなる温度勾配が形成される。本実施形態の熱サイクル処理はシャトルPCRであるので、第1温度は2本鎖DNAの解離に適した温度、第2温度はアニーリング及び伸長反応に適した温度とすることが好ましい。   In step S <b> 102, the biochip 100 is heated by the first heating unit 12 and the second heating unit 13. The first heating unit 12 and the second heating unit 13 heat different regions of the biochip 100 to different temperatures. That is, the first heating unit 12 heats the first region 111 to the first temperature, and the second heating unit 13 heats the second region 112 to the second temperature. Thereby, a temperature gradient in which the temperature gradually changes between the first temperature and the second temperature is formed between the first region 111 and the second region 112 of the flow path 110. In the present embodiment, the first temperature is a relatively high temperature among the temperatures suitable for the target reaction in the thermal cycle process, and the second temperature is a temperature suitable for the target reaction in the thermal cycle process. Of these, the temperature is relatively low. Therefore, in step S102 of the present embodiment, a temperature gradient is formed in which the temperature decreases from the first region 111 toward the second region 112. Since the thermal cycle treatment of this embodiment is shuttle PCR, it is preferable that the first temperature is a temperature suitable for dissociation of double-stranded DNA, and the second temperature is a temperature suitable for annealing and extension reaction.

ステップS102における、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置は第1配置であるので、ステップS102においてバイオチップ100を加熱すると、反応液140は第1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140に対して第1温度における反応が行われる。   Since the placement unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are arranged in the first arrangement in step S102, when the biochip 100 is heated in step S102, the reaction solution 140 is heated to the first temperature. . Therefore, in step S102, the reaction solution 140 is reacted at the first temperature.

ステップS103では、第1配置において、第1時間が経過したか否かを判定する。本実施形態においては、判定は図示しない制御部によって行われる。第1時間は、第1配置に装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13を保持する時間である。本実施形態において、ステップS101での装着に続いてステップS103が行われる場合、すなわち1回目のステップS103が行われる場合には、熱サイクル装置1を作動させてからの時間が第1時間に達したか否かが判定される。第1配置においては、反応液140は第1温度に加熱されるので、第1時間は、目的とする反応において反応液140を第1温度で反応させる時間とすることが好ましい。本実施形態においては、2本鎖DNAの解離に必要な時間とすることが好ましい。   In step S103, it is determined whether or not the first time has elapsed in the first arrangement. In this embodiment, the determination is performed by a control unit (not shown). The first time is a time for holding the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 in the first arrangement. In the present embodiment, when step S103 is performed following the mounting in step S101, that is, when the first step S103 is performed, the time since the heat cycle device 1 is operated reaches the first time. It is determined whether or not. In the first arrangement, since the reaction solution 140 is heated to the first temperature, the first time is preferably set to a time for causing the reaction solution 140 to react at the first temperature in the intended reaction. In this embodiment, it is preferable to set the time required for dissociation of double-stranded DNA.

ステップS103において、第1時間が経過したと判定した場合(yes)は、ステップS104へ進む。第1時間が経過していないと判定した場合(no)は、ステップS103が繰り返される。   If it is determined in step S103 that the first time has elapsed (yes), the process proceeds to step S104. If it is determined that the first time has not elapsed (no), step S103 is repeated.

ステップS104では、駆動機構20によって本体10を駆動し、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置を第1配置から第2配置へ切換える。第2配置は、第2領域112が第1領域111よりも鉛直方向下となる配置であり、本実施形態では、第2領域112を重力の作用する方向において流路110の最下部に位置させる配置である。換言すると、第2領域112は、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13が、第1配置とは異なる所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する領域である。   In step S104, the main body 10 is driven by the drive mechanism 20, and the arrangement of the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 is switched from the first arrangement to the second arrangement. The second arrangement is an arrangement in which the second region 112 is vertically lower than the first region 111. In the present embodiment, the second region 112 is positioned at the lowermost part of the flow path 110 in the direction in which gravity acts. Arrangement. In other words, the second region 112 includes the flow path 110 in the direction in which gravity acts when the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are in a predetermined arrangement different from the first arrangement. This is the area located at the bottom.

本実施形態のステップS104では、図4Aの状態から、図4Bの状態へと装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置を切換える。本実施形態の熱サイクル装置1においては、制御部の制御によって駆動機構20が本体10を回転駆動する。駆動軸を回転の軸として、モーターによってフランジ16を回転駆動すると、フランジ16に固定されている装着部11、第1加熱部12及び第2加熱部13が回転される。駆動軸は装着部11の長手方向に対して垂直な方向の軸であるので、モーターの動作によって駆動軸が回転すると、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13が回転される。図4A及び図4Bに示す例では、本体10を180°回転させる。これにより、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第1配置から第2配置へ切換えられる。   In step S104 of the present embodiment, the placement of the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 is switched from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B. In the heat cycle apparatus 1 of the present embodiment, the drive mechanism 20 rotationally drives the main body 10 under the control of the control unit. When the flange 16 is rotationally driven by a motor using the drive shaft as a rotation axis, the mounting portion 11, the first heating portion 12 and the second heating portion 13 fixed to the flange 16 are rotated. Since the drive shaft is an axis perpendicular to the longitudinal direction of the mounting portion 11, when the drive shaft is rotated by the operation of the motor, the mounting portion 11, the first heating portion 12, and the second heating portion 13 are rotated. . In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the main body 10 is rotated 180 degrees. Thereby, arrangement | positioning of the mounting part 11, the 1st heating part 12, and the 2nd heating part 13 is switched from 1st arrangement | positioning to 2nd arrangement | positioning.

ステップS104においては、第1領域111と第2領域112との重力の作用する方向における位置関係が第1配置とは逆になるので、反応液140は重力の作用によって第1領域111から第2領域112へと移動する。装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第2配置に達した場合に、制御部が駆動機構20の動作を停止すると、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第2配置に保持される。装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第2配置に達したら、ステップS105が開始される。   In step S104, since the positional relationship between the first region 111 and the second region 112 in the direction in which gravity acts is opposite to that in the first arrangement, the reaction solution 140 is moved from the first region 111 to the second region by the action of gravity. Move to region 112. When the placement of the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 reaches the second configuration, when the control unit stops the operation of the driving mechanism 20, the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are stopped. The arrangement of the two heating units 13 is held in the second arrangement. When the placement of the mounting portion 11, the first heating portion 12, and the second heating portion 13 reaches the second placement, Step S105 is started.

ステップS105では、第2配置において、第2時間が経過したか否かを判定する。第2時間は、第2配置に装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13を保持する時間である。本実施形態においては、第2領域112はステップS102において第2温度に加熱されているので、本実施形態のステップS105においては、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第2配置に達してからの時間が第2時間に達したか否かが判定される。第2配置においては、反応液140は第2領域112に保持されるので、本体10が第2配置に保持されている時間、反応液140は第2温度に加熱される。したがって、第2時間は、目的とする反応において、反応液140を第2温度に加熱する時間とすることが好ましい。本実施形態においては、アニーリングと伸長反応に必要な時間とすることが好ましい。   In step S105, it is determined whether the second time has elapsed in the second arrangement. The second time is a time for holding the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 in the second arrangement. In the present embodiment, since the second region 112 is heated to the second temperature in step S102, the placement unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are arranged in step S105 of the present embodiment. It is determined whether or not the time since the second arrangement has reached the second arrangement has reached the second time. In the second arrangement, since the reaction liquid 140 is held in the second region 112, the reaction liquid 140 is heated to the second temperature for the time that the main body 10 is held in the second arrangement. Therefore, the second time is preferably a time for heating the reaction liquid 140 to the second temperature in the target reaction. In the present embodiment, it is preferable to set the time required for annealing and extension reaction.

ステップS105において、第2時間が経過したと判定した場合(yes)は、ステップS106へ進む。第2時間が経過していないと判定した場合(no)は、ステップS105が繰り返される。   If it is determined in step S105 that the second time has elapsed (yes), the process proceeds to step S106. If it is determined that the second time has not elapsed (no), step S105 is repeated.

ステップS106では、熱サイクルの回数が所定のサイクル数に達したか否かを判定する。具体的には、ステップS103からステップS105までの手順が、所定回数完了したか否かを判定する。本実施形態においては、ステップS103及びステップS105が完了した回数は、「yes」と判定された回数で判定される。ステップS103からステップS105までが1回行われると、反応液140に熱サイクルが1サイクル施されるので、ステップS103からステップS105が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数とすることができる。したがって、ステップS106により、目的とする反応に必要な回数の熱サイクルが施されたか否かを判定できる。   In step S106, it is determined whether the number of thermal cycles has reached a predetermined number of cycles. Specifically, it is determined whether or not the procedure from step S103 to step S105 has been completed a predetermined number of times. In the present embodiment, the number of times step S103 and step S105 are completed is determined by the number of times determined as “yes”. When Step S103 to Step S105 are performed once, the reaction solution 140 is subjected to one thermal cycle. Therefore, the number of times Step S103 to Step S105 is performed can be set as the number of thermal cycles. Therefore, it can be determined by step S106 whether or not the number of thermal cycles necessary for the target reaction has been performed.

ステップS106において、熱サイクルが予定のサイクル数行われた(yes)と判定した場合には、処理を完了する(END)。熱サイクルが予定のサイクル数行われていない(no)と判定した場合には、ステップS107へ移行する。   If it is determined in step S106 that the thermal cycle has been performed for the predetermined number of cycles (yes), the processing is completed (END). When it is determined that the thermal cycle is not performed for the predetermined number of cycles (no), the process proceeds to step S107.

ステップS107では、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置を、第2配置から第1配置へ切換える。駆動機構20によって本体10を駆動することで、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置を第1配置とすることができる。装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第1配置に達したら、ステップS103が開始される。   In step S107, the arrangement of the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 is switched from the second arrangement to the first arrangement. By driving the main body 10 by the drive mechanism 20, the placement of the mounting portion 11, the first heating portion 12, and the second heating portion 13 can be set to the first placement. When the placement of the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 reaches the first placement, step S103 is started.

ステップS107に続いてステップS103が行われる場合、すなわち2回目以降のステップS103においては、装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13の配置が第1配置に達してからの時間が第1時間に達したか否かが判定される。   When step S103 is performed subsequent to step S107, that is, in the second and subsequent steps S103, the time after the placement of the mounting portion 11, the first heating portion 12, and the second heating portion 13 reaches the first placement. It is determined whether or not the first time has been reached.

駆動機構20によって装着部11、第1加熱部12並びに第2加熱部13を回転させる方向は、ステップS104における回転と、ステップS107における回転とで、反対方向であることが好ましい。これにより、回転によって導線15などの配線に生じた捩れを解消できるので、配線の劣化を抑制できる。回転の方向は、駆動機構20による1回の動作毎に反転させることが好ましい。これにより、同方向への回転を複数回連続して行う場合と比較して、配線が捩れる程度を軽減できる。   The direction in which the mounting unit 11, the first heating unit 12, and the second heating unit 13 are rotated by the drive mechanism 20 is preferably opposite to the rotation in step S104 and the rotation in step S107. Thereby, since the twist produced in wiring, such as the conducting wire 15, by rotation, can be eliminated, deterioration of wiring can be suppressed. The direction of rotation is preferably reversed every time the drive mechanism 20 operates. Thereby, compared with the case where rotation in the same direction is continuously performed a plurality of times, the degree of twisting of the wiring can be reduced.

本実施形態のバイオチップ100を、上記PCRに用いれば、応液140が容器150の内壁に付着しにくく、反応液140を容器150内で容易に移動させることができるので、非常に円滑に反応液140を流路110内で移動させることができ、高速なPCRを行うことができる。   If the biochip 100 of this embodiment is used for the PCR, the reaction solution 140 is less likely to adhere to the inner wall of the container 150, and the reaction solution 140 can be easily moved within the container 150, so that the reaction is very smooth. The liquid 140 can be moved in the channel 110, and high-speed PCR can be performed.

なお、ここでは本実施形態のバイオチップ100の使用例として、PCRを例示した。しかし、本発明は、界面活性剤を含む水溶液が容器内で移動する構成であって、容器と、水溶液とは比重が異なり水溶液とは混和しない液体と、を含み、液体が、アミノ変性シリコーンオイルを5体積%以上含み、液体におけるアミノ基含有量が、0.164%以上であれば、バイオチップや、PCRに限らず、種々の態様の液体入り容器や、処理操作系に適用可能であることは、容易に理解されよう。   Here, PCR is exemplified as an example of use of the biochip 100 of the present embodiment. However, the present invention has a configuration in which an aqueous solution containing a surfactant moves in a container, and includes a container and a liquid having a specific gravity different from that of the aqueous solution and immiscible with the aqueous solution, and the liquid is an amino-modified silicone oil. If the amino group content in the liquid is 0.164% or more, it is applicable not only to biochips and PCR, but also to various types of liquid containers and processing operation systems. That will be easily understood.

4.実験例
以下、本発明を実験例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
4). Experimental Examples Hereinafter, the present invention will be described more specifically with experimental examples, but the present invention is not limited to these experimental examples.

4.1.界面活性剤溶液の作成
純水及び市販の界面活性剤(NP40)(ロシュ社製)を用いて、0.02質量%の濃度の界面活性剤溶液を作成した。
4.1. Preparation of Surfactant Solution A surfactant solution having a concentration of 0.02% by mass was prepared using pure water and a commercially available surfactant (NP40) (Roche).

4.2.オイルの作成
ポリプロピレンチューブに液体(アミノ変性シリコーンオイル及びシリコーンオイルの混合物)を充填した(上記バイオチップ100に相当する。)。表1に、使用したアミノ変性シリコーンオイルの種類、そのアミノ基含有量、及びその粘度を示す。
4.2. Preparation of oil A polypropylene tube was filled with a liquid (a mixture of amino-modified silicone oil and silicone oil) (corresponding to the biochip 100). Table 1 shows the type of amino-modified silicone oil used, its amino group content, and its viscosity.

Figure 2018046786
Figure 2018046786

表1におけるアミノ変性シリコーンオイルは、以下の通りである。
・KF8005、KF859、KF867、KF857、KF393、X−22−3820W:信越シリコーン社製
・TSF4708、TSF4703、XF42−C5197、XF42−C5196:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製
The amino-modified silicone oil in Table 1 is as follows.
・ KF8005, KF859, KF867, KF857, KF393, X-22-3820W: manufactured by Shin-Etsu Silicone ・ TSF4708, TSF4703, XF42-C5197, XF42-C5196: manufactured by Momentive Performance Materials Japan GK

4.3.実験内容
実験例では、市販の酵素(DNA polymerase)中に含まれる界面活性剤の濃度を参考にし、上記濃度の界面活性剤溶液を作成し、その溶液のチューブへの付着を観察した。上記作成した界面活性剤溶液の1.6μLをピペットで、上記オイルが充填されたポリプロピレンチューブに導入し、空気が混入しないように栓をして密閉した。
4.3. Experiment contents In the experiment example, a surfactant solution having the above-mentioned concentration was prepared with reference to the concentration of the surfactant contained in a commercially available enzyme (DNA polymerase), and adhesion of the solution to the tube was observed. 1.6 μL of the prepared surfactant solution was introduced with a pipette into a polypropylene tube filled with the oil, and sealed with a stopper to prevent air from entering.

実験では、チューブに液滴を導入した直後に、チューブを縦にして液滴をチューブの底へ移動させ、液滴が底に到達してから1分後、チューブを逆さにして、液滴のチューブ底への付着を評価した。   In the experiment, immediately after introducing a droplet into the tube, the tube was moved vertically to move the droplet to the bottom of the tube. One minute after the droplet reached the bottom, the tube was turned upside down to Adhesion to the tube bottom was evaluated.

高純度のジメチルシリコーンオイルであるKF−96L−2cs(信越化学工業株式会社製)に対して、表1に示すアミノ変性シリコーンオイルをそれぞれ濃度(重量%)を変えて添加した液体を準備した。そして各実験において、3回ずつ実験を行い(n=3)液滴の付着が生じない最小の濃度を調べた。表1において、「○」は、液滴の付着が称しなかったもの、「×」は、液滴の付着が生じたものを表す。なお、表1中、X-22-3820W、XF42-C5197、及びXF42-C5196に付した「×」は、液体(混合オイル)の粘度が上昇したことにより、付着しない濃度を確認できなかったことを示す。   A liquid was prepared by adding amino-modified silicone oils shown in Table 1 at different concentrations (% by weight) to KF-96L-2cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a highly pure dimethyl silicone oil. In each experiment, the experiment was performed three times (n = 3), and the minimum concentration at which droplet adhesion did not occur was examined. In Table 1, “◯” indicates that the attachment of the droplet was not referred to, and “x” indicates that the attachment of the droplet occurred. In Table 1, “X” attached to X-22-3820W, XF42-C5197, and XF42-C5196 was not able to confirm the concentration that did not adhere because the viscosity of the liquid (mixed oil) increased. Indicates.

上記実験により、アミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量が0.12重量%以上4.0重量%以下であれば、界面活性剤溶液の容器壁への付着を生じない濃度が存在することが判明した。また、アミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量が4重量%である場合には、液体全体の0.01重量%という低い濃度でも優れた付着防止効果が得られることが判明した。また、液体全体の50重量%を配合すれば、アミノ基含有量が0.12重量%であっても、付着防止効果が得られることが判明した。一般に液滴中に界面活性剤を含有させると、液滴がチューブの内壁に付着し、チューブを逆さにしても液滴が落ちないという現象が見られるが、アミノ変性シリコーンオイルのアミノ基含有量及び濃度を一定以上に高めることにより、付着が生じなくなることが確認できた。   From the above experiment, it was found that when the amino group content of the amino-modified silicone oil is 0.12 wt% or more and 4.0 wt% or less, there is a concentration that does not cause the surfactant solution to adhere to the container wall. did. Further, it was found that when the amino group content of the amino-modified silicone oil is 4% by weight, an excellent adhesion preventing effect can be obtained even at a low concentration of 0.01% by weight of the whole liquid. It was also found that if 50% by weight of the total liquid is blended, the adhesion preventing effect can be obtained even if the amino group content is 0.12% by weight. In general, when a surfactant is included in the droplet, the droplet adheres to the inner wall of the tube, and even if the tube is turned upside down, the droplet does not fall, but the amino group content of the amino-modified silicone oil In addition, it was confirmed that the adhesion was not caused by increasing the concentration to a certain level.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1…熱サイクル装置、10…本体、11…装着部、12…第1加熱部、12a…第1ヒーター、12b…第1ヒートブロック、13…第2加熱部、13a…第2ヒーター、13b…第2ヒートブロック、14…スペーサー、15…導線、16…フランジ、17…底板、19…固定板、20…駆動機構、50…蓋、51…固定部、100…バイオチップ(実施例では、核酸増幅反応用チューブ)、110…流路、111…第1領域、112…第2領域、120…封止部、130…液体(実施例では、オイル)、140…反応液(実施例では、核酸増幅反応液)、150…容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal cycle apparatus, 10 ... Main body, 11 ... Mounting part, 12 ... 1st heating part, 12a ... 1st heater, 12b ... 1st heat block, 13 ... 2nd heating part, 13a ... 2nd heater, 13b ... Second heat block, 14 ... spacer, 15 ... conductor, 16 ... flange, 17 ... bottom plate, 19 ... fixed plate, 20 ... drive mechanism, 50 ... lid, 51 ... fixed part, 100 ... biochip (in the example, nucleic acid (Amplification reaction tube), 110 ... channel, 111 ... first region, 112 ... second region, 120 ... sealed portion, 130 ... liquid (in the embodiment, oil), 140 ... reaction solution (in the embodiment, nucleic acid) Amplification reaction solution), 150 ... container

Claims (5)

界面活性剤を含む反応液が容器の長手方向に移動するバイオチップであって、
前記容器と、
前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体と、
を含み、
前記液体は、アミノ基を0.12重量%以上4.0重量%以下含むアミノ変性シリコーンオイルを0.01重量%以上50重量%以下含む、バイオチップ。
A biochip in which a reaction solution containing a surfactant moves in the longitudinal direction of the container,
The container;
A liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid;
Including
The biochip is a biochip, wherein the liquid contains 0.01% by weight or more and 50% by weight or less of an amino-modified silicone oil containing an amino group of 0.12% by weight to 4.0% by weight.
請求項1において、
前記反応液は、核酸増幅反応用試薬を含有する、バイオチップ。
In claim 1,
The said reaction liquid is a biochip containing the reagent for nucleic acid amplification reaction.
請求項1又は請求項2において、
前記界面活性剤は、NP40、Triton−X100、及びTween20の少なくとも一種である、バイオチップ。
In claim 1 or claim 2,
The biochip, wherein the surfactant is at least one of NP40, Triton-X100, and Tween20.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記容器の材質は、樹脂を含む、バイオチップ。
In any one of Claims 1 to 3,
The material of the container is a biochip containing resin.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記容器の材質は、ポリプロピレンを含む、バイオチップ。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The material of the container is a biochip including polypropylene.
JP2016185198A 2016-09-23 2016-09-23 Biochip Pending JP2018046786A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016185198A JP2018046786A (en) 2016-09-23 2016-09-23 Biochip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016185198A JP2018046786A (en) 2016-09-23 2016-09-23 Biochip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018046786A true JP2018046786A (en) 2018-03-29

Family

ID=61765668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016185198A Pending JP2018046786A (en) 2016-09-23 2016-09-23 Biochip

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018046786A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5773119B2 (en) Biochip
JP5764870B2 (en) Biochip, reaction apparatus and reaction method
JP6216494B2 (en) Thermal cycle device and control method for thermal cycle device
EP2415855A1 (en) Liquid reflux high-speed gene amplification device
JP5967361B2 (en) Heat cycle equipment
US20150275162A1 (en) Cartridge for nucleic acid amplification reaction and nucleic acid amplification device
EP2913406A1 (en) Nucleic acid amplification method
JP2018046786A (en) Biochip
JP6447810B2 (en) Nucleic acid detection method
US20150246355A1 (en) Thermal cycler and control method of thermal cycler
US20170349935A1 (en) Biochip
JP2016168018A (en) Nucleic acid amplification reaction apparatus, and nucleic acid amplification method
US20160145674A1 (en) Nucleic acid amplification method
JP6090554B2 (en) Heat cycle equipment
JP2015073513A (en) Nucleic acid extraction device, nucleic acid extraction kit, and nucleic acid extraction apparatus
US20130260383A1 (en) Thermal cycler and control method of thermal cycler
JP6020860B2 (en) Biochip
US20160145675A1 (en) Nucleic acid amplification reaction apparatus and nucleic acid amplification method
EP3015170A1 (en) Method for discriminating presence or absence of mutation in dna
US20150140649A1 (en) Nucleic acid extraction device
JP2016086811A (en) Determination method of presence or absence of mutation in dna
JP2017163918A (en) Cartridge for nucleic acid amplification reaction, nucleic acid amplification device, and nucleic acid amplification method
JP2016101097A (en) Device for extracting nucleic acid

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20180910

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181120