JP6090554B2 - Heat cycle equipment - Google Patents

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周史 小枝
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Description

本発明は、熱サイクル装置に関する。   The present invention relates to a heat cycle apparatus.

近年、遺伝子の利用技術の発展によって、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されている。遺伝子を利用するための技術として、PCR(Polymerase Chain Reaction;ポリメラーゼ連鎖反応)法などの技術が広く普及している。今日では、PCR法は生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。   In recent years, gene-based medical care such as gene diagnosis and gene therapy has attracted attention as a result of 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. . Techniques such as PCR (Polymerase Chain Reaction) are widely used as techniques for utilizing genes. Today, PCR has become an indispensable technique for elucidating information on biological materials.

PCR法は、増幅の対象とする核酸(標的核酸)及び試薬を含む溶液(反応液)に熱サイクルを施すことで、標的核酸を増幅させる手法である。熱サイクルは、2段階以上の温度を周期的に反応液に施す処理である。PCR法においては、2段階又は3段階の熱サイクルを施す手法が一般的である。   The PCR method is a technique for amplifying a target nucleic acid by subjecting a solution (reaction solution) containing a nucleic acid (target nucleic acid) to be amplified and a reagent to thermal cycling. The thermal cycle is a process in which two or more stages of temperature are periodically applied to the reaction solution. In the PCR method, a method of performing a two-stage or three-stage thermal cycle is common.

PCR法では一般に、チューブや生体試料反応用チップ(バイオチップ)と称する、生化学反応を行うための容器を使用する。しかしながら従来の手法においては、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を精度よく短時間で行うためのバイオチップや反応装置が必要とされていた。   In the PCR method, a container for performing a biochemical reaction, generally called a tube or a biological sample reaction chip (biochip), is used. However, in the conventional method, there are problems that a large amount of reagents and the like are required, and that the apparatus becomes 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 are required for performing PCR accurately and in a short time using a very small amount of reagent or specimen.

このような問題を解決するために、特許文献1には、反応液と、反応液と混和せず反応液よりも比重の小さい液体とが充填された生体試料反応用チップを、水平方向の回転軸の周りに回転させることで、反応液を移動させて熱サイクルを施す生体試料反応装置が開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses that a biological sample reaction chip filled with a reaction solution and a liquid that is not mixed with the reaction solution and has a specific gravity smaller than that of the reaction solution is rotated in the horizontal direction. A biological sample reaction apparatus is disclosed in which a reaction solution is moved by rotating around an axis to perform a thermal cycle.

特開2009−136250号公報JP 2009-136250 A

特許文献1に記載の装置は、熱サイクル(温度サイクル)を短時間で行うことができる。しかしながら、特許文献1には、生体試料反応用チップを回転させる具体的条件が記載されておらず、反応液の移動に時間を要する場合があった。より短時間で熱サイクルを行うためには、反応液の移動に要する時間をさらに短縮することが必要であった。   The apparatus described in Patent Document 1 can perform a heat cycle (temperature cycle) in a short time. However, Patent Document 1 does not describe specific conditions for rotating the biological sample reaction chip, and it may take time to move the reaction solution. In order to perform the heat cycle in a shorter time, it was necessary to further reduce the time required for the reaction solution to move.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、熱サイクルを短時間で行える熱サイクル装置を提供することができる。   The present invention has been made in view of the above problems, and according to some aspects of the present invention, it is possible to provide a thermal cycle apparatus capable of performing a thermal cycle in a short time.

適用例にかかる熱サイクル装置は、反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、対向する内壁に前記反応液が近接して移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、前記装着部及び前記温度勾配形成部を、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路を前記反応液が移動する
方向に対して垂直な成分を有する回転軸で回転させる駆動機構と、前記駆動機構を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記駆動機構の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、前記反応液に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように前記駆動機構を制御する、熱サイクル装置である。
The thermal cycle apparatus according to the application example is filled with a reaction liquid and a liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid, and the reaction liquid moves in proximity to opposing inner walls. A mounting portion for mounting a reaction container including a flow path, and a temperature gradient forming that forms a temperature gradient in the direction in which the reaction solution moves with respect to the flow path when the reaction container is mounted in the mounting portion. And the mounting portion and the temperature gradient forming portion have a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and when the reaction vessel is mounted on the mounting portion, the flow path is connected to the reaction liquid. A drive mechanism that rotates on a rotating shaft having a component perpendicular to the direction in which the actuator moves, and a control unit that controls the drive mechanism, wherein the control unit has a rotation speed of 0.5 rotation / Sec or more and acts on the reaction solution The magnitude of the centrifugal force for controlling the drive mechanism to be less than 1 times the force of gravity, a thermal cycler.

この適用例によれば、回転軸は、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部に反応容器を装着した場合に反応容器の流路を反応液が移動する方向に対して垂直な成分を有するため、駆動機構が装着部を回転させることによって、装着部に装着される反応容器の流路内の重力の作用する方向における最下点又は最上点の位置が変化する。これによって、温度勾配形成部によって温度勾配が形成された流路内を反応液が移動する。したがって、反応液に対して熱サイクルを施すことができる。また、駆動機構は、装着部及び温度勾配形成部を所定の配置に保持する間、反応液を所定の温度に保持できる。したがって、反応液の加熱時間を容易に制御可能な熱サイクル装置を実現できる。また、制御部が、駆動機構の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、反応液に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように駆動機構を制御することによって、駆動機構が回転を始めてから反応液が移動し始めるまでの時間が短くなる。したがって、熱サイクルをより短時間で行える熱サイクル装置を実現できる。   According to this application example, the rotation axis has a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and the direction in which the reaction solution moves through the flow path of the reaction vessel when the reaction vessel is attached to the attachment portion. Since the drive mechanism rotates the mounting part, the position of the lowest point or the highest point in the direction of gravity in the flow path of the reaction vessel mounted on the mounting part changes. To do. As a result, the reaction solution moves in the flow path where the temperature gradient is formed by the temperature gradient forming unit. Therefore, a thermal cycle can be applied to the reaction solution. Further, the drive mechanism can hold the reaction liquid at a predetermined temperature while holding the mounting portion and the temperature gradient forming portion in a predetermined arrangement. Therefore, it is possible to realize a heat cycle device that can easily control the heating time of the reaction solution. In addition, the control unit controls the drive mechanism so that the rotational speed of the drive mechanism is 0.5 rotations / second or more and the magnitude of the centrifugal force acting on the reaction liquid is not more than 1 times the gravity. As a result, the time from when the drive mechanism starts to rotate until the reaction solution starts to move is shortened. Therefore, it is possible to realize a heat cycle apparatus that can perform a heat cycle in a shorter time.

実施形態に係る熱サイクル装置1の斜視図。The perspective view of the heat cycle apparatus 1 which concerns on embodiment. 実施形態に係る熱サイクル装置1の本体10の分解斜視図。The disassembled perspective view of the main body 10 of the heat cycle apparatus 1 which concerns on embodiment. 図1のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in a plane that passes through the line AA in FIG. 実施形態に係る熱サイクル装置1に装着される反応容器100の構成を表す断面図。Sectional drawing showing the structure of the reaction container 100 with which the thermal cycle apparatus 1 which concerns on embodiment is mounted | worn. 実施形態に係る熱サイクル装置1の機能ブロック図。The functional block diagram of the heat cycle apparatus 1 which concerns on embodiment. 図6(A)は、第1の配置における図1(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図6(B)は、第2の配置における図1(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図。6A is a cross-sectional view schematically showing a cross section in a plane perpendicular to the rotation axis R through the line AA in FIG. 1A in the first arrangement, and FIG. 6B is a second view. Sectional drawing which shows typically the cross section in the plane which passes along the AA line | wire of FIG. 実施形態に係る熱サイクル装置1の制御方法の具体例を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the specific example of the control method of the heat cycle apparatus 1 which concerns on embodiment. 第1実施例における実験結果を示す表。The table | surface which shows the experimental result in 1st Example. 第1実施例における実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result in 1st Example. 第2実施例における反応液140の組成を示す表。The table | surface which shows the composition of the reaction liquid 140 in 2nd Example. インフルエンザA型(InfA)、豚インフルエンザA型(SW InfA)、豚インフルエンザH1型(SW H1)及びリボヌクレアーゼP(RNase P)に対応するフォワードプライマー(F primer)、リバースプライマー(R primer)及びプローブ(Probe)の塩基配列を示す表。Forward primer (F primer), reverse primer (R primer) and probe corresponding to influenza A (InfA), swine influenza A (SW InfA), swine influenza H1 (SW H1) and ribonuclease P (RNase P) The table | surface which shows the base sequence of Probe). 第2実施例における、熱サイクル処理のサイクル数と測定された輝度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cycle number of the heat cycle process in 2nd Example, and the measured brightness | luminance.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。図面は説明のための便宜上のものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. Also, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention. The drawings are for convenience of explanation.

1.本実施形態に係る熱サイクル装置の全体構成
図1は、本実施形態に係る熱サイクル装置1の斜視図である。図2は、本実施形態に係る熱サイクル装置1の本体10の分解斜視図である。図3は、図1のA−A線を通り回転
軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図である。図3において、矢印gは重力の作用する方向を表す。
1. FIG. 1 is a perspective view of a heat cycle device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the main body 10 of the heat cycle apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in a plane that passes through the line AA in FIG. 1 and is perpendicular to the rotation axis R. In FIG. 3, an arrow g represents the direction in which gravity acts.

本実施形態に係る熱サイクル装置1は、反応液140と、反応液140とは比重が異なり、かつ、反応液140とは混和しない液体130とが充填され、対向する内壁に反応液140が近接して移動する流路110を含む反応容器100(詳細は「2.本実施形態に係る熱サイクル装置に装着される反応容器の構成」の項で後述される)を装着する装着部15と、装着部15に反応容器100が装着された場合に、流路110に対して、反応液140が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部20と、装着部15及び温度勾配形成部20を、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部15に反応容器100を装着した場合に流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分を有する回転軸Rで回転させる駆動機構30と、駆動機構30を制御する制御部40と、を含む。   In the heat cycle apparatus 1 according to this embodiment, the reaction liquid 140 and the reaction liquid 140 are filled with a liquid 130 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 140 and immiscible with the reaction liquid 140, and the reaction liquid 140 is close to the opposing inner walls. A mounting portion 15 for mounting the reaction vessel 100 including the moving flow path 110 (details will be described later in the section “2. Configuration of the reaction vessel mounted on the thermal cycler according to the present embodiment”); When the reaction vessel 100 is mounted on the mounting unit 15, the temperature gradient forming unit 20 that forms a temperature gradient with respect to the flow path 110 in the direction in which the reaction solution 140 moves, and the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20. And a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves through the flow path 110 when the reaction vessel 100 is attached to the attachment portion 15. Rotate on rotation axis R To include a drive mechanism 30, a control unit 40 for controlling the drive mechanism 30.

図1に示される例では、熱サイクル装置1は、本体10と駆動機構30とを含んで構成されている。図2に示されるように、本体10は、装着部15及び温度勾配形成部20を含んで構成されている。図1及び図2に示される例では、温度勾配形成部20は、第1加熱部21及び第2加熱部22を含んで構成されている。   In the example shown in FIG. 1, the heat cycle apparatus 1 includes a main body 10 and a drive mechanism 30. As shown in FIG. 2, the main body 10 includes a mounting portion 15 and a temperature gradient forming portion 20. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the temperature gradient forming unit 20 includes a first heating unit 21 and a second heating unit 22.

装着部15は、反応容器100を装着する構造である。図1及び図2に示される例では、熱サイクル装置1の装着部15は、挿入口151を有し、挿入口151から反応容器100を差し込んで装着するスロット構造である。図2に示される例では、装着部15は、第1加熱部21の第1ヒートブロック21b及び第2加熱部22の第2ヒートブロック22bを貫通する穴に反応容器100を差し込む構造となっている。第1ヒートブロック21b及び第2ヒートブロック22bについては後述する。本体10に設けられる装着部15の数は複数であってもよく、図1及び図2に示される例では、10個の装着部15が本体10に設けられている。また、図2及び図3に示される例では、装着部15が第1加熱部21及び第2加熱部22の一部として構成されているが、駆動機構30を動作させた場合に両者の位置関係が変化しない限り、装着部15と第1加熱部21及び第2加熱部22とは別の部材として構成されていてもよい。   The mounting portion 15 has a structure for mounting the reaction vessel 100. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the mounting portion 15 of the heat cycle apparatus 1 has an insertion port 151 and has a slot structure in which the reaction vessel 100 is inserted through the insertion port 151. In the example shown in FIG. 2, the mounting unit 15 has a structure in which the reaction vessel 100 is inserted into a hole that penetrates the first heat block 21 b of the first heating unit 21 and the second heat block 22 b of the second heating unit 22. Yes. The first heat block 21b and the second heat block 22b will be described later. There may be a plurality of mounting parts 15 provided in the main body 10, and in the example shown in FIGS. 1 and 2, ten mounting parts 15 are provided in the main body 10. In the example shown in FIGS. 2 and 3, the mounting unit 15 is configured as a part of the first heating unit 21 and the second heating unit 22. As long as the relationship does not change, the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 may be configured as separate members.

なお、本実施形態においては、装着部15がスロット構造である例を示したが、装着部15は反応容器100を保持できる構造であればよい。例えば、反応容器100の形状に合わせた窪みに反応容器100をはめ込む構造や、反応容器100を挟んで保持する構造を採用してもよい。   In the present embodiment, the mounting portion 15 has a slot structure, but the mounting portion 15 may have any structure that can hold the reaction vessel 100. For example, a structure in which the reaction container 100 is fitted in a recess that matches the shape of the reaction container 100, or a structure in which the reaction container 100 is held therebetween may be employed.

温度勾配形成部20は、装着部15に反応容器100を装着した場合に、流路110に対して、反応液140が移動する方向に温度勾配を形成する。ここで、「温度勾配を形成する」とは、所定の方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。したがって、「反応液140が移動する方向に温度勾配を形成する」とは、反応液140が移動する方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。「所定の方向に沿って温度が変化する状態」は、例えば、所定の方向に沿って温度が単調に高く又は低くなっていてもよいし、所定の方向に沿って、温度が高くなる変化から低くなる変化へ、又は、低くなる変化から高くなる変化へ、途中で変化していてもよい。   The temperature gradient forming unit 20 forms a temperature gradient in the direction in which the reaction solution 140 moves with respect to the flow path 110 when the reaction vessel 100 is mounted on the mounting unit 15. Here, “forming a temperature gradient” means forming a state in which the temperature changes along a predetermined direction. Therefore, “to form a temperature gradient in the direction in which the reaction liquid 140 moves” means to form a state in which the temperature changes along the direction in which the reaction liquid 140 moves. “The state in which the temperature changes along the predetermined direction” is, for example, that the temperature may be monotonously high or low along the predetermined direction, or from a change in which the temperature increases along the predetermined direction. You may change on the way from the change which becomes low, or from the change which becomes low to the change which becomes high.

図1〜図3に示される熱サイクル装置1の本体10においては、温度勾配形成部20の第1加熱部21が装着部15の挿入口151から相対的に遠い側、温度勾配形成部20の第2加熱部22が装着部15の挿入口151から相対的に近い側に配置されている。   In the main body 10 of the heat cycle apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 3, the first heating unit 21 of the temperature gradient forming unit 20 is relatively far from the insertion port 151 of the mounting unit 15. The second heating unit 22 is disposed on the side closer to the insertion port 151 of the mounting unit 15.

第1加熱部21は、装着部15に反応容器100を装着した場合に、反応容器100の
流路110の第1領域111を加熱する。図3に示される例では、第1加熱部21は、本体10において、反応容器100の第1領域111を加熱する位置に配置されている。
The first heating unit 21 heats the first region 111 of the flow path 110 of the reaction container 100 when the reaction container 100 is mounted on the mounting unit 15. In the example shown in FIG. 3, the first heating unit 21 is disposed in the main body 10 at a position for heating the first region 111 of the reaction vessel 100.

第1加熱部21は、熱を発生させる機構と、発生した熱を反応容器100に伝える部材とを含んでもよい。図2に示される例では、第1加熱部21は、熱を発生させる機構としての第1ヒーター21aと、発生した熱を反応容器100に伝える部材としての第1ヒートブロック21bを含んで構成されている。   The first heating unit 21 may include a mechanism that generates heat and a member that transmits the generated heat to the reaction vessel 100. In the example shown in FIG. 2, the first heating unit 21 includes a first heater 21 a as a mechanism for generating heat and a first heat block 21 b as a member for transmitting the generated heat to the reaction vessel 100. ing.

熱サイクル装置1においては、第1ヒーター21aはカートリッジヒーターであり、導線19によって図示しない外部電源に接続される。第1ヒーター21aとしてはこれに限らず、カーボンヒーター、シートヒーター、IHヒーター(電磁誘導加熱器)、ペルチェ素子、加熱液体、加熱気体などを使用できる。第1ヒーター21aは第1ヒートブロック21bに挿入されており、第1ヒーター21aが発熱することで第1ヒートブロック21bが加熱される。第1ヒートブロック21bは、第1ヒーター21aから発生した熱を反応容器100に伝える部材である。熱サイクル装置1においては、第1ヒートブロック21bは、アルミニウム製のブロックである。カートリッジヒーターは温度制御が容易であるので、第1ヒーター21aをカートリッジヒーターとすることで、第1加熱部21の温度を容易に安定させることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。   In the heat cycle apparatus 1, the first heater 21 a is a cartridge heater, and is connected to an external power source (not shown) by a conducting wire 19. The first heater 21a is not limited to this, and a carbon heater, a sheet heater, an IH heater (electromagnetic induction heater), a Peltier element, a heating liquid, a heating gas, and the like can be used. The first heater 21a is inserted into the first heat block 21b, and the first heat block 21b is heated when the first heater 21a generates heat. The first heat block 21 b is a member that transfers heat generated from the first heater 21 a to the reaction vessel 100. In the heat cycle apparatus 1, the first heat block 21b is an aluminum block. Since the temperature control of the cartridge heater is easy, the temperature of the first heating unit 21 can be easily stabilized by using the first heater 21a as a cartridge heater. Therefore, a more accurate thermal cycle can be realized.

ヒートブロックの材質は熱伝導率、保温性、加工しやすさ等の条件を考慮して適宜選択できる。例えば、アルミニウムは熱伝導率が高いので、第1ヒートブロック21bをアルミニウム製とすることで、反応容器100を効率よく加熱できる。また、ヒートブロックに加熱ムラが生じにくいので、精度の高い熱サイクルを実現できる。また、加工が容易なので第1ヒートブロック21bを精度よく成型でき、加熱の精度を高めることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。なお、ヒートブロックの材質は、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。   The material of the heat block can be appropriately selected in consideration of conditions such as thermal conductivity, heat retention and ease of processing. For example, since aluminum has high thermal conductivity, the reaction vessel 100 can be efficiently heated by making the first heat block 21b aluminum. In addition, since heating unevenness hardly occurs in the heat block, a highly accurate thermal cycle can be realized. Further, since the processing is easy, the first heat block 21b can be accurately molded, and the heating accuracy can be improved. Therefore, a more accurate thermal cycle can be realized. In addition, as a material of the heat block, for example, a copper alloy may be used, or a plurality of materials may be combined.

第1加熱部21は、装着部15に反応容器100を装着した場合に、反応容器100に接触していることが好ましい。これによって、第1加熱部21によって反応容器100を加熱した場合に、第1加熱部21と反応容器100とが接触しない構成よりも第1加熱部21の熱を反応容器100に安定して伝えることができるので、反応容器100の温度を安定させることができる。本実施形態のように、装着部15が第1加熱部21の一部として形成されている場合には、装着部15が反応容器100と接触することが好ましい。これによって、第1加熱部21の熱を反応容器100に安定して伝えることができるので反応容器100を効率よく加熱できる。   The first heating unit 21 is preferably in contact with the reaction vessel 100 when the reaction vessel 100 is attached to the attachment unit 15. As a result, when the reaction vessel 100 is heated by the first heating unit 21, the heat of the first heating unit 21 is more stably transmitted to the reaction vessel 100 than in a configuration in which the first heating unit 21 and the reaction vessel 100 do not contact each other. Therefore, the temperature of the reaction vessel 100 can be stabilized. When the mounting part 15 is formed as a part of the first heating unit 21 as in the present embodiment, it is preferable that the mounting part 15 contacts the reaction vessel 100. Thereby, the heat of the first heating unit 21 can be stably transmitted to the reaction vessel 100, so that the reaction vessel 100 can be efficiently heated.

第2加熱部22は、装着部15に反応容器100を装着した場合に、第1領域111よりも挿入口151に近い反応容器100の流路110の第2領域112を、第1の温度とは異なる第2の温度に加熱する。図3に示される例では、第2加熱部22は、本体10において、反応容器100の第2領域112を加熱する位置に配置されている。第2加熱部22は、第2ヒーター22a及び第2ヒートブロック22bを含む。本実施形態における第2加熱部22の構成は、加熱される反応容器100の領域及び加熱する温度が第1加熱部21と異なる以外は、第1加熱部21と同様である。なお、第1加熱部21と第2加熱部22とで異なる加熱機構を採用してもよい。また、第1ヒートブロック21bと第2ヒートブロック22bとが異なる材質であってもよい。   When the reaction vessel 100 is attached to the attachment unit 15, the second heating unit 22 sets the second region 112 of the flow path 110 of the reaction vessel 100 closer to the insertion port 151 than the first region 111 to the first temperature. Are heated to a different second temperature. In the example shown in FIG. 3, the second heating unit 22 is disposed in the main body 10 at a position for heating the second region 112 of the reaction vessel 100. The second heating unit 22 includes a second heater 22a and a second heat block 22b. The configuration of the second heating unit 22 in the present embodiment is the same as that of the first heating unit 21 except that the region of the reaction vessel 100 to be heated and the heating temperature are different from those of the first heating unit 21. In addition, you may employ | adopt a heating mechanism from which the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 differ. Further, the first heat block 21b and the second heat block 22b may be made of different materials.

また、第1加熱部21と第2加熱部22とは、互いに離間して本体10に設けられている。これによって、互いに異なる温度に制御された第1加熱部21と第2加熱部22とが互いに影響を及ぼしにくくなるので、第1加熱部21及び第2加熱部22の温度が安定しやすくなる。第1加熱部21と第2加熱部22との間にスペーサーを設けてもよい。熱サ
イクル装置1の本体10においては、第1加熱部21及び第2加熱部22は、その周囲を固定部材16、フランジ17及びフランジ18で固定されている。フランジ18は軸受31で支持されている。なお、所望の反応精度が確保できる程度に温度勾配が形成される限り、加熱部の数は2以上の任意の数であってもよい。
The first heating unit 21 and the second heating unit 22 are provided in the main body 10 so as to be separated from each other. As a result, the first heating unit 21 and the second heating unit 22 that are controlled to different temperatures are less likely to affect each other, and the temperatures of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 are easily stabilized. A spacer may be provided between the first heating unit 21 and the second heating unit 22. In the main body 10 of the heat cycle apparatus 1, the first heating unit 21 and the second heating unit 22 are fixed around the fixing member 16, the flange 17, and the flange 18. The flange 18 is supported by a bearing 31. In addition, as long as a temperature gradient is formed to such an extent that desired reaction accuracy can be ensured, the number of heating units may be any number of 2 or more.

第1加熱部21及び第2加熱部22の少なくとも一方は、温度の異なる複数のモード(動作モード)を有していてもよい。これによって、温度条件の異なる複数の熱サイクルや、温度条件が途中で変更されるような熱サイクルなど、多様な熱サイクルを実現できる熱サイクル装置1を実現できる。   At least one of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 may have a plurality of modes (operation modes) having different temperatures. Thereby, it is possible to realize the thermal cycle apparatus 1 that can realize various thermal cycles such as a plurality of thermal cycles with different temperature conditions and a thermal cycle in which the temperature conditions are changed midway.

第1加熱部21及び第2加熱部22の温度は、図示しない温度センサー及び後述される制御部40によって制御される。第1加熱部21及び第2加熱部22の温度は、反応容器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。第1加熱部21及び第2加熱部22の温度の制御の詳細については、「3.熱サイクル装置の制御例」の項で詳述される。なお、第1加熱部21及び第2加熱部22の温度は、反応容器100の第1領域111及び第2領域112が所望の温度に加熱されるように制御されていればよい。例えば、反応容器100の材質や大きさを考慮することで、第1領域111及び第2領域112の温度をより正確に所望の温度に加熱できる。本実施形態においては、温度センサーによって第1加熱部21及び第2加熱部22の温度を測定する。本実施形態の温度センサーは熱電対である。なお、温度センサーとしてはこれに限らず、例えば測温抵抗体やサーミスタを使用してもよい。   The temperature of the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 is controlled by the temperature sensor which is not shown in figure and the control part 40 mentioned later. It is preferable that the temperature of the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 is set so that the reaction container 100 may be heated to desired temperature. Details of the temperature control of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 will be described in detail in the section “3. Control Example of Thermal Cycler”. In addition, the temperature of the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 should just be controlled so that the 1st area | region 111 and the 2nd area | region 112 of the reaction container 100 may be heated to desired temperature. For example, by considering the material and size of the reaction vessel 100, the temperature of the first region 111 and the second region 112 can be heated to a desired temperature more accurately. In this embodiment, the temperature of the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 is measured with a temperature sensor. The temperature sensor of this embodiment is a thermocouple. The temperature sensor is not limited to this, and for example, a resistance temperature detector or a thermistor may be used.

駆動機構30は、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22を、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部15に反応容器100を装着した場合に流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分を有する回転軸Rの周りに回転させる機構である。本実施形態においては、駆動機構30は、装着部15及び温度勾配形成部20の配置を、第1の配置と、重力の作用する方向における流路110内の最下点の位置が第1の配置とは異なる第2の配置との間で回転させる。   The drive mechanism 30 has a component perpendicular to the direction in which gravity is applied to the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22, and the reaction vessel 100 is mounted on the mounting unit 15. The flow path 110 is rotated around a rotation axis R having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves. In the present embodiment, the drive mechanism 30 has the arrangement of the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20 in the first arrangement and the position of the lowest point in the flow path 110 in the direction in which gravity acts is the first. Rotate between a second arrangement different from the arrangement.

「重力の作用する方向に対して垂直な成分を有する」方向は、「重力の作用する方向に対して平行な成分」と「重力の作用する方向に対して垂直な成分」とのベクトル和で表した場合における、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有する方向である。   The direction “having a component perpendicular to the direction in which gravity acts” is the vector sum of “component parallel to the direction in which gravity acts” and “component perpendicular to the direction in which gravity acts”. In this case, it is a direction having a component perpendicular to the direction in which gravity acts.

「流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分を有する」方向は、「流路110を反応液140が移動する方向に対して平行な成分」と「流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分」とのベクトル和で表した場合における、流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分を有する方向である。   The direction of “having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves through the flow path 110” refers to “the component parallel to the direction in which the reaction liquid 140 moves through the flow path 110” and “reaction of the flow path 110. This is a direction having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves in the flow path 110 in the case of the vector sum of “component perpendicular to the direction in which the solution 140 moves”.

第1実施形態に係る熱サイクル装置1においては、駆動機構30は、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22を、同一の回転軸Rの周りに回転させている。また、本実施形態においては、駆動機構30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17とが接続されて構成されている。駆動機構30のモーターを動作させると、駆動軸を回転軸Rとして本体10が回転される。本実施形態においては、回転軸Rの方向に沿って10個の装着部15が設けられている。なお、駆動機構30としては、モーターに限らず、例えばハンドル、ぜんまい等を採用できる。   In the heat cycle apparatus 1 according to the first embodiment, the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 around the same rotation axis R. In the present embodiment, the drive mechanism 30 includes a motor and a drive shaft (not shown), and is configured by connecting the drive shaft and the flange 17 of the main body 10. When the motor of the drive mechanism 30 is operated, the main body 10 is rotated with the drive shaft as the rotation axis R. In the present embodiment, ten mounting portions 15 are provided along the direction of the rotation axis R. The drive mechanism 30 is not limited to a motor, and for example, a handle, a mainspring, or the like can be adopted.

熱サイクル装置1は、制御部40を含んでいてもよい。制御部40は、駆動機構30を制御する。制御部40は、さらに温度勾配形成部20(第1加熱部21及び第2加熱部22)を制御してもよい。制御部40は、さらに測定部50を制御してもよい。制御部40による制御例については、「3.熱サイクル装置の制御例」の項で詳述される。制御部4
0は、専用回路によって実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部40は、例えばCPU(Central Processing Unit)がROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによってコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。この場合、記憶装置は、制御に伴う中間データや制御結果などを一時的に記憶するワークエリアを有していてもよい。また、制御部40は、時間を計測するためのタイマーを有していてもよい。また、制御部40は、上述した図示しない温度センサーの出力に基づいて第1加熱部21及び第2加熱部22を所望の温度に制御してもよい。
The heat cycle apparatus 1 may include a control unit 40. The control unit 40 controls the drive mechanism 30. The control unit 40 may further control the temperature gradient forming unit 20 (the first heating unit 21 and the second heating unit 22). The control unit 40 may further control the measurement unit 50. An example of control by the control unit 40 will be described in detail in the section “3. Control example of heat cycle device”. Control unit 4
0 may be configured to be realized by a dedicated circuit and to perform control described later. The control unit 40 functions as a computer by, for example, a CPU (Central Processing Unit) executing a control program stored in a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), which will be described later. It may be configured to perform control. In this case, the storage device may have a work area for temporarily storing intermediate data and control results associated with the control. Moreover, the control part 40 may have a timer for measuring time. Moreover, the control part 40 may control the 1st heating part 21 and the 2nd heating part 22 to desired temperature based on the output of the temperature sensor which is not shown in figure mentioned above.

熱サイクル装置1は測定部50を含んでいてもよい。測定部50は、所定の波長の光の強度を測定する。本実施形態においては、測定部50として蛍光検出器を採用している。これによって、例えば、特定のDNAと相補的に結合することによって所定の波長の光の強度が変化する蛍光プローブを反応液140に含ませることで、リアルタイムPCRのような蛍光測定を伴う用途に熱サイクル装置1を使用できる。測定部50の数は測定が問題なく行える限り任意である。図1に示される例では、1個の測定部50をスライド52に沿って移動させて蛍光測定を行う。   The heat cycle apparatus 1 may include a measurement unit 50. The measurement unit 50 measures the intensity of light having a predetermined wavelength. In the present embodiment, a fluorescence detector is employed as the measurement unit 50. Thus, for example, by adding a fluorescent probe whose intensity of light of a predetermined wavelength changes by complementary binding to specific DNA in the reaction solution 140, it can be used for applications involving fluorescence measurement such as real-time PCR. The cycle device 1 can be used. The number of measurement units 50 is arbitrary as long as measurement can be performed without any problem. In the example shown in FIG. 1, fluorescence measurement is performed by moving one measuring unit 50 along a slide 52.

測定部50の位置は、第2加熱部22に近い側よりも第1加熱部21に近い側が好ましい。これによって、反応容器100を装着部15に装着する際に作業の障害となりにくくなる。また、測定部50は、反応容器100の第1領域111を含む領域からの光を測定するように設けられていてもよい。第1加熱部21の温度をPCRのアニーリング及び伸長温度(アニーリング及び伸長反応が進行する温度)にした場合に、蛍光プローブが発する特定のDNAの量に相関する所定の波長の光の強度を測定できる。したがって、リアルタイムPCRにおいて適切な蛍光測定ができる。また、後述される蓋(封止部120)付きの反応容器100を用いる場合には、蓋に近い側となる第2領域112よりも、蓋から遠い側となる第1領域111の方が、測定部50と反応液140との間に存在する部材が少ないので、より適切な蛍光測定ができる。   The position of the measurement unit 50 is preferably on the side closer to the first heating unit 21 than on the side closer to the second heating unit 22. This makes it difficult to obstruct work when the reaction container 100 is mounted on the mounting portion 15. Moreover, the measurement part 50 may be provided so that the light from the area | region including the 1st area | region 111 of the reaction container 100 may be measured. When the temperature of the first heating unit 21 is set to PCR annealing and extension temperature (temperature at which the annealing and extension reaction proceeds), the intensity of light having a predetermined wavelength that correlates with the amount of specific DNA emitted by the fluorescent probe is measured. it can. Therefore, appropriate fluorescence measurement can be performed in real-time PCR. Further, when using the reaction vessel 100 with a lid (sealing part 120) described later, the first region 111 on the side farther from the lid than the second region 112 on the side closer to the lid, Since there are few members existing between the measurement unit 50 and the reaction solution 140, more appropriate fluorescence measurement can be performed.

上述のように、熱サイクル装置1をリアルタイムPCRに用いる場合には、PCRに必要な熱サイクルを反応液140に施す期間中においては、測定部50を第1加熱部21に近い側に設け、第1加熱部21をPCRのアニーリング及び伸長温度(50℃〜75℃程度)にすることが好ましい。この場合、挿入口151に近い第2加熱部22をPCRのアニーリング及び伸長温度よりも高い熱変性温度(90℃〜100℃程度)にする。   As described above, when the thermal cycle apparatus 1 is used for real-time PCR, the measurement unit 50 is provided on the side closer to the first heating unit 21 during the period in which the thermal cycle necessary for PCR is applied to the reaction solution 140. It is preferable to set the first heating unit 21 to PCR annealing and extension temperature (about 50 ° C. to 75 ° C.). In this case, the second heating unit 22 close to the insertion port 151 is set to a heat denaturation temperature (about 90 ° C. to 100 ° C.) higher than the annealing and extension temperature of PCR.

熱サイクル装置1は、反応容器100を第1加熱部21及び第2加熱部22に対して所定の位置に保持する構造を含むことが好ましい。これによって、第1加熱部21及び第2加熱部22によって反応容器100の所定の領域を加熱できる。より具体的には、反応容器100を構成する流路110の、第1領域111を第1加熱部21によって、第2領域112を第2加熱部22によって、加熱できる。本実施形態においては、第1ヒートブロック21b及び第2ヒートブロック22bに設けられた貫通孔(装着部15の直径)の大きさを適切に設定することによって、第1加熱部21及び第2加熱部22に対して反応容器100を所定の位置に保持している。   The heat cycle apparatus 1 preferably includes a structure that holds the reaction vessel 100 at a predetermined position with respect to the first heating unit 21 and the second heating unit 22. Accordingly, a predetermined region of the reaction vessel 100 can be heated by the first heating unit 21 and the second heating unit 22. More specifically, the first region 111 of the flow path 110 constituting the reaction vessel 100 can be heated by the first heating unit 21, and the second region 112 can be heated by the second heating unit 22. In the present embodiment, the first heating unit 21 and the second heating unit are appropriately set by appropriately setting the sizes of the through holes (the diameter of the mounting unit 15) provided in the first heat block 21b and the second heat block 22b. The reaction vessel 100 is held at a predetermined position with respect to the portion 22.

第1ヒートブロック21bは、フィン210を有する構造であってもよい。これによって、第1加熱部21の表面積が大きくなるので、第1加熱部21の温度を高い温度から低い温度に変更する場合に要する時間が短くなる。   The first heat block 21b may have a structure having fins 210. As a result, the surface area of the first heating unit 21 is increased, and thus the time required for changing the temperature of the first heating unit 21 from a high temperature to a low temperature is shortened.

熱サイクル装置1は、第1加熱部21及び第2加熱部22に対して送風するファン500を含んでいてもよい。送風することによって、第1加熱部21と第2加熱部22との間での熱の移動を抑制できる。したがって、互いに異なる温度に制御された第1加熱部21
と第2加熱部22とが互いに影響を及ぼしにくくなるので、第1加熱部21及び第2加熱部22の温度が安定しやすくなる。
The heat cycle apparatus 1 may include a fan 500 that blows air to the first heating unit 21 and the second heating unit 22. By blowing air, the movement of heat between the first heating unit 21 and the second heating unit 22 can be suppressed. Therefore, the 1st heating part 21 controlled by mutually different temperature.
And the second heating unit 22 are less likely to affect each other, so that the temperatures of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 are easily stabilized.

2.本実施形態に係る熱サイクル装置に装着される反応容器の構成
図4は、本実施形態に係る熱サイクル装置1に装着される反応容器100の構成を表す断面図である。図4において、矢印gは重力の作用する方向を表す。
2. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the reaction vessel 100 attached to the thermal cycler 1 according to this embodiment. In FIG. 4, an arrow g represents the direction in which gravity acts.

反応容器100は、反応液140と、反応液140とは比重が異なり、かつ、反応液140とは混和しない液体130(以下、「液体130」という)とが充填され、反応液140が対向する内壁に沿って移動する流路110を含む。本実施形態においては、液体130は、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である。なお、液体130として、例えば、反応液140とは混和せず、かつ、反応液140よりも比重が大きい液体を採用してもよい。図4に示される例では、反応容器100は流路110及び封止部120を含む。流路110には、反応液140と、液体130とが充填され、封止部120によって封止されている。   The reaction vessel 100 is filled with a reaction liquid 140 and a liquid 130 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 140 and immiscible with the reaction liquid 140 (hereinafter referred to as “liquid 130”). It includes a flow path 110 that moves along the inner wall. In the present embodiment, the liquid 130 is a liquid having a specific gravity smaller than that of the reaction liquid 140 and immiscible with the reaction liquid 140. As the liquid 130, for example, a liquid that is not miscible with the reaction liquid 140 and has a higher specific gravity than the reaction liquid 140 may be employed. In the example shown in FIG. 4, the reaction vessel 100 includes a flow path 110 and a sealing portion 120. The flow path 110 is filled with the reaction liquid 140 and the liquid 130 and is sealed by the sealing portion 120.

流路110は、対向する内壁に沿って反応液140が移動するように形成されている。ここで、流路110の「対向する内壁」とは、流路110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域を意味する。「沿って」とは、反応液140と流路110の壁面との距離が近い状態を意味し、反応液140が流路110の壁面に接触する状態を含む。したがって、「対向する内壁に沿って反応液140が移動する」とは、「流路110の壁面の、向かい合う位置関係にある2つの領域の両方に対して距離が近い状態で、反応液140が移動する」ことを意味する。換言すれば、流路110の対向する2つ内壁間の距離は、反応液140が該内壁に沿って移動する程度の距離である。   The channel 110 is formed so that the reaction solution 140 moves along the opposing inner walls. Here, the “opposite inner walls” of the flow channel 110 mean two regions of the wall surface of the flow channel 110 that are in a positional relationship facing each other. “Along” means a state in which the distance between the reaction solution 140 and the wall surface of the channel 110 is short, and includes a state in which the reaction solution 140 is in contact with the wall surface of the channel 110. Therefore, “the reaction solution 140 moves along the opposing inner walls” means that the reaction solution 140 is in a state in which the distance is close to both of the two regions on the wall surface of the flow path 110 that face each other. Means "move". In other words, the distance between the two inner walls facing each other in the flow path 110 is such a distance that the reaction solution 140 moves along the inner wall.

反応容器100の流路110がこのような形状であると、流路110内を反応液140が移動する方向を規制できるので、流路110内を反応液140が移動する経路をある程度規定できる。これによって、流路110内を反応液140が移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。したがって、流路110の対向する2つ内壁間の距離は、流路110内を反応液140が移動する時間のバラツキによって生じる、反応液140に対して施される熱サイクル条件のバラツキが、所望の精度を満たせる程度、すなわち、反応の結果が所望の精度を満たせる程度であることが好ましい。より具体的には、流路110の対向する2つの内壁間の反応液140が移動する方向に対して垂直な方向における距離が、反応液140の液滴が2つ以上入らない程度であることが望ましい。   When the flow path 110 of the reaction vessel 100 has such a shape, the direction in which the reaction liquid 140 moves in the flow path 110 can be regulated, so that the path through which the reaction liquid 140 moves in the flow path 110 can be defined to some extent. Thereby, the time required for the reaction liquid 140 to move in the flow path 110 can be limited to a certain range. Therefore, the distance between the two inner walls facing each other in the flow path 110 is desired to be a variation in the heat cycle conditions applied to the reaction liquid 140 caused by a variation in the time during which the reaction liquid 140 moves in the flow path 110. It is preferable that the accuracy of the reaction can be satisfied, that is, the result of the reaction can satisfy the desired accuracy. More specifically, the distance in the direction perpendicular to the direction in which the reaction solution 140 moves between two opposing inner walls of the flow path 110 is such that two or more droplets of the reaction solution 140 do not enter. Is desirable.

図4に示される例では、反応容器100の外形は円錐台状であり、中心軸に沿う方向(図4における上下方向)を長手方向とする流路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)が円形となる円錐台状である。したがって、反応容器100においては、流路110の対向する内壁は、流路110の断面の中心を挟んで対向する流路110の壁面上の2点を含む領域である。また、「反応液140が移動する方向」は、流路110の長手方向となる。   In the example shown in FIG. 4, the outer shape of the reaction vessel 100 is a truncated cone, and a flow path 110 having a longitudinal direction in the direction along the central axis (the vertical direction in FIG. 4) is formed. 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). A “conical section” is a circular truncated cone shape. Therefore, in the reaction vessel 100, the opposed inner walls of the flow channel 110 are regions including two points on the wall surface of the opposed flow channel 110 across the center of the cross section of the flow channel 110. Further, “the direction in which the reaction liquid 140 moves” is the longitudinal direction of the flow path 110.

なお、流路110の形状は錐台状に限られず、例えば、柱状であってもよい。また、流路110の断面の形状は円形に限らず、多角形や楕円形など、対向する内壁に沿って反応液140が移動できる限り任意である。例えば、反応容器100の流路110の断面が多角形の場合には、「対向する内壁」は、流路110に内接する断面が円形の流路を仮定した場合に、該流路の対向する内壁であるものとする。すなわち、流路110に内接する、断面が円形の仮想流路の対向する内壁に沿って反応液140が移動するように流路110
が形成されていればよい。これによって、流路110の断面が多角形の場合にも、第1領域111と第2領域112との間を反応液140が移動する経路をある程度規定できる。したがって、反応液140が第1領域111と第2領域112との間を移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。
The shape of the flow path 110 is not limited to a frustum shape, and may be a columnar shape, for example. In addition, the cross-sectional shape of the flow path 110 is not limited to a circle, but may be any shape such as a polygon or an ellipse as long as the reaction solution 140 can move along the opposing inner walls. For example, when the cross section of the flow path 110 of the reaction vessel 100 is polygonal, the “opposite inner wall” is the opposite of the flow path when the cross section inscribed in the flow path 110 is assumed to be a circular flow path. It shall be an inner wall. That is, the flow path 110 is moved so that the reaction solution 140 moves along the opposing inner walls of the virtual flow path inscribed in the flow path 110 and having a circular cross section.
Should just be formed. As a result, even when the cross section of the flow path 110 is polygonal, a path through which the reaction solution 140 moves between the first region 111 and the second region 112 can be defined to some extent. Therefore, the time required for the reaction solution 140 to move between the first region 111 and the second region 112 can be limited to a certain range.

反応容器100の第1領域111は、第1加熱部21によって加熱される、流路110の一部の領域である。第2領域112は、第2加熱部22によって加熱される、第1領域111とは異なる流路110の一部の領域である。図4に示される例では、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4に示される例では、流路110のうち封止部120に相対的に遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第1領域111であり、流路110のうち封止部120に相対的に近い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第2領域112である。本実施形態に係る熱サイクル装置1は、第1加熱部21が反応容器100の第1領域111を加熱し、第2加熱部22が反応容器100の第2領域112を加熱することによって、反応容器100の流路110に対して、反応液140が移動する方向に温度勾配を形成する。   The first region 111 of the reaction vessel 100 is a partial region of the flow path 110 that is heated by the first heating unit 21. The second region 112 is a partial region of the flow path 110 that is heated by the second heating unit 22 and is different from the first region 111. In the example shown in FIG. 4, the first region 111 is a region including one end portion in the longitudinal direction of the flow path 110, and the second region 112 includes the other end portion in the longitudinal direction of the flow path 110. It is an area. In the example shown in FIG. 4, a region surrounded by a dotted line including an end portion relatively far from the sealing portion 120 in the flow channel 110 is the first region 111, and the sealing portion in the flow channel 110. A region surrounded by a dotted line including an end portion on the side relatively close to 120 is a second region 112. In the heat cycle apparatus 1 according to this embodiment, the first heating unit 21 heats the first region 111 of the reaction vessel 100 and the second heating unit 22 heats the second region 112 of the reaction vessel 100, thereby causing a reaction. A temperature gradient is formed in the direction in which the reaction solution 140 moves with respect to the flow path 110 of the container 100.

流路110には、液体130と、反応液140とが充填されている。液体130は、反応液140とは混和しない、すなわち混ざり合わない性質であるため、図4に示されるように、反応液140は液体130の中に液滴の状態で保持されている。反応液140は、液体130よりも比重が大きいため、流路110の重力の作用する方向における最下部の領域に位置している。液体130としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用できる。反応液140は、反応に必要な成分を含む液体である。例えば、反応がPCRである場合には、反応液140には、増幅対象となるDNA、DNAを増幅するために必要なDNAポリメラーゼ(PCR酵素)、プライマー、特定のDNA配列と相補的に結合することによって所定の波長の光(蛍光プローブが発する光)の強度が変化する蛍光プローブ等が含まれる。また例えば、反応がRT−PCR(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)である場合には、反応液140には、逆転写酵素、逆転写の鋳型となるRNA、逆転写されたcDNA(complementary deoxyribonucleic
acid)を増幅するために必要なDNAポリメラーゼ(PCR酵素)、プライマー、特定のDNA配列と相補的に結合することによって所定の波長の光の強度が変化する蛍光プローブ等が含まれる。例えば、液体130としてオイルを用いてPCRを行う場合には、反応液140は上述の成分を含む水溶液であることが好ましい。
The flow path 110 is filled with the liquid 130 and the reaction liquid 140. Since the liquid 130 is immiscible with the reaction liquid 140, that is, does not mix, the reaction liquid 140 is held in the liquid 130 in the form of droplets as shown in FIG. Since the specific gravity of the reaction liquid 140 is larger than that of the liquid 130, the reaction liquid 140 is located in the lowermost region in the direction in which gravity acts in the flow path 110. As the liquid 130, for example, dimethyl silicone oil or paraffin oil can be used. The reaction liquid 140 is a liquid containing components necessary for the reaction. For example, when the reaction is PCR, the reaction solution 140 is complementarily bound to DNA to be amplified, a DNA polymerase (PCR enzyme) necessary for amplifying the DNA, a primer, and a specific DNA sequence. Thus, a fluorescent probe or the like in which the intensity of light of a predetermined wavelength (light emitted from the fluorescent probe) changes is included. For example, when the reaction is RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction), the reaction solution 140 contains reverse transcriptase, RNA as a template for reverse transcription, reverse transcribed cDNA (complementary deoxyribonucleic acid).
DNA polymerase (PCR enzyme) necessary for amplifying acid), a primer, a fluorescent probe in which the intensity of light of a predetermined wavelength is changed by complementary binding to a specific DNA sequence, and the like. For example, when PCR is performed using oil as the liquid 130, the reaction solution 140 is preferably an aqueous solution containing the above-described components.

3.熱サイクル装置の制御例
図5は、本実施形態に係る熱サイクル装置1の機能ブロック図である。制御部40は、第1加熱部21に対して制御信号S1を出力することによって第1加熱部21の温度を制御する。制御部40は、第2加熱部22に対して制御信号S2を出力することによって第2加熱部22の温度を制御する。制御部40は、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって駆動機構30を制御する。制御部40は、測定部50に対して制御信号S4を出力することによって測定部50を制御する。
3. Control Example of Thermal Cycle Device FIG. 5 is a functional block diagram of the thermal cycle device 1 according to the present embodiment. The control unit 40 controls the temperature of the first heating unit 21 by outputting a control signal S <b> 1 to the first heating unit 21. The control unit 40 controls the temperature of the second heating unit 22 by outputting a control signal S <b> 2 to the second heating unit 22. The control unit 40 controls the drive mechanism 30 by outputting a control signal S3 to the drive mechanism 30. The control unit 40 controls the measurement unit 50 by outputting a control signal S4 to the measurement unit 50.

次に、本実施形態に係る熱サイクル装置1の制御例について説明する。以下では、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を、装着部15に反応容器100を装着した場合に、重力の作用する方向における流路110の最下点の位置が第1領域111内となる第1の配置と、重力の作用する方向における流路110の最下点の位置が第2領域112内となる第2の配置との間で回転させる制御を例にとり説明する。   Next, a control example of the heat cycle apparatus 1 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, when the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 are arranged, when the reaction vessel 100 is mounted on the mounting unit 15, the position of the lowest point of the flow path 110 in the direction in which gravity acts. Example of control for rotating between the first arrangement in which the first region 111 is in the first region 111 and the second arrangement in which the position of the lowest point of the flow path 110 in the direction in which the gravity acts is in the second region 112 I will explain to you.

図6(A)は、第1の配置における、図1(A)のA−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図6(B)は、第2の配置における図1(A)のA
−A線を通り回転軸Rに垂直な面における断面を模式的に示す断面図である。図6(A)及び図6(B)において、白抜き矢印は本体10の回転方向、矢印gは重力の作用する方向を表す。
6A is a cross-sectional view schematically showing a cross section in a plane perpendicular to the rotation axis R through the line AA in FIG. 1A in the first arrangement, and FIG. A in FIG. 1A in the arrangement of 2
It is sectional drawing which shows typically the cross section in the surface which passes along the -A line and is perpendicular to the rotation axis R. 6A and 6B, the white arrow indicates the direction of rotation of the main body 10, and the arrow g indicates the direction in which gravity acts.

図6(A)に示されるように、第1の配置は、装着部15に反応容器100が装着された場合に、第1領域111が重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する配置である。図6(A)に示される例では、第1の配置では、液体130よりも比重が大きい反応液140は第1領域111に存在する。また、図6(B)に示されるように、第2の配置は、装着部15に反応容器100が装着された場合に、第2領域112が重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する配置である。図6(B)に示される例では、第2の配置では、液体130よりも比重が大きい反応液140は第2領域112に存在する。   As shown in FIG. 6A, the first arrangement is such that when the reaction vessel 100 is mounted on the mounting portion 15, the first region 111 is positioned at the lowermost portion of the flow path 110 in the direction in which gravity acts. It is arrangement to do. In the example shown in FIG. 6A, in the first arrangement, the reaction liquid 140 having a specific gravity greater than that of the liquid 130 exists in the first region 111. In addition, as shown in FIG. 6B, when the reaction vessel 100 is attached to the attachment portion 15, the second arrangement is the lowest part of the flow path 110 in the direction in which the second region 112 acts by gravity. It is the arrangement located in. In the example shown in FIG. 6B, in the second arrangement, the reaction liquid 140 having a specific gravity greater than that of the liquid 130 exists in the second region 112.

このように、駆動機構30が、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22を、第1の配置と、第1の配置とは異なる第2の配置との間で回転させることによって、反応液140に対して熱サイクルを施すことができる。   Thus, the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 between the first arrangement and the second arrangement different from the first arrangement. Thus, the reaction solution 140 can be subjected to a heat cycle.

本実施形態によれば、回転軸Rは、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部15に反応容器100を装着した場合に反応容器100の流路110を反応液140が移動する方向に対して垂直な成分を有するため、駆動機構30が装着部15を回転させることによって、装着部15に装着される反応容器100の流路110内の重力の作用する方向における最下点又は最上点の位置が変化する。これによって、温度勾配形成部20によって温度勾配が形成された流路110内を反応液140が移動する。したがって、反応液140に対して熱サイクルを施すことができる。   According to this embodiment, the rotation axis R has a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and reacts with the flow path 110 of the reaction vessel 100 when the reaction vessel 100 is attached to the attachment portion 15. Since the liquid 140 has a component perpendicular to the direction in which the liquid 140 moves, the direction in which gravity acts in the flow path 110 of the reaction vessel 100 mounted on the mounting unit 15 when the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15. The position of the lowest point or the highest point in is changed. As a result, the reaction solution 140 moves in the flow path 110 where the temperature gradient is formed by the temperature gradient forming unit 20. Accordingly, the reaction solution 140 can be subjected to a heat cycle.

また、駆動機構30は、装着部15及び温度勾配形成部20を所定の配置に保持する間、反応液140を所定の温度に保持できる。例えば、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を切り換えることで、反応容器100が第1の配置に保持された状態と、反応容器100が第2の配置に保持された状態とを切り換えることができる。第1の配置は、反応容器100を構成する流路110の第1領域111が、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する配置である。第2の配置は、反応容器100を構成する流路110の第2領域112が、重力の作用する方向における流路110の最下部に位置する配置である。すなわち、反応液140の比重が液体130に比べて大きい場合には、重力の作用によって第1の配置においては反応液140を第1領域111に、第2の配置においては反応液140を第2領域112に保持できる。第1領域111は第1加熱部21によって加熱され、第2領域112は第2加熱部22によって加熱されるので、第1領域111と第2領域112とは異なる温度とすることができる。したがって、第1の配置又は第2の配置に反応容器100を保持する間、反応液140を所定の温度に保持できるので、加熱時間を容易に制御可能な熱サイクル装置1を提供できる。   Further, the drive mechanism 30 can maintain the reaction solution 140 at a predetermined temperature while maintaining the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20 in a predetermined arrangement. For example, by switching the arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22, the reaction vessel 100 is held in the first arrangement and the reaction vessel 100 is held in the second arrangement. The state can be switched. The first arrangement is an arrangement in which the first region 111 of the flow path 110 constituting the reaction vessel 100 is located at the lowermost part of the flow path 110 in the direction in which gravity acts. The second arrangement is an arrangement in which the second region 112 of the flow path 110 constituting the reaction vessel 100 is located at the lowermost part of the flow path 110 in the direction in which gravity acts. That is, when the specific gravity of the reaction liquid 140 is larger than that of the liquid 130, the reaction liquid 140 is placed in the first region 111 in the first arrangement and the reaction liquid 140 is put in the second arrangement in the second arrangement due to the action of gravity. It can be held in area 112. Since the first region 111 is heated by the first heating unit 21 and the second region 112 is heated by the second heating unit 22, the first region 111 and the second region 112 can have different temperatures. Therefore, since the reaction liquid 140 can be held at a predetermined temperature while holding the reaction vessel 100 in the first arrangement or the second arrangement, the thermal cycle apparatus 1 capable of easily controlling the heating time can be provided.

また、制御部40は、駆動機構30の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、反応液140に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように駆動機構30を制御する。これよって、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間が短くなる。駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間が短くなると、駆動機構30が回転を終えてから第1の配置又は第2の配置で保持する時間を短く設定することができる。したがって、熱サイクルを短時間で行える熱サイクル装置1を実現できる。なお、熱サイクルを短時間で行える効果については、「4.実施例」の項で詳述される。   In addition, the controller 40 drives the drive mechanism 30 so that the rotational speed of the drive mechanism 30 is 0.5 rotations / second or more and the magnitude of the centrifugal force acting on the reaction solution 140 is less than 1 times the gravity. To control. This shortens the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move. If the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move becomes short, the time that the drive mechanism 30 ends after the rotation has been completed can be set to be short. it can. Therefore, the heat cycle apparatus 1 that can perform the heat cycle in a short time can be realized. In addition, the effect that the thermal cycle can be performed in a short time will be described in detail in the section “4. Examples”.

駆動機構30は、第1の配置から第2の配置へと回転させる場合と、第2の配置から第
1の配置へと回転させる場合とで、反対方向に装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22を回転させてもよい。これによって、回転によって生じる導線19などの配線の捩れを低減するための機構が不要となる。したがって、小型化に適した熱サイクル装置1を実現できる。また、第1の配置から第2の配置へと回転させる場合の回転数、及び、第2の配置から第1の配置へと回転させる場合の回転数は、1回転未満(回転角度が360°未満)であることが好ましい。これによって、配線が捩れる程度を軽減できる。また、図1及び図2に示されるように、フランジ18が導線19を巻き取れる構成にしてもよい。
The drive mechanism 30 is rotated in the opposite direction between the first arrangement and the first arrangement, and when the drive mechanism 30 is rotated from the second arrangement to the first arrangement. And the 2nd heating part 22 may be rotated. This eliminates the need for a mechanism for reducing the twisting of wiring such as the conductive wire 19 caused by rotation. Therefore, the heat cycle apparatus 1 suitable for downsizing can be realized. Further, the number of rotations when rotating from the first arrangement to the second arrangement and the number of rotations when rotating from the second arrangement to the first arrangement are less than one rotation (the rotation angle is 360 °). Less). This can reduce the degree to which the wiring is twisted. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the flange 18 may be configured to wind the conductive wire 19.

制御部40は、第1加熱部21を第1温度、及び第1温度とは異なる第2温度に制御し、第2加熱部22を第1温度及び第2温度とは異なる第3温度に制御してもよい。   The control unit 40 controls the first heating unit 21 to a first temperature and a second temperature different from the first temperature, and controls the second heating unit 22 to a third temperature different from the first temperature and the second temperature. May be.

すなわち、制御部40は、第1加熱部21を第1温度に制御するモードと第2温度に制御するモードとを有し、第2加熱部22を第3温度に制御する。第1温度、第2温度、第3温度は互いに異なるので、第1加熱部21及び第2加熱部22によって、少なくとも3種類の温度を組み合わせた熱サイクルを実現できる。   That is, the control unit 40 has a mode for controlling the first heating unit 21 to the first temperature and a mode for controlling the second heating unit 21 to the second temperature, and controls the second heating unit 22 to the third temperature. Since the first temperature, the second temperature, and the third temperature are different from each other, the first heating unit 21 and the second heating unit 22 can realize a thermal cycle in which at least three types of temperatures are combined.

次に、熱サイクル装置1の制御方法の具体例について、ホットスタート工程(ホットスタートPCR酵素を用いるPCRにおいて、ホットスタート酵素を熱によって活性化させる工程)を含むRT−PCRでリアルタイム測定を行う場合を例にとり説明する。なお、反応液140には特定のDNAと相補的に結合することによって所定の波長の光の強度が変化する蛍光プローブが含まれているものとする。図7は、本実施形態に係る熱サイクル装置1の制御方法の具体例を説明するためのフローチャートである。以下では装着部15に反応容器100を装着した後にステップS100を行う例について説明するが、ステップS100の後に装着部15に反応容器100を装着してもよい。   Next, with respect to a specific example of the control method of the heat cycle apparatus 1, when real-time measurement is performed by RT-PCR including a hot start step (a step of activating a hot start enzyme by heat in PCR using a hot start PCR enzyme) Will be described as an example. It is assumed that the reaction solution 140 contains a fluorescent probe that changes the intensity of light of a predetermined wavelength by complementary binding to specific DNA. FIG. 7 is a flowchart for explaining a specific example of the control method of the thermal cycler 1 according to this embodiment. Hereinafter, an example in which Step S100 is performed after mounting the reaction container 100 on the mounting unit 15 will be described, but the reaction container 100 may be mounted on the mounting unit 15 after Step S100.

本具体例において、まず、制御部40は、第1加熱部21を第1温度に制御し、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第1の配置で第1時間を経過した場合に、第1加熱部21を第1温度よりも高い第2温度に制御し、第2加熱部22を第2温度よりも高い第3温度に制御し、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を、第1の配置から第2の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する第1処理を行う。   In this specific example, first, the control unit 40 controls the first heating unit 21 to the first temperature, and the arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 is the first arrangement and the first arrangement. When the time has elapsed, the first heating unit 21 is controlled to a second temperature higher than the first temperature, the second heating unit 22 is controlled to a third temperature higher than the second temperature, the mounting unit 15, A first process for controlling the drive mechanism 30 so as to switch the arrangement of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 from the first arrangement to the second arrangement is performed.

より具体的には、まず、制御部40は、第1加熱部21に対して制御信号S1を出力することによって、第1加熱部21の温度を第1温度に制御する(ステップS100)。本具体例において、第1温度は逆転写酵素によって逆転写反応が進行する温度である。「逆転写酵素によって逆転写反応が進行する温度」は逆転写酵素の種類に依存する温度であるが、一般的には20℃以上70℃以下程度の範囲内であり、特に40℃以上50℃以下程度の範囲内において反応が進行しやすいことが一般的である。また、本具体例においては、初期動作時における装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置は第1の配置である。したがって、反応液140は第1領域111に保持される。すなわち、反応液140は第1温度に保持される。   More specifically, first, the control unit 40 controls the temperature of the first heating unit 21 to the first temperature by outputting a control signal S1 to the first heating unit 21 (step S100). In this specific example, the first temperature is a temperature at which the reverse transcription reaction proceeds by reverse transcriptase. “Temperature at which reverse transcription reaction proceeds by reverse transcriptase” is a temperature that depends on the type of reverse transcriptase, but is generally in the range of 20 ° C. or higher and 70 ° C. or lower. In general, the reaction is likely to proceed within the following range. In this specific example, the placement of the mounting portion 15, the first heating portion 21, and the second heating portion 22 during the initial operation is the first placement. Accordingly, the reaction solution 140 is held in the first region 111. That is, the reaction liquid 140 is maintained at the first temperature.

なお、ステップS100において、制御部40は、第2加熱部22に対して制御信号S2を出力することによって、第2加熱部22の温度を逆転写酵素が失活しない温度に制御してもよい。「逆転写酵素が失活しない温度」は、逆転写酵素の種類に依存する温度であるが、一般的には20℃以上70℃以下程度の範囲内である。また、一般的には、70℃を超える温度では、逆転写酵素が失活したり劣化しやすくなったりする。第2加熱部22の温度を逆転写酵素が失活しない温度に制御することによって、装着部15に反応容器100を装着する際に、逆転写酵素が失活するような温度に反応液140が曝されることがなくなる。   In step S100, the control unit 40 may control the temperature of the second heating unit 22 to a temperature at which the reverse transcriptase is not deactivated by outputting a control signal S2 to the second heating unit 22. . The “temperature at which the reverse transcriptase does not inactivate” is a temperature that depends on the type of reverse transcriptase, but is generally in the range of about 20 ° C. to 70 ° C. In general, at a temperature exceeding 70 ° C., reverse transcriptase tends to be inactivated or deteriorated. By controlling the temperature of the second heating unit 22 to a temperature at which the reverse transcriptase is not deactivated, the reaction solution 140 is brought to a temperature at which the reverse transcriptase is deactivated when the reaction vessel 100 is mounted on the mounting unit 15. It will not be exposed.

ステップS100の後に、制御部40は、ステップS100が終了してから(第1加熱部21が第1温度に達してから)第1時間を経過したか否かを判定する(ステップS102)。本具体例において、第1時間は逆転写反応に必要となる時間である。第1時間を経過していないと制御部40が判定した場合(ステップS102でNOの場合)には、制御部40はステップS102を繰り返す。   After step S100, the control unit 40 determines whether or not the first time has elapsed after step S100 is completed (after the first heating unit 21 has reached the first temperature) (step S102). In this specific example, the first time is the time required for the reverse transcription reaction. If the control unit 40 determines that the first time has not elapsed (NO in step S102), the control unit 40 repeats step S102.

第1時間を経過したと制御部40が判定した場合(ステップS102でYESの場合)には、制御部40は、第1加熱部21に対して制御信号S1を出力することによって、第1加熱部21の温度を第2温度に制御し、第2加熱部22に対して制御信号S2を出力することによって、第2加熱部22の温度を第2温度に制御する(ステップS104)。本具体例においては、第2温度はPCRにおけるアニーリング及び伸長温度である。「PCRにおけるアニーリング及び伸長温度」は、核酸を増幅することに用いられる酵素(本具体例ではDNAポリメラーゼ)の種類に依存する温度であるが、一般的には50℃以上70℃以下程度の範囲内である。本具体例においては、第3温度はPCRにおける熱変性温度である。「PCRにおける熱変性温度」は、核酸を増幅するための酵素の種類に依存する温度であるが、一般的には90℃以上100℃以下程度の範囲内である。   When the control unit 40 determines that the first time has passed (YES in step S102), the control unit 40 outputs the control signal S1 to the first heating unit 21 to thereby perform the first heating. By controlling the temperature of the unit 21 to the second temperature and outputting the control signal S2 to the second heating unit 22, the temperature of the second heating unit 22 is controlled to the second temperature (step S104). In this example, the second temperature is the annealing and extension temperature in PCR. “Annealing and extension temperature in PCR” is a temperature that depends on the type of enzyme (DNA polymerase in this specific example) used to amplify a nucleic acid, but is generally in the range of about 50 ° C. to 70 ° C. Is within. In this specific example, the third temperature is a heat denaturation temperature in PCR. “Thermal denaturation temperature in PCR” is a temperature depending on the type of enzyme for amplifying nucleic acid, but is generally in the range of about 90 ° C. to 100 ° C.

ステップS104の後に、制御部40は、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を第1の配置から第2の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する(ステップS106)。上述のように、ステップS104までは装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第1の配置になっているので、ステップS102を行うことで、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を第2の配置とする。装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第2の配置である場合には、反応液140は第2領域112に保持される。すなわち、反応液140は、第3温度に保持される。   After step S104, the control unit 40 outputs the control signal S3 to the drive mechanism 30, thereby changing the arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 from the first arrangement to the second arrangement. The drive mechanism 30 is controlled to switch to the arrangement (step S106). As described above, since the placement of the mounting portion 15, the first heating portion 21, and the second heating portion 22 is the first placement until step S104, the mounting portion 15, the first heating portion is performed by performing step S102. The arrangement of the heating unit 21 and the second heating unit 22 is a second arrangement. When the placement of the mounting portion 15, the first heating portion 21, and the second heating portion 22 is the second placement, the reaction solution 140 is held in the second region 112. That is, the reaction liquid 140 is maintained at the third temperature.

ステップS106の後に、制御部40は、制御部40は、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第2の配置で第2時間を経過させる第2処理を行う。   After step S106, the control unit 40 performs a second process in which the placement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 is the second placement and the second time elapses.

より具体的には、ステップS106の後に、制御部40は、ステップS106が終了してから第2時間を経過したか否かを判定する(ステップS108)。本具体例において、第2時間はPCR酵素の活性化(ホットスタート)に必要となる時間である。第2時間を経過していないと制御部40が判定した場合(ステップS108でNOの場合)には、制御部40はステップS108を繰り返す。   More specifically, after step S106, the control unit 40 determines whether or not the second time has elapsed since step S106 was completed (step S108). In this specific example, the second time is a time required for the activation (hot start) of the PCR enzyme. If the control unit 40 determines that the second time has not elapsed (NO in step S108), the control unit 40 repeats step S108.

第2時間を経過したと制御部40が判定した場合(ステップS108でYESの場合)には、制御部40は、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第2の配置で第3時間を経過した場合に、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を、第2の配置から第1の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する第3処理を行う。   When the control unit 40 determines that the second time has elapsed (in the case of YES in step S108), the control unit 40 has the second arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 as the second. When the third time elapses in the arrangement, the control signal S3 is output to the drive mechanism 30 to change the arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 to the second arrangement. A third process for controlling the drive mechanism 30 so as to switch from the first to the first arrangement is performed.

より具体的には、まず、制御部40が、ステップS108が終了してから第3時間を経過したか否かを判定する(ステップS110)。本具体例において、第3時間は、PCRにおけるDNAの熱変性に必要となる時間である。第3時間を経過していないと制御部40が判定した場合(ステップS110でNOの場合)には、制御部40はステップS110を繰り返す。第3時間を経過したと制御部40が判定した場合(ステップS110でYESの場合)には、制御部40は、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を、第2の配置から第1の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する(ステップS112)。装着部15、
第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第1の配置である場合には、反応液140は第1領域111に保持される。すなわち、ステップS112の結果、反応液140は、第2温度に保持される。
More specifically, first, the control unit 40 determines whether or not the third time has elapsed since step S108 was completed (step S110). In this specific example, the third time is a time required for heat denaturation of DNA in PCR. When the control unit 40 determines that the third time has not elapsed (NO in step S110), the control unit 40 repeats step S110. When the control unit 40 determines that the third time has elapsed (in the case of YES in step S110), the control unit 40 outputs a control signal S3 to the drive mechanism 30, thereby causing the mounting unit 15, The drive mechanism 30 is controlled so that the arrangement of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 is switched from the second arrangement to the first arrangement (step S112). Mounting part 15,
When the arrangement of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 is the first arrangement, the reaction solution 140 is held in the first region 111. That is, as a result of step S112, the reaction solution 140 is held at the second temperature.

本具体例によれば、第1処理と第2処理及び第3処理とでは、第1加熱部21の温度が異なっている。このように、温度条件の異なる第1処理と第2処理及び第3処理を行うことによって、PCRの前に逆転写反応を行うことができるので、RT−PCRに適した熱サイクル装置1を実現できる。   According to this specific example, the temperature of the first heating unit 21 is different between the first process, the second process, and the third process. As described above, by performing the first process, the second process, and the third process with different temperature conditions, the reverse transcription reaction can be performed before the PCR, so that the thermal cycle apparatus 1 suitable for RT-PCR is realized. it can.

また、ホットスタート工程を含むPCRを行う場合において、PCR酵素を活性化させる温度は、熱変性温度と同程度である。したがって、第2処理を行うことによって、PCR酵素を活性化させる工程であるPCRのホットスタートを含んだ熱サイクルを実現できる。   Moreover, when performing PCR including a hot start process, the temperature which activates a PCR enzyme is comparable to heat denaturation temperature. Therefore, by performing the second treatment, it is possible to realize a thermal cycle including a hot start of PCR, which is a step of activating the PCR enzyme.

本具体例においては、第3処理の後に、制御部40は、測定部50に対して制御信号S4を出力することによって、所定の波長の光の強度(本具体例においては輝度)を測定するように測定部50を制御する。より具体的には、ステップS112の後に、測定部50が蛍光測定を開始する(ステップS114)。測定部50をスライド52上で移動させながら、複数の反応容器100についての蛍光測定を行なう。なお、PCRの結果は、蛍光測定を行わず、例えば電気泳動などの別の方法によって確認することもできる。   In this specific example, after the third process, the control unit 40 outputs the control signal S4 to the measurement unit 50 to measure the intensity of light of a predetermined wavelength (in this example, the luminance). Thus, the measurement unit 50 is controlled. More specifically, after step S112, the measurement unit 50 starts fluorescence measurement (step S114). While moving the measurement unit 50 on the slide 52, fluorescence measurement is performed on the plurality of reaction vessels 100. The PCR result can be confirmed by another method such as electrophoresis without performing fluorescence measurement.

第3処理の後に所定の波長の光の強度を測定するように測定部50を制御することによって、反応液140がアニーリング及び伸長温度に保持されている期間に、特定のDNAの量に相関する所定の波長の光の強度を測定できる。したがって、リアルタイムPCRに適した熱サイクル装置1を実現できる。   By controlling the measurement unit 50 to measure the intensity of light of a predetermined wavelength after the third treatment, the reaction solution 140 is correlated with the amount of specific DNA during the period in which the reaction solution 140 is held at the annealing and extension temperature. The intensity of light of a predetermined wavelength can be measured. Therefore, the thermal cycle apparatus 1 suitable for real-time PCR can be realized.

第3処理の後に、制御部40は、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置が第1の配置で第4時間を経過した場合に、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を、第1の配置から第2の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する第4処理と、第3処理とを所定回数繰り返して行なってもよい。   After the third process, the control unit 40 controls the drive mechanism 30 when the placement unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 are arranged in the first arrangement for a fourth time. A fourth process for controlling the drive mechanism 30 so as to switch the arrangement of the mounting unit 15, the first heating unit 21, and the second heating unit 22 from the first arrangement to the second arrangement by outputting the signal S3. And the third process may be repeated a predetermined number of times.

より具体的には、まず、ステップS114の後に、制御部40は、ステップS112が終了してから第4時間を経過したか否かを判定する(ステップS116)。本具体例において、第4時間はPCRにおけるアニーリング及び伸長に必要となる時間である。第4時間を経過していないと制御部40が判定した場合(ステップS116でNOの場合)には、制御部40はステップS116を繰り返す。第4時間を経過したと制御部40が判定した場合(ステップS116でYESの場合)には、制御部40は、所定のサイクル数に達したか否かを判定する(ステップS118)。   More specifically, first, after step S114, the control unit 40 determines whether or not the fourth time has elapsed since step S112 was completed (step S116). In this specific example, the fourth time is the time required for annealing and extension in PCR. When the control unit 40 determines that the fourth time has not elapsed (NO in step S116), the control unit 40 repeats step S116. When the control unit 40 determines that the fourth time has elapsed (YES in step S116), the control unit 40 determines whether or not a predetermined number of cycles has been reached (step S118).

所定のサイクル数に達していないと制御部40が判定した場合(ステップS118でNOの場合)には、制御部40は、駆動機構30に対して制御信号S3を出力することによって、装着部15、第1加熱部21及び第2加熱部22の配置を第1の配置から第2の配置へと切換えるように駆動機構30を制御する(ステップS120)。ステップS120の後に、ステップS110からステップS118までを繰り返す。制御部40が所定のサイクル数に達したと判定した場合(ステップS118でYESの場合)には、処理を終了する。なお、本具体例ではサイクル数に基づいて処理の終了を決定したが、ステップS118の前に、ステップS114で測定される所定の波長の光の強度が所定値に達したか否かを判定するステップを加え、光の強度が所定値に達した場合にはステップS118を行わずに処理を終了してもよい。   When the control unit 40 determines that the predetermined number of cycles has not been reached (NO in step S118), the control unit 40 outputs a control signal S3 to the drive mechanism 30 to thereby attach the mounting unit 15. The drive mechanism 30 is controlled so as to switch the arrangement of the first heating unit 21 and the second heating unit 22 from the first arrangement to the second arrangement (step S120). After step S120, steps S110 to S118 are repeated. If the control unit 40 determines that the predetermined number of cycles has been reached (YES in step S118), the process ends. In this specific example, the end of the process is determined based on the number of cycles, but before step S118, it is determined whether or not the intensity of the light of the predetermined wavelength measured in step S114 has reached a predetermined value. If a step is added and the light intensity reaches a predetermined value, the process may be terminated without performing step S118.

第3処理では第2の配置で第3時間を経過するまで反応液140が第3温度に保持され、第4処理では第1の配置で第4時間を経過するまで反応液140が第2温度に保持される。このように、第4処理と第3処理(より具体的には、ステップS120とステップS110からステップS118)を繰り返すことによって、PCRに適した熱サイクルを所定回数繰り返して行うことができる。   In the third process, the reaction liquid 140 is maintained at the third temperature until the third time elapses in the second arrangement, and in the fourth process, the reaction liquid 140 is maintained at the second temperature until the fourth time elapses in the first arrangement. Retained. Thus, by repeating the fourth process and the third process (more specifically, step S120 and step S110 to step S118), a thermal cycle suitable for PCR can be repeated a predetermined number of times.

4.実施例
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
4). Examples Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples.

4−1.第1実施例
第1実施例においては、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間を測定する実験を行った例について説明する。
4-1. First Example In the first example, an example in which an experiment for measuring the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move will be described.

反応容器100の平均内径は2.3mm、反応容器100の長手方向の長さは37mm、回転半径は18.5mm、液体130はジメチルシリコーンオイル(主成分ポリジメチルシロキサン、調製動粘度4μm/s)、反応液140は1.0μlのRT−PCR用反応液(図10に示す組成の反応液、概要は第2実施例を参照)である。反応液140は液体130の中に液滴として存在している。第1の配置及び第2の配置は、反応容器100の長手方向が鉛直方向となる配置であり、第1の配置は封止部120が重力の作用する方向における上方となる配置であり、第2の配置は封止部120が重力の作用する方向における下方となる配置である。すなわち、駆動機構30は、第1の配置と第2の配置とを切り換える場合に、装着部15及び温度勾配形成部20を180°回転させる。 The average inner diameter of the reaction vessel 100 is 2.3 mm, the length in the longitudinal direction of the reaction vessel 100 is 37 mm, the rotation radius is 18.5 mm, and the liquid 130 is dimethyl silicone oil (main component polydimethylsiloxane, preparation kinematic viscosity 4 μm 2 / s. ), The reaction solution 140 is a 1.0 μl RT-PCR reaction solution (reaction solution having the composition shown in FIG. 10, see the second embodiment for the outline). The reaction liquid 140 exists as a droplet in the liquid 130. The first arrangement and the second arrangement are arrangements in which the longitudinal direction of the reaction vessel 100 is the vertical direction, and the first arrangement is an arrangement in which the sealing portion 120 is above in the direction in which gravity acts, The arrangement 2 is an arrangement in which the sealing portion 120 is located below in the direction in which gravity acts. That is, the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20 by 180 ° when switching between the first arrangement and the second arrangement.

図8は、第1実施例における実験結果を示す表である。上から順に、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を回転させる回転速度[回転/秒]、反応液140に作用する遠心力の重力に対する比、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を半回転させるために要する時間(X)[秒]、駆動機構30が回転を終えてから反応液140が反応容器100から離れるまでの時間(Y)[秒]、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間(X+Y)[秒]を表す。   FIG. 8 is a table showing experimental results in the first example. In order from the top, the driving mechanism 30 rotates the mounting portion 15 and the temperature gradient forming unit 20 at a rotational speed [rotation / second], the ratio of centrifugal force acting on the reaction liquid 140 to gravity, and the driving mechanism 30 includes the mounting portion 15 and the temperature. Time (X) [seconds] required for half-rotating the gradient forming unit 20, time (Y) [seconds] from when the driving mechanism 30 finishes rotating until the reaction solution 140 leaves the reaction vessel 100, the driving mechanism 30 Represents the time (X + Y) [seconds] from the start of rotation to the start of movement of the reaction solution 140.

図9は、第1実施例における実験結果を示すグラフである。図9の横軸は駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を回転させる回転速度[回転/秒]、縦軸は駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間(X+Y)[秒]を表す。   FIG. 9 is a graph showing experimental results in the first example. The horizontal axis in FIG. 9 is the rotation speed [rotation / second] at which the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20, and the vertical axis is the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move. Represents time (X + Y) [seconds].

実験を行った範囲では、駆動機構30が回転を終えるまでは、反応液140は反応容器100内を移動せず、駆動機構30が回転を終えてから移動を開始した。したがって、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を半回転させるために要する時間(X)と駆動機構30が回転を終えてから反応液140が反応容器100から離れるまでの時間(Y)との合計時間が、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間(X+Y)となった。   In the range where the experiment was performed, the reaction solution 140 did not move in the reaction vessel 100 until the drive mechanism 30 finished rotating, and started moving after the drive mechanism 30 finished rotating. Therefore, the time (X) required for the drive mechanism 30 to rotate the mounting portion 15 and the temperature gradient forming unit 20 half-turn and the time (Y) from when the drive mechanism 30 finishes rotating until the reaction solution 140 leaves the reaction vessel 100. ) And the time (X + Y) from when the driving mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move.

図8及び図9に示されるように、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を回転させる回転速度が0.5[回転/秒]以上の範囲では、回転速度が0.5[回転/秒]を下回る範囲に比べて、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間が短くなることが分かった。理由としては、回転速度が0.5[回転/秒]よりも小さくなると、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を半回転させるために要する時間が極端に長くなることが挙げられる。   As shown in FIGS. 8 and 9, when the rotational speed at which the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20 is 0.5 [rotation / second] or more, the rotational speed is 0.5 [rotation]. It was found that the time from the start of rotation of the drive mechanism 30 to the start of movement of the reaction solution 140 was shorter than the range below [rotation / second]. The reason is that when the rotation speed is lower than 0.5 [rotation / second], the time required for the drive mechanism 30 to rotate the mounting portion 15 and the temperature gradient forming portion 20 by half is extremely long. .

図8及び図9に示されるように、駆動機構30が装着部15及び温度勾配形成部20を回転させる回転速度が3.67[回転/秒]以下の範囲では、回転速度が3.67[回転/秒]を上回る範囲に比べて、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間が短くなることが分かった。理由としては、回転速度が3.67[回転/秒]よりも大きくなると、駆動機構30が回転を終えてから反応液140が反応容器100から離れるまでの時間が極端に長くなることが挙げられる。回転速度が大きくなると、反応液140に作用する遠心力が大きくなるので、遠心力によって反応液140が反応容器100の内壁に張り付く現象が生じているものと考えられる。第1実施例においては、回転半径が18.5mmであるので、回転速度が3.67[回転/秒]である場合に反応液140に作用する遠心力の大きさは、重力の1倍である。   As shown in FIGS. 8 and 9, when the rotational speed at which the drive mechanism 30 rotates the mounting unit 15 and the temperature gradient forming unit 20 is 3.67 [rotations / second] or less, the rotational speed is 3.67 [ It has been found that the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move is shorter than the range exceeding [rotation / second]. The reason is that when the rotational speed is greater than 3.67 [rotations / second], the time from when the drive mechanism 30 finishes rotating until the reaction solution 140 leaves the reaction vessel 100 becomes extremely long. . As the rotational speed increases, the centrifugal force acting on the reaction liquid 140 increases, and it is considered that the phenomenon in which the reaction liquid 140 sticks to the inner wall of the reaction vessel 100 due to the centrifugal force is generated. In the first embodiment, since the radius of rotation is 18.5 mm, the centrifugal force acting on the reaction liquid 140 when the rotation speed is 3.67 [rotation / second] is one times the gravity. is there.

以上の実験結果から、制御部40が、駆動機構30の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、反応液140に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように駆動機構30を制御することによって、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間が短くなることが分かった。したがって、熱サイクルを短時間で行える熱サイクル装置1を実現できることが分かった。   From the above experimental results, the controller 40 is such that the rotational speed of the drive mechanism 30 is 0.5 rotations / second or more and the magnitude of the centrifugal force acting on the reaction solution 140 is less than or equal to 1 times the gravity. It was found that the time from when the drive mechanism 30 started to rotate until the reaction solution 140 began to move was shortened by controlling the drive mechanism 30 at the same time. Therefore, it turned out that the thermal cycle apparatus 1 which can perform a thermal cycle in a short time is realizable.

また、図8及び図9から、駆動機構30の回転速度が0.5回転/秒以上1.67回転/秒以下であることがより好ましい。回転速度が0.5回転/秒以上1.67回転/秒以下であれば、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間を1.1秒以下とすることができるので、熱サイクルをより短時間で行うことができる。駆動機構30の回転速度は、1.00回転/秒以上1.25回転/秒以下であることがさらに好ましい。回転速度1.00回転/秒以上1.25回転/秒以下であれば、駆動機構30が回転を始めてから反応液140が移動し始めるまでの時間を0.55秒以下とすることができるので、熱サイクルをさらに短時間で行うことができる。   8 and 9, it is more preferable that the rotation speed of the drive mechanism 30 is not less than 0.5 rotations / second and not more than 1.67 rotations / second. If the rotation speed is 0.5 rotations / second or more and 1.67 rotations / second or less, the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move can be 1.1 seconds or less. Therefore, the thermal cycle can be performed in a shorter time. The rotation speed of the drive mechanism 30 is more preferably 1.00 rotation / second or more and 1.25 rotation / second or less. If the rotational speed is 1.00 rotation / second or more and 1.25 rotation / second or less, the time from when the drive mechanism 30 starts to rotate until the reaction solution 140 starts to move can be 0.55 seconds or less. The heat cycle can be performed in a shorter time.

4−2.第2実施例
第2実施例では、熱サイクル装置1を用いてホットスタート工程を含むRT−PCRでリアルタイム測定を行なった例について説明する。
4-2. 2nd Example In 2nd Example, the example which performed real-time measurement by RT-PCR including a hot start process using the thermal cycle apparatus 1 is demonstrated.

図10は、第2実施例における反応液140の組成を示す表である。図10において、「SuperScript III Platinum」は「SuperScript III Platinum One-Step Quantitative RT-PCR System with ROX(「Platinum」は登録商標、ライフテクノロジーズ社製)」であり、PCR酵素と逆転写酵素が含まれている。RNAとしては、ヒト鼻腔拭い液(ヒトサンプル)から抽出したRNAを用いた。なお、当該ヒトサンプルについては、市販のキット(「エスプラインインフルエンザA&B−N(「エスプライン」は登録商標)」、富士レビオ株式会社製)を用いてイムノクロマトグラフィーを行った結果、インフルエンザA型が陽性であった。なお、イムノクロマトグラフィーにおける「A型陽性」は、下記インフルエンザA型(InfA)を特異的に判別するものではない。   FIG. 10 is a table showing the composition of the reaction solution 140 in the second embodiment. In FIG. 10, “SuperScript III Platinum” is “SuperScript III Platinum One-Step Quantitative RT-PCR System with ROX” (“Platinum” is a registered trademark, manufactured by Life Technologies) and includes PCR enzyme and reverse transcriptase. ing. As RNA, RNA extracted from a human nasal wipe (human sample) was used. The human sample was subjected to immunochromatography using a commercially available kit (“Espline influenza A & B-N (“ Espline ”is a registered trademark)”, manufactured by Fujirebio Inc.). It was positive. Note that “type A positive” in immunochromatography does not specifically identify the following influenza type A (InfA).

図11は、インフルエンザA型(InfA)、豚インフルエンザA型(SW InfA)、豚インフルエンザH1型(SW H1)及びリボヌクレアーゼP(RNase P)に対応するフォワードプライマー(F primer)、リバースプライマー(R primer)及びプローブ(Probe)の塩基配列を示す表である。いずれも、「CDC protocol of realtime RTPCR for swine influenza A(H1N1)」(World Health Organization、2009年4月30日改訂1版)に記載されている塩基配列と同一である。図11に示される4種類のプローブ(Probe)は、いずれも核酸の増幅に伴い測定される蛍光輝度が増加する。   FIG. 11 shows a forward primer (F primer) and a reverse primer (R primer) corresponding to influenza A (InfA), swine influenza A (SW InfA), swine influenza H1 (SW H1) and ribonuclease P (RNase P). ) And probe (Probe) base sequences. Both are identical to the nucleotide sequences described in “CDC protocol of realtime RTPCR for swine influenza A (H1N1)” (World Health Organization, revised version 30th April 2009). Each of the four types of probes shown in FIG. 11 increases the fluorescence brightness measured with the amplification of the nucleic acid.

実験手順は、図7に示されるフローチャートの通りであり、第1温度は45℃、第2温
度は58℃、第3温度は98℃、第1時間は60秒、第2時間は10秒、第3時間は5秒、第4時間は30秒、熱サイクル処理のサイクル数は50回とした。また、装着部15に装着される反応容器100は4個(サンプルA〜サンプルD)とした。
The experimental procedure is as shown in the flowchart of FIG. 7. The first temperature is 45 ° C., the second temperature is 58 ° C., the third temperature is 98 ° C., the first time is 60 seconds, the second time is 10 seconds, The third time was 5 seconds, the fourth time was 30 seconds, and the number of cycles of the thermal cycle treatment was 50. In addition, the number of reaction containers 100 attached to the attachment part 15 was four (sample A to sample D).

サンプルAは、インフルエンザA型(InfA)に対応するフォワードプライマー、リバースプライマー及び蛍光プローブを含む。サンプルBは、豚インフルエンザA型(SW InfA)に対応するフォワードプライマー、リバースプライマー及び蛍光プローブを含む。サンプルCは、豚インフルエンザH1型(SW H1)に対応するフォワードプライマー、リバースプライマー及び蛍光プローブを含む。サンプルDは、リボヌクレアーゼP(RNase P)に対応するフォワードプライマー、リバースプライマー及び蛍光プローブを含む。   Sample A contains a forward primer, a reverse primer and a fluorescent probe corresponding to influenza A (InfA). Sample B contains a forward primer, a reverse primer and a fluorescent probe corresponding to swine influenza A type (SW InfA). Sample C includes a forward primer, a reverse primer and a fluorescent probe corresponding to swine influenza H1 type (SW H1). Sample D includes a forward primer, a reverse primer and a fluorescent probe corresponding to ribonuclease P (RNase P).

図12は、第2実施例における、熱サイクル処理のサイクル数と測定された輝度との関係を示すグラフである。図12の横軸は熱サイクル処理のサイクル数、縦軸は輝度の相対値を表す。   FIG. 12 is a graph showing the relationship between the number of cycles of the thermal cycle process and the measured luminance in the second example. The horizontal axis of FIG. 12 represents the number of cycles of thermal cycle processing, and the vertical axis represents the relative value of luminance.

図12に示されるように、サンプルA〜サンプルDのいずれも、熱サイクル処理のサイクル数が20回〜30回程度となる辺りから輝度が大きく上昇していることが分かる。これによって、RNAを鋳型として逆転写されたcDNAが増幅されていることが分かる。サンプルDは内在性コントロールの実験であり、サンプルDで輝度が上昇していることから、ヒトサンプル由来のDNA(cDNA)が増幅されたことが確認できた。さらに、サンプルA〜サンプルDでcDNAが増幅されたことから、ヒトサンプルにはインフルエンザA型、豚インフルエンザA型、豚インフルエンザH1型の全てのRNAが含まれていたことが分かった。この結果は、イムノクロマトグラフィーの結果とも合致している。したがって、本実施形態に係る熱サイクル装置1を用いてホットスタート工程を含むRT−PCRでリアルタイム測定を行うことができることが確認された。   As shown in FIG. 12, it can be seen that the brightness of each of the samples A to D is greatly increased from the vicinity where the number of cycles of the thermal cycle process is about 20 to 30 times. This shows that the reverse transcribed cDNA was amplified using RNA as a template. Sample D is an experiment for endogenous control. Since the brightness of Sample D is increased, it was confirmed that DNA (cDNA) derived from a human sample was amplified. Furthermore, since the cDNA was amplified in Sample A to Sample D, it was found that the human sample contained all RNAs of influenza A, swine influenza A, and swine influenza H1. This result is consistent with the result of immunochromatography. Therefore, it was confirmed that real-time measurement can be performed by RT-PCR including a hot start process using the thermal cycling apparatus 1 according to the present embodiment.

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。   In addition, embodiment mentioned above and a modification are examples, Comprising: It is not necessarily limited to these. For example, a plurality of embodiments and modifications can be combined as appropriate.

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

1…熱サイクル装置、15…装着部、16…固定部材、17…フランジ、18…フランジ、19…導線、20…温度勾配形成部、21…第1加熱部、21a…第1ヒーター、21b…第1ヒートブロック、22…第2加熱部、22a…第2ヒーター、22b…第2ヒートブロック、30…駆動機構、31…軸受、40…制御部、50…測定部、52…スライド、100…反応容器、110…流路、111…第1領域、112…第2領域、130…液体、140…反応液、151…挿入口、210…フィン、S1〜S4…制御信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thermal cycle apparatus, 15 ... Mounting part, 16 ... Fixing member, 17 ... Flange, 18 ... Flange, 19 ... Conductor, 20 ... Temperature gradient formation part, 21 ... 1st heating part, 21a ... 1st heater, 21b ... 1st heat block, 22 ... 2nd heating part, 22a ... 2nd heater, 22b ... 2nd heat block, 30 ... Drive mechanism, 31 ... Bearing, 40 ... Control part, 50 ... Measuring part, 52 ... Slide, 100 ... Reaction vessel, 110 ... channel, 111 ... first region, 112 ... second region, 130 ... liquid, 140 ... reaction solution, 151 ... insertion port, 210 ... fin, S1-S4 ... control signal

配列番号1は、InfAのフォワードプライマーの配列である。
配列番号2は、InfAのリバースプライマーの配列である。
配列番号3は、InfAの蛍光プローブの配列である。
配列番号4は、SW InfAのフォワードプライマーの配列である。
配列番号5は、SW InfAのリバースプライマーの配列である。
配列番号6は、SW InfAの蛍光プローブの配列である。
配列番号7は、SW H1のフォワードプライマーの配列である。
配列番号8は、SW H1のリバースプライマーの配列である。
配列番号9は、SW H1の蛍光プローブの配列である。
配列番号10は、RNase Pのフォワードプライマーの配列である。
配列番号11は、RNase Pのリバースプライマーの配列である。
配列番号12は、RNase Pの蛍光プローブの配列である。
SEQ ID NO: 1 is the sequence of the InfA forward primer.
SEQ ID NO: 2 is the sequence of the InfA reverse primer.
SEQ ID NO: 3 is the sequence of the InfA fluorescent probe.
Sequence number 4 is the arrangement | sequence of the forward primer of SW InfA.
SEQ ID NO: 5 is the reverse primer sequence of SW InfA.
Sequence number 6 is the arrangement | sequence of the fluorescent probe of SW InfA.
Sequence number 7 is the arrangement | sequence of the forward primer of SW H1.
Sequence number 8 is the arrangement | sequence of the reverse primer of SW H1.
Sequence number 9 is the arrangement | sequence of the fluorescent probe of SW H1.
SEQ ID NO: 10 is the sequence of RNase P forward primer.
SEQ ID NO: 11 is the sequence of RNase P reverse primer.
SEQ ID NO: 12 is the sequence of a fluorescent probe for RNase P.

Claims (2)

反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液が移動する流路を含む反応容器を装着可能な装着部と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
前記装着部及び前記温度勾配形成部を、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路を前記反応液が移動する方向に対して垂直な成分を有する回転軸で回転させる駆動機構と、
前記駆動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動機構の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、前記反応液に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように前記駆動機構を制御し、
前記駆動機構は、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第1の配置と、前記重力の作用する方向における前記流路内の最下点の位置が前記第1の配置とは異なる第2の配置と、の間で回転させ、
前記駆動機構は、前記第1の配置から前記第2の配置へと回転させる場合と、前記第2の配置から前記第1の配置へと回転させる場合と、で反対方向に前記装着部及び前記温度勾配形成部を回転させる、熱サイクル装置
A mounting portion capable of mounting a reaction vessel including a flow path through which the reaction liquid is filled with a liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible with the reaction liquid, and the reaction liquid moves;
A temperature gradient forming unit that forms a temperature gradient in a direction in which the reaction solution moves with respect to the flow path when the reaction container is mounted on the mounting unit;
When the mounting portion and the temperature gradient forming portion have a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and the reaction vessel is mounted on the mounting portion, the reaction solution moves through the flow path. A drive mechanism that rotates on a rotating shaft having a component perpendicular to the direction;
A control unit for controlling the drive mechanism;
Including
The controller is
Controlling the drive mechanism so that the rotational speed of the drive mechanism is 0.5 revolutions / second or more and the magnitude of the centrifugal force acting on the reaction liquid is 1 or less times the gravity;
The drive mechanism is different from the first arrangement in the arrangement of the mounting part and the temperature gradient forming part in the first arrangement and the position of the lowest point in the flow path in the direction in which the gravity acts. Rotate between the second arrangement,
The drive mechanism includes a case of rotating to the second arrangement from the first arrangement, the case is rotated to the first arrangement from the second arrangement, in the mounting portion and the opposite direction Thermal cycle device that rotates the temperature gradient forming section
請求項1において、
前記制御部は、
前記装着部及び温度勾配形成部の配置を、前記第2の配置に保持するように前記駆動機構を制御する処理と、
前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、前記第2の配置から前記第1の配置へと切換えるように前記駆動機構を制御する処理と、
前記装着部及び温度勾配形成部の配置を、前記第1の配置に保持するように前記駆動機構を制御する処理と、
前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、前記第1の配置から前記第2の配置へと
切換えるように前記駆動機構を制御する処理と、
を行い、
前記制御部は、
前記第2の配置から前記第1の配置へと切換えるように前記駆動機構を制御する処理、及び前記第1の配置から前記第2の配置へと切換えるように前記駆動機構を制御する処理において、
前記駆動機構の回転速度が0.5回転/秒以上であり、かつ、前記反応液に作用する遠心力の大きさが重力の1倍以下になるように前記駆動機構を制御する、熱サイクル装置。
In claim 1,
The controller is
A process of controlling the drive mechanism so as to maintain the placement of the mounting portion and the temperature gradient forming portion in the second placement;
A process of controlling the drive mechanism so as to switch the arrangement of the mounting part and the temperature gradient forming part from the second arrangement to the first arrangement;
A process of controlling the drive mechanism so as to maintain the placement of the mounting portion and the temperature gradient forming portion in the first placement;
A process of controlling the drive mechanism so as to switch the arrangement of the mounting part and the temperature gradient forming part from the first arrangement to the second arrangement;
And
The controller is
In the process of controlling the drive mechanism to switch from the second arrangement to the first arrangement, and the process of controlling the drive mechanism to switch from the first arrangement to the second arrangement,
A thermal cycle device that controls the drive mechanism so that the rotational speed of the drive mechanism is 0.5 rotations / second or more and the magnitude of the centrifugal force acting on the reaction liquid is 1 time or less of gravity. .
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