JP7132158B2 - Temperature controller and nucleic acid amplifier - Google Patents
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Description
本開示は、温度調整装置及び核酸増幅装置に関する。 The present disclosure relates to a temperature adjustment device and a nucleic acid amplification device.
核酸を増幅する方法としてPCR(Polymerase Chain Reaction)法が広く用いられている。PCR法は、以下の(A)~(C)の連続した3つのステップを1サイクルとするサーマルサイクル(温度サイクル)を複数回繰り返して、目的のDNAを増幅する方法である。
(A)鋳型となる二本鎖DNAを熱変性して一本鎖DNAにするステップ(熱変性)。
(B)一本鎖DNAに相補的なプライマを結合するステップ(アニーリング)。
(C)耐熱性DNAポリメラーゼを作用させ、プライマから相補鎖合成を行なうことにより二本鎖DNAを複製するステップ(伸長)。
The PCR (Polymerase Chain Reaction) method is widely used as a method for amplifying nucleic acids. The PCR method is a method of amplifying the DNA of interest by repeating a thermal cycle (temperature cycle), in which one cycle consists of the following three consecutive steps (A) to (C).
(A) A step of thermally denaturing a double-stranded DNA as a template into a single-stranded DNA (thermal denaturation).
(B) Binding of complementary primers to the single-stranded DNA (annealing).
(C) A step of replicating double-stranded DNA by allowing a thermostable DNA polymerase to synthesize a complementary strand from the primer (elongation).
図1(a)は、PCRのサーマルサイクルを示す模式図である。図1(a)に示すように、熱変性、アニーリング及び伸長の各ステップにおいて反応液(核酸溶液)の温度及び反応時間が制御される。典型的には、熱変性は94℃程度、アニーリングは60~65℃程度、伸長は72℃程度で実施される。 FIG. 1(a) is a schematic diagram showing the thermal cycle of PCR. As shown in FIG. 1(a), the temperature and reaction time of the reaction solution (nucleic acid solution) are controlled in each step of thermal denaturation, annealing and extension. Typically, heat denaturation is performed at about 94°C, annealing at about 60-65°C, and extension at about 72°C.
従来、サーマルサイクルの反応温度及び反応時間を自動で制御するPCR装置として、サーマルサイクラが用いられている。サーマルサイクラにおいては、金属ブロックに設置されたマイクロプレートのウェルに対し、反応液が導入された反応チューブが挿入され、予め設定した条件となるように金属ブロックの温度が制御される。金属ブロックは、反応チューブやマイクロプレートを設置可能に設計され、温度ばらつきを低減するためにマイクロプレートと同等以上の体積を有している。これにより金属ブロックの熱容量が大きくなるため昇温や降温に時間がかかってしまい、PCRを実施するには少なくとも30分以上、典型的には1~2時間を要する。 Conventionally, a thermal cycler has been used as a PCR device that automatically controls the reaction temperature and reaction time of the thermal cycle. In the thermal cycler, a reaction tube containing a reaction solution is inserted into wells of a microplate placed on a metal block, and the temperature of the metal block is controlled so as to meet preset conditions. The metal block is designed to accommodate reaction tubes and microplates, and has a volume equal to or greater than that of the microplates to reduce temperature variations. As a result, the heat capacity of the metal block increases, so that it takes time to raise or lower the temperature, and it takes at least 30 minutes, typically 1 to 2 hours, to perform PCR.
PCRを高速化するため、あるいはPCR後に分析をそのまま実施するために、反応液が流れる流路を有するマイクロ流体デバイスを用いてPCRを行なう方式が提案されている。例えば非特許文献1には、「変性」、「アニーリング」及び「伸長」に対応する3つの温度帯に設定されたヒートブロック上に蛇行流路を有するマイクロ流体デバイスを接触させ、流路の蛇行回数に応じたサーマルサイクルを実施する核酸増幅装置が記載されている。このような方式はコンティニュアスフローPCRと呼ばれ、各ヒートブロックの温度を予め設定した所定の温度に保持するだけで良い。したがって、反応液の温度遷移がヒートブロックの加熱及び冷却の速度に依存せず、流路長と反応液の流速によって決定される。
In order to speed up PCR or to perform analysis directly after PCR, a method of performing PCR using a microfluidic device having a channel through which a reaction solution flows has been proposed. For example, in Non-Patent
また、変性とアニーリングの2つの温度帯を繰り返すサーマルサイクルでPCRを行なう方式も提案されている。この方法は2ステップPCR(シャトルPCR)と呼ばれ、プライマのTmが高い場合に有用であり、アニーリングステップと伸長ステップとを同時に実施するため、時間の短縮ができる。2ステップPCRを採用したコンティニュアスフローPCRにおいては、アニーリングステップにおいて、耐熱性ポリメラーゼによる相補鎖合成がある程度行なわれる。あるいは、アニーリング温度帯から変性温度帯に温度が上昇する途中において、反応液の温度が伸長温度帯となる際に相補鎖合成が行なわれる。 A method of performing PCR in a thermal cycle in which two temperature zones of denaturation and annealing are repeated has also been proposed. This method is called 2-step PCR (shuttle PCR), is useful when the Tm of the primer is high, and can shorten the time because the annealing step and extension step are performed simultaneously. In continuous flow PCR employing two-step PCR, complementary strand synthesis is performed to some extent by a thermostable polymerase in the annealing step. Alternatively, complementary strand synthesis is carried out when the temperature of the reaction solution reaches the elongation temperature zone while the temperature is rising from the annealing temperature zone to the denaturation temperature zone.
特許文献1には、2ステップPCRを採用したコンティニュアスフローPCRを実施する核酸増幅装置において、蛇行流路を有するマイクロ流体デバイスの一端部が高温域(変性温度帯)となり、他端部が低温域(アニーリング温度帯)となるように、ヒータ及びクーラを設置することが記載されている(同文献の図13等参照)。特許文献1の方式においても、各ヒートブロックの温度を変化させる必要がないため、流路を流れる反応液は、ヒートブロックの加熱や冷却速度に依存しない高速な温度遷移が可能である。
In
しかしながら、非特許文献1などに記載されるコンティニュアスフローPCRにおいては、従来のサーマルサイクラと同じサーマルサイクルを実施できないという課題がある。
However, in the continuous flow PCR described in
図1(b)は、従来例に係る核酸増幅装置及びそのサーマルサイクルを示す模式図である。図1(b)の上段の図に示すように、非特許文献1と同様にして蛇行流路102を有するマイクロ流体デバイス105に対し、変性温度帯、アニーリング温度帯及び伸長温度帯にそれぞれ設定したヒートブロック111~113を接触させると、図1(b)の下段の図に示すように、流路の対称性に起因して「変性、伸長、アニーリング、伸長、…」というサーマルサイクルになり、従来の「変性、アニーリング、伸長、…」のサイクルを再現できなくなる。
FIG. 1(b) is a schematic diagram showing a conventional nucleic acid amplifier and its thermal cycle. As shown in the upper diagram of FIG. 1(b), a denaturation temperature zone, an annealing temperature zone, and an elongation temperature zone were set for a
すなわち、変性温度帯のヒートブロックとアニーリング温度帯のヒートブロックとの間に伸長温度帯のヒートブロックを設置すると、アニーリングから変性に至る昇温時に反応液が伸長温度帯を通過するだけでなく、変性からアニーリングに至る降温時にも反応液が伸長温度帯を通過することになる。その結果、反応液が変性温度帯から伸長温度帯に移動する過程において、非特異的なハイブリダイゼーションでの伸長反応に起因する非特異的増幅が発生することがある。 That is, when the heat block for the extension temperature zone is installed between the heat block for the denaturation temperature zone and the heat block for the annealing temperature zone, the reaction solution not only passes through the extension temperature zone during the temperature rise from annealing to denaturation, The reaction solution also passes through the elongation temperature zone when the temperature is lowered from denaturation to annealing. As a result, in the process of moving the reaction mixture from the denaturation temperature zone to the extension temperature zone, nonspecific amplification may occur due to the extension reaction due to nonspecific hybridization.
また、特許文献1に記載の2ステップPCRを採用したコンティニュアスフローPCRにおいては、伸長反応が不十分となり増幅効率が低下してしまうという課題がある。
Further, in the continuous flow PCR employing the two-step PCR described in
図1(c)は、2ステップPCRを採用した従来例に係る核酸増幅装置及びそのサーマルサイクルを示す模式図である。図1(c)の上段の図に示すように、特許文献1と同様にして蛇行流路102を有するマイクロ流体デバイス105に対し、変性温度帯及びアニーリング温度帯にそれぞれ設定したヒートブロック111及び112を接触させると、コンティニュアスフローPCRが高速化されているため、図1(c)の下段の図に示すように、反応液が伸長温度帯となる時間が短くなってしまう。これにより、相補鎖合成が十分に行なわれず、PCRの増幅効率が低下する。これは、PCRの伸長ステップにおける相補鎖合成は、DNAポリメラーゼの結合と基質となるヌクレオチドの取り込みで構成されており、反応時間が短いと伸長が不十分になるためである。一方、PCRの変性ステップにおける二本鎖DNAの乖離と、アニーリングステップにおけるプライマの一本鎖DNAへのハイブリダイズは、1秒以内に完結する高速な反応であることが知られている。
FIG. 1(c) is a schematic diagram showing a conventional nucleic acid amplification device employing two-step PCR and its thermal cycle. As shown in the upper part of FIG. 1(c),
特に、その場検査など大規模検査室以外でPCRを実施する際には、高速化が要求される。しかしながら、上記のようにコンティニュアスフローPCRの高速化による弊害として、非特異的増幅産物の発生やPCR増幅効率の低下が課題となっている。 In particular, speeding up is required when PCR is performed outside a large-scale laboratory such as an on-site inspection. However, as described above, the generation of non-specific amplification products and the decrease in PCR amplification efficiency have been problems as adverse effects of increasing the speed of continuous flow PCR.
そこで、本開示は、コンティニュアスフローPCRにおいて、PCR増幅効率の低下を防止する技術を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a technique for preventing deterioration of PCR amplification efficiency in continuous flow PCR.
本開示の温度調整装置は、第1の面を有し、核酸の変性温度帯に設定される第1の部材と、第2の面を有し、前記核酸のアニーリング温度帯に設定される第2の部材と、第3の面を有し、前記核酸の伸長温度帯に設定される第3の部材と、を備え、前記第1の面、前記第2の面及び前記第3の面を含む平面が存在し、前記第1の部材、前記第3の部材及び前記第2の部材は、互いに離間するように、前記平面に平行な第1の方向に沿ってこの順に配置され、前記平面に平行であり、前記第1の方向に直交する第2の方向における前記第3の面の長さは、前記第2の方向における前記第1の面の長さ及び前記第2の面の長さよりも短いことを特徴とする。 A temperature adjustment device of the present disclosure has a first surface and is set to a denaturation temperature zone for nucleic acids, and has a second surface and is set to an annealing temperature zone for nucleic acids. 2 members, and a third member having a third surface and set to an elongation temperature zone of the nucleic acid, wherein the first surface, the second surface and the third surface There is a plane containing said first member, said third member and said second member are arranged in this order along a first direction parallel to said plane so as to be spaced apart from each other, said plane parallel to and orthogonal to the first direction is the length of the first surface and the length of the second surface in the second direction characterized by being shorter than the
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
Further features related to the present disclosure will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings. In addition, the aspects of the present disclosure will be achieved and attained by means of the elements and combinations of various elements and aspects of the detailed description that follows and the claims that follow.
It should be understood that the description herein is merely exemplary and is not intended in any way to limit the scope or application of this disclosure.
以上のように、本開示によれば、コンティニュアスフローPCRにおいて、PCR増幅効率の低下を防止することができる。
上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
As described above, according to the present disclosure, it is possible to prevent a decrease in PCR amplification efficiency in continuous flow PCR.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
特に断りのない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、当業者に通常理解される意味と同じ意味を有する。以下、添付図面を参照して本開示の種々の実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態は本開示を実現するための一例に過ぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Various embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, these embodiments are merely examples for realizing the present disclosure, and do not limit the technical scope of the present disclosure. In addition, the same reference numerals are given to common configurations in each figure.
[第1の実施形態]
<マイクロ流体デバイスの構成>
図2(a)は、第1の実施形態に係る核酸増幅装置のマイクロ流体デバイス5を示す平面図である。本実施形態に係る核酸増幅装置は、コンティニュアスフローPCRにより核酸を増幅する装置であり、マイクロ流体デバイス5と、後述するヒートブロック11及び12を有する温度調整装置とを備える。
[First embodiment]
<Configuration of microfluidic device>
FIG. 2(a) is a plan view showing the
マイクロ流体デバイス5は、注入口1、蛇行流路2、排出口3及び位置合わせガイド4を備える。蛇行流路2は、反応液がX軸正方向に流れる流路(第1の流路)、反応液がX軸負方向に流れる流路(第2の流路)及びこれらを接続する屈曲部を有し、一定の長さ及び一定の間隔でX軸方向に蛇行する。反応液には、例えば鋳型DNA、プライマ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸、耐熱性ポリメラーゼ及び緩衝液などが含まれる。
A
注入口1及び排出口3は、それぞれ蛇行流路2の始端及び終端に設けられる。反応液は注入口1から蛇行流路2に導入され、排出口3から排出されて回収される。注入口1には、シリコンチューブなどのチューブ及びシリンジポンプなどのポンプが接続されていてもよく、ポンプによって圧力を印加することにより反応液を蛇行流路2に導入することができる。反応液は、蛇行流路2内を連続的に流れるように導入されてもよいし、液滴の状態で導入されてもよい。排出口3には、例えばシリコンチューブ等のチューブが接続されていてもよい。
An
マイクロ流体デバイス5の材質としては、通常用いられる樹脂(例えばシクロオレフィンコポリマー等)やガラスなどを用いることができる。蛇行流路2は、マイクロ流体デバイス5となる板状の基板に蛇行する溝を加工し、フィルム状の材料を貼り付けることにより作成できる。なお、図の簡略化のため、フィルムの図示は省略している。フィルムの材質は、基板の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。フィルムは、例えば溝が形成された面全体を覆うように、熱融着などにより基板に貼り付けられる。あるいは、蛇行流路2は、蛇行する溝を形成した基板同士を貼り合わせることにより作成することもできる。以上のようにして蛇行流路2を形成した後、基板の上面において蛇行流路2の両端に対応する箇所に穴を形成して、それぞれ注入口1及び排出口3とする。
As the material of the
<温度調整装置の構成>
図2(b)は、ヒートブロック11及び12とマイクロ流体デバイス5とが接触した状態を示す平面図である。図2(b)において点線で示すように、ヒートブロック11及び12は互いに離間するように、X軸正方向(第1の方向)に沿って配置される。ヒートブロック11の上面(第1の面)及びヒートブロック12の上面(第2の面)はXY平面(第1の面及び第2の面を含む平面)内にあり、マイクロ流体デバイス5の下面と接触する。
<Configuration of temperature control device>
FIG. 2(b) is a plan view showing a state in which the heat blocks 11 and 12 and the
ヒートブロック11(第1の部材)は、核酸の変性温度帯(例えば94℃~98℃)に設定され、ヒートブロック12(第2の部材)は、核酸のアニーリング温度帯(例えば55℃~65℃)に設定される。このように、本実施形態の核酸増幅装置におけるPCRのサーマルサイクルは、マイクロ流体デバイス5とヒートブロック11及び12とを接触させることにより、蛇行流路2を流れる反応液に温度場を形成することで実施される。マイクロ流体デバイス5とヒートブロック11及び12との位置関係の詳細については後述する。
The heat block 11 (first member) is set to a nucleic acid denaturation temperature range (eg, 94° C. to 98° C.), and the heat block 12 (second member) is set to a nucleic acid annealing temperature range (eg, 55° C. to 65° C.). °C). Thus, in the thermal cycle of PCR in the nucleic acid amplification apparatus of this embodiment, a temperature field is formed in the reaction liquid flowing through the meandering
図示は省略しているが、本実施形態の温度調整装置は、ヒートブロック11及び12の他に、ペルチェ素子などのヒータ、配線、温度センサ等、温度場の形成に必要な機構を備える。ヒートブロック11及び12の材質としては、熱伝導性の高い金属を用いることができ、例えばアルミニウム、銅、銀などを用いることができる。 Although not shown, the temperature control device of the present embodiment includes, in addition to the heat blocks 11 and 12, a heater such as a Peltier element, wiring, a temperature sensor, and other mechanisms necessary for forming a temperature field. As a material for the heat blocks 11 and 12, a metal having a high thermal conductivity can be used, such as aluminum, copper, silver, or the like.
なお、上述のように蛇行流路2が溝及びフィルムにより形成される場合は、フィルムが貼り付けられた面をヒートブロック11及び12に接触させることにより、ヒートブロック11及び12からの熱を効率的に反応液に伝えることができる。
In the case where the
位置合わせガイド4は、マイクロ流体デバイス5とヒートブロック11及び12とを接触させる際の位置決めを正確に行うための目印である。
The
図3(a)は、ヒートブロック11及び12の構造を示す斜視図である。図3(a)に示すように、ヒートブロック11は、本体部11aと、複数の凸部11bとを有する櫛状に形成され、ヒートブロック12は、本体部12aと、複数の凸部12bを有する櫛状に形成される。本体部11a及び12aはY軸方向に延伸する略直方体状である。各凸部11bは、本体部11aからX軸正方向に突出し、各凸部12bは、本体部12aからX軸負方向に突出し、断熱層となる空気層を介して各凸部11bと対向する。複数の凸部11b及び複数の凸部12bは、それぞれ所定の間隔でY軸方向に配列する。複数の凸部11b及び複数の凸部12bのY軸方向の配列間隔は、蛇行流路2の隣接する2つの流路の間隔の2倍とすることができる。これにより、各凸部11b及び12bが、蛇行流路2の1つおきの流路に接触することができる。凸部11b及び凸部12bの数は、図示された数に限定されず、蛇行流路2の蛇行回数に応じて適宜設定することができる。
FIG. 3(a) is a perspective view showing the structure of the heat blocks 11 and 12. FIG. As shown in FIG. 3A, the
<核酸増幅装置の構成>
図3(b)は、ヒートブロック11及び12とマイクロ流体デバイス5とを接触させた状態を示す斜視図である。図3(b)に示すように、マイクロ流体デバイス5は、蛇行流路2の直進部分がヒートブロック11及び12の配列方向(X軸方向)に沿うように、ヒートブロック11及び12上に配置される。また、マイクロ流体デバイス5は、注入口1から導入された反応液がまず変性温度帯のヒートブロック11上を通過して、X軸正方向(第1の方向)に直進し、アニーリング温度帯のヒートブロック12上を通過して蛇行し、X軸負方向(第1の方向の逆方向)に向かうように配置される。
<Configuration of nucleic acid amplification device>
FIG. 3(b) is a perspective view showing a state in which the heat blocks 11 and 12 and the
このように、本実施形態においては、反応液が蛇行流路2をX軸正方向(第1の方向)に流れる際に、変性温度帯からアニーリング温度帯に降温し、蛇行流路2をX軸負方向(第1の方向の逆方向)に流れる際に、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する。
Thus, in the present embodiment, when the reaction solution flows through the
本体部11aは、蛇行流路2のX軸負方向側の端部に接触し、本体部12aは、蛇行流路2のX軸正方向側の端部に接触する。凸部11b及び12bは、蛇行流路2において反応液がX軸正方向に流れる直進部分に接触し、反応液がX軸負方向に流れる直進部分には、接触しない。すなわち、凸部11b及び12bは、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に移動する際に流れる流路(第1の流路)にのみ接触する。
The
換言すれば、反応液がX軸正方向に流れる流路(第1の流路)がヒートブロック11及び12に接触する長さは、X軸負方向に流れる流路(第2の流路)がヒートブロック11及び12に接触する長さよりも長い。これにより、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際は、反応液は急激に降温し、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際は、反応液は徐々に昇温する。 In other words, the contact length of the flow path (first flow path) through which the reaction solution flows in the positive direction of the X-axis to the heat blocks 11 and 12 is is longer than the contact length of the heat blocks 11 and 12. As a result, when the temperature of the reaction solution is lowered from the denaturation temperature zone to the annealing temperature zone, the temperature of the reaction solution is rapidly lowered, and when the temperature of the reaction solution is raised from the annealing temperature zone to the denaturation temperature zone, the reaction solution is gradually raised. Warm up.
なお、各凸部11b及び12bのY軸方向の長さは、蛇行流路2のY軸方向の幅以上であり、各凸部11b及び12bが接する流路に隣接する流路には接触しない程度の長さであればよい。
The length of each
また、図3(b)に示すように、ヒートブロック12の本体部12aには、マイクロ流体デバイス5を貫通可能な位置合わせピン14が設けられる。マイクロ流体デバイス5とヒートブロック11及び12との接触時には、位置合わせピン14及び位置合わせガイド4により位置決めし、位置合わせピン14をマイクロ流体デバイス5に貫通させる。これにより、ヒートブロック11及び12とマイクロ流体デバイス5とが正しい位置関係を保って接触し、ヒートブロック11及び12が形成する温度場を正しく蛇行流路2に伝達することができる。なお、位置合わせピン14は、ヒートブロック11にも同様に設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 3B, the
本実施形態の核酸増幅装置を用いたPCRで得られる増幅産物の検出方法としては、反応液中に蛍光物質などで標識したプローブを含ませて流路を蛍光観察する方法や、反応液をマイクロ流体デバイスから回収して電気泳動を行う方法などを採用することができる。 As a method for detecting an amplification product obtained by PCR using the nucleic acid amplification apparatus of the present embodiment, there is a method in which a probe labeled with a fluorescent substance or the like is included in the reaction liquid and the flow path is observed by fluorescence, A method of collecting from the fluidic device and performing electrophoresis can be adopted.
<技術的効果>
以上のように、本実施形態の温度調整装置において、変性温度帯に設定されるヒートブロック11が凸部11bを有し、アニーリング温度帯に設定されるヒートブロック12が12bを有し、凸部11b及び12bは、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温される際に流れる流路にのみ接触する。このような構成を採用することにより、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際は反応液が急激に降温し、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際は反応液が徐々に昇温する。これにより、コンティニュアスフローPCRにおいて、非特異的増幅産物の生成を抑制することができる。
<Technical effect>
As described above, in the temperature adjustment device of the present embodiment, the
[第2の実施形態]
<温度調整装置の構成>
図4は、第2の実施形態に係る温度調整装置の構成を示す斜視図である。図4に示すように、本実施形態の温度調整装置は、プリント基板200、ヒートブロック211及び212、櫛型電極221及び222(第1の部材及び第2の部材)、並びに金属配線231及び232を備える点で、第1の実施形態と異なっている。
[Second embodiment]
<Configuration of temperature control device>
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the temperature control device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the temperature control device of this embodiment includes a printed
ヒートブロック211及び212は、Y軸方向に延伸する略直方体状に形成される。ヒートブロック211は、核酸の変性温度帯に設定され、ヒートブロック212は、核酸のアニーリング温度帯に設定される。図示は省略しているが、ヒートブロック211及び212は例えばペルチェ素子などのヒータに接触し、該ヒータからの熱がヒートブロック211及び212に伝達される。
The heat blocks 211 and 212 are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape extending in the Y-axis direction. The
プリント基板200は、例えばPCB基板等により形成され、プリント基板200には櫛型電極221及び222、並びに金属配線231及び232が設けられる。金属配線231は、ヒートブロック211及び櫛型電極221を接続し、金属配線232は、ヒートブロック212及び櫛型電極222を接続する。櫛型電極221及び222、並びに金属配線231及び232の材質は、例えば銅などの熱容量の小さい金属とすることができる。櫛型電極221及び222、並びに金属配線231及び232の熱容量は、プリント基板200に比較して十分小さく、プリント基板200の温度はほぼ室温となる。これにより、ヒートブロック211及び212の熱は櫛型電極221及び222に供給され、櫛型電極221及び222の形状に応じた温度場を形成することができる。
The printed
櫛型電極221の上面形状は第1の実施形態のヒートブロック11の上面形状と同様であり、櫛型電極222の上面形状は、第1の実施形態のヒートブロック12の上面形状と同様である。図示は省略しているが、マイクロ流体デバイスとして、第1の実施形態と同様のマイクロ流体デバイス5を使用することができ、マイクロ流体デバイス5を櫛型電極221及び222上に接触させることで、第1の実施形態と同様にして、蛇行流路2を流れる反応液の温度を調整し、PCRのサーマルサイクルを実施することができる。
The upper surface shape of the comb-shaped
<技術的効果>
以上のように、本実施形態の温度調整装置は、第1の実施形態のヒートブロック11及び12の上面形状と同様の形状を有する櫛型電極221及び222により、反応液の温度を調整する構成を採用している。これにより、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、櫛型電極221及び222の形状は微細な設計が可能であり、ヒートブロック211及び212を複雑な形状に形成する必要がないため、本実施形態の温度調整装置は製造が容易である。
<Technical effect>
As described above, the temperature control device of this embodiment is configured to control the temperature of the reaction solution by the comb-shaped
[第3の実施形態]
図5は、第3の実施形態に係る核酸増幅装置を示す平面図である。図5に示すように、本実施形態の核酸増幅装置は、マイクロ流体デバイス5と、後述するヒートブロック311~313を有する温度調整装置と、を備える。図5において、ヒートブロック311~313とマイクロ流体デバイス5とが接触した状態を示している。マイクロ流体デバイス5については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[Third embodiment]
FIG. 5 is a plan view showing the nucleic acid amplification device according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the nucleic acid amplification apparatus of this embodiment includes a
<温度調整装置の構成>
図5に示すように、本実施形態の温度調整装置は、ヒートブロック311~313(第1の部材~第3の部材)を備える。図5において点線で示すように、ヒートブロック311の上面(第1の面)、ヒートブロック312の上面(第2の面)及びヒートブロック313の上面(第3の面)は、XY平面(第1の面、第2の面及び第3の面を含む平面)内にあり、マイクロ流体デバイス5の下面に接触する。ヒートブロック311、313及び312は、互いに離間するようにX軸正方向に沿ってこの順に配置される。マイクロ流体デバイス5は、蛇行流路2の直進部分がヒートブロック311、313及び312の配列方向(X軸方向)に沿うように、ヒートブロック311~313と接触する。
<Configuration of temperature control device>
As shown in FIG. 5, the temperature control device of this embodiment includes heat blocks 311 to 313 (first to third members). As indicated by dotted lines in FIG. 5, the upper surface (first surface) of the
ヒートブロック311(第1の部材)は、核酸の変性温度帯(例えば94℃~98℃)に設定され、ヒートブロック312(第2の部材)は、核酸のアニーリング温度帯(例えば55℃~65℃)に設定され、ヒートブロック313(第3の部材)は、核酸の伸長温度帯(例えば70℃~90℃)に設定される。 The heat block 311 (first member) is set to a nucleic acid denaturation temperature range (eg, 94° C. to 98° C.), and the heat block 312 (second member) is set to a nucleic acid annealing temperature range (eg, 55° C. to 65° C.). ° C.), and the heat block 313 (third member) is set to a nucleic acid elongation temperature range (eg, 70° C. to 90° C.).
図6(a)は、ヒートブロック311~313の構造を示す斜視図である。図6(a)に示すように、ヒートブロック311及び312は、Y軸方向に延伸する略直方体状に形成される。 FIG. 6(a) is a perspective view showing the structure of the heat blocks 311-313. As shown in FIG. 6A, the heat blocks 311 and 312 are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape extending in the Y-axis direction.
ヒートブロック313は、Y軸方向に延伸する略直方体状の本体部313aと、複数の凸部313b(第3の部材)とを備える。凸部313bは、本体部313aからZ軸正方向に突出し、所定の間隔でY軸方向に配列する。凸部313bのY軸方向の配列間隔は、蛇行流路2の隣接する2つの流路の間隔の2倍とすることができる。これにより、凸部313bは、蛇行流路2の1つおきの流路に接触することができる。
The
Y軸方向における各凸部313bの上面の長さは、Y軸方向におけるヒートブロック311及び312の長さよりも短い。また、各凸部313bの上面のY軸方向の長さは、蛇行流路2のY軸方向の幅以上とすることができ、各凸部313bが接する流路に隣接する流路には接触しない程度の長さであればよい。凸部313bの数は、図示する数に限定されず、蛇行流路2の蛇行回数に応じて適宜設定することができる。
The length of the upper surface of each
<核酸増幅装置の構成>
図6(b)は、ヒートブロック311~313とマイクロ流体デバイス5とを接触させた状態を示す斜視図である。図6(b)に示すように、ヒートブロック311は、蛇行流路2のX軸負方向側の端部に接触し、ヒートブロック312は、蛇行流路2のX軸正方向側の端部に接触する。各凸部313bは、反応液がX軸負方向に流れる流路(第2の流路)の中間部にのみ接触する。また、マイクロ流体デバイス5は、注入口1から導入された反応液がまず変性温度帯のヒートブロック311上を通過して、X軸正方向(第1の方向)に直進し、アニーリング温度帯のヒートブロック312上を通過して蛇行し、X軸負方向(第1の方向の逆方向)に直進し、伸長温度帯のヒートブロック313上を通過するように配置される。
<Configuration of nucleic acid amplification device>
FIG. 6(b) is a perspective view showing a state in which the heat blocks 311 to 313 and the
反応液は、変性温度帯のヒートブロック311上を通過した後アニーリング温度帯のヒートブロック312に到達するまでは、ヒートブロック311~313のいずれとも接触しておらず、断熱層として作用する空気と接している。したがって、反応液の温度は、図1(c)に示す従来の2つのヒートブロックによるコンティニュアスフローPCRと同様に降下する。一方、反応液は、アニーリング温度帯のヒートブロック312上を通過して変性温度帯のヒートブロック311に向かって移動する際に、途中で伸長温度帯に設定したヒートブロック313上を通過する。したがって、図1(b)に示す従来の3つのヒートブロックによるコンティニュアスフローPCRと同様に、反応液の温度は、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際に、伸長温度帯を経て上昇する。
After passing over the
また、マイクロ流体デバイス5とヒートブロック311~313との接触時には、第1の実施形態と同様に、位置合わせピン14及び位置合わせガイド4により位置決めすることができる。
Further, when the
なお、本実施形態において、ヒートブロック313の各凸部313bの温度を伸長温度帯に設定することができればよく、必ずしも本体部313aを有している必要はない。
In this embodiment, it is sufficient that the temperature of each
<技術的効果>
以上のように、本実施形態の温度調整装置は、伸長温度帯に設定され、凸部313bを有するヒートブロック313を備え、凸部313bは、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温される流路の中間部に接触する。このような構成を採用することにより、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する途中において、伸長温度帯となる時間を十分に確保することができる。これにより、コンティニュアスフローPCRにおいて、PCR増幅効率の低下を防止することができる。
<Technical effect>
As described above, the temperature control device of the present embodiment is set to the elongation temperature zone and includes the
[第4の実施形態]
図7は、第4の実施形態に係る核酸増幅装置を示す平面図である。図7に示すように、本実施形態の核酸増幅装置は、マイクロ流体デバイス5と、第1の実施形態のヒートブロック11及び12と、第3の実施形態のヒートブロック313とを備える。マイクロ流体デバイス5については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
FIG. 7 is a plan view showing the nucleic acid amplification device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 7, the nucleic acid amplification device of this embodiment includes a
<温度調整装置の構成>
図8(a)は、ヒートブロック11、12及び313を示す斜視図である。ヒートブロック11及び12の構造については、第1の実施形態の通りであり、ヒートブロック313の構造については、第3の実施形態の通りである。図8(a)に示すように、ヒートブロック313の凸部313b(第3の部材)は、凸部11b及び12bの対向面の間の領域外に配置される。すなわち、凸部11b及び12bと、凸部313bとは、Y軸方向において交互に配置される。なお、凸部313bのX軸方向の長さは、凸部11bと凸部12bとの間隔より長くてもよいし、短くてもよい。
<Configuration of temperature control device>
FIG. 8(a) is a perspective view showing the heat blocks 11, 12 and 313. FIG. The structures of the heat blocks 11 and 12 are the same as in the first embodiment, and the structure of the
<核酸増幅装置の構成>
図8(b)は、ヒートブロック11、12及び313とマイクロ流体デバイス5とが接触した状態を示す斜視図である。図8(b)に示すように、凸部11b及び12bは、蛇行流路2において反応液がX軸正方向に流れる直進部分に接触し、反応液がX軸負方向に流れる直進部分には、接触しない。したがって、凸部11b及び12bは、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温される流路(第1の流路)にのみ接触する。
<Configuration of nucleic acid amplification device>
FIG. 8(b) is a perspective view showing a state in which the heat blocks 11, 12 and 313 and the
また、ヒートブロック313の凸部313bは、蛇行流路2において反応液がX軸負方向に流れる流路(第2の流路)の中間部に接触する。すなわち、凸部313bは、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温される流路の中間部にのみ接触する。これにより、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際は、反応液の温度は急激に降下し、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際は、伸長温度帯を経て昇温する。
In addition, the
<技術的効果>
以上のように、本実施形態の温度調整装置において、変性温度帯のヒートブロック11が凸部11bを有し、アニーリング温度帯のヒートブロック12が凸部12bを有し、凸部11b及び12bは、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温される際に流れる流路にのみ接触する。また、本実施形態の温度調整装置は、伸長温度帯に設定され、凸部313bを有するヒートブロック313を備え、凸部313bは、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温される流路の中間部に接触する。このような構成を採用することにより、非特異的増幅産物の生成を抑制し、PCR増幅効率の低下を防止することができる。
<Technical effect>
As described above, in the temperature adjustment device of the present embodiment, the
[第5の実施形態]
<温度調整装置の構成>
図9(a)は、第5の実施形態に係る温度調整装置を示す斜視図である。図9(a)に示すように、本実施形態の温度調整装置は、ヒートブロック511及び512を備える。ヒートブロック511は、核酸の変性温度帯に設定され、ヒートブロック512は、核酸のアニーリング温度帯に設定される。
[Fifth embodiment]
<Configuration of temperature control device>
FIG. 9(a) is a perspective view showing a temperature control device according to a fifth embodiment. As shown in FIG. 9( a ), the temperature adjustment device of this embodiment includes heat blocks 511 and 512 . The
ヒートブロック511は本体部511a及び複数の凸部511bを備え、ヒートブロック512は本体部512a及び複数の凸部512bを備える。凸部511b及び凸部512bは、それぞれ本体部511a及び本体部512aから離れるに従って先細るテーパ状に形成される。その他の点については、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
The
なお、本実施形態のヒートブロック511及び512と、第3の実施形態のヒートブロック313とを組み合わせて用いることもできる。
Note that the heat blocks 511 and 512 of the present embodiment and the
<核酸増幅装置の構成>
図9(b)は、第5の実施形態に係る核酸増幅装置を示す斜視図である。本実施形態の核酸増幅装置は、ヒートブロック511及び512、マイクロ流体デバイス5、並びに撮像部50(検出部)を備える。マイクロ流体デバイス5については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、マイクロ流体デバイス5のうち、蛇行流路2等の図示は省略している。
<Configuration of nucleic acid amplification device>
FIG. 9(b) is a perspective view showing the nucleic acid amplification device according to the fifth embodiment. The nucleic acid amplification apparatus of this embodiment includes heat blocks 511 and 512, a
撮像部50は、マイクロ流体デバイス5の上方に配置され、光源31、レンズ32、光学フィルタ33、CCD34、ダイクロイックミラー35、光学フィルタ36及びレンズ37を備える。光源31から発せられた光は、レンズ32と光学フィルタ33を通過してダイクロイックミラー35により反射され、マイクロ流体デバイス5を照射する。反応液に蛍光標識プローブを添加して蛇行流路2に導入すると、反応液由来の蛍光は、ダイクロイックミラー35を通過し、光学フィルタ36及びレンズ37を通過してCCD34により検出される。このように、蛍光標識プローブを反応液に添加し、反応液からの蛍光をCCD34により撮影することによって増幅対象の増幅を確認することができ、リアルタイムPCRを実施することができる。
The
なお、撮像部50の位置は、マイクロ流体デバイス5の上方に限定されず、蛇行流路2を撮影可能な位置であればよい。また、第1~第4の実施形態に係る核酸増幅装置についても同様に、撮像部50を設けてリアルタイムPCRを実施することができる。
Note that the position of the
<技術的効果>
以上のように、本実施形態の温度調整装置は、変性温度帯に設定されるヒートブロック511がテーパ状の凸部511bを有し、アニーリング温度帯に設定されるヒートブロック512がテーパ状の凸部512bを有し、凸部511b及び512bは、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温される際に流れる流路にのみ接触する。このような構成を採用することにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、凸部511b及び512bをテーパ状に形成しても、第1の実施形態と同様に蛇行流路2に温度場を形成することができるため、第1の実施形態のように直方体状に形成する場合と比較して、安価かつ容易に製造することができる。さらに、本実施形態の核酸増幅装置は、蛇行流路2を撮像可能な位置に撮像部50を配置することができるため、リアルタイムPCRを実施することができる。
<Technical effect>
As described above, in the temperature adjustment device of this embodiment, the
[第6の実施形態]
<マイクロ流体デバイスの構成>
図10(a)は、第6の実施形態に係る核酸増幅装置のマイクロ流体デバイス65を示す平面図である。本実施形態の核酸増幅装置は、マイクロ流体デバイス65と、後述するヒートブロック611~613を有する温度調整装置とを備える。
[Sixth embodiment]
<Configuration of microfluidic device>
FIG. 10(a) is a plan view showing the
図10(a)に示すように、マイクロ流体デバイス65は、注入口1、排出口3、位置合わせガイド4、往復流路6、バルブ7及び8を備える。
As shown in FIG. 10( a ), the
注入口1及び排出口3は、それぞれ往復流路6の始端及び終端に設けられ、注入口1から往復流路6に反応液が導入され、排出口3から排出されて回収される。
An
往復流路6は、注入口1とバルブ7との間、並びにバルブ8と排出口3との間において、Y軸方向に蛇行する。また、往復流路6は、バルブ7及び8の間において流路61及び62の2つの流路に分岐する。バルブ7及び8の切り替えにより、反応液が流路61又は62のいずれかを流れるように制御することができる。
The
なお、往復流路6の注入口1及び排出口3は、それぞれ図示しないシリンジポンプ等のポンプに接続される。バルブ7及び8の駆動並びにポンプの駆動は、図示しない駆動機構により、PCRのサーマルサイクルを実施する際に反応液が往復流路6を往復するように制御される。
The
本実施形態においては、反応液が注入口1から排出口3へ向かう際に流路61(第1の流路)をX軸正方向に通過し、反応液が排出口3から注入口1へ向かう際に流路62(第2の流路)をX軸負方向に通過するように、バルブ7及び8、ポンプの駆動を制御することとする。より具体的には、注入口1から往復流路6に導入された反応液は、バルブ7、流路61及びバルブ8を通過して、排出口3まで到達すると、排出口3に接続されたポンプの圧力により逆流する。その後バルブ7及び8が切り替えられ、反応液は、バルブ8、流路62及びバルブ7を通過して、再び注入口1に到達する。その後、再びバルブ7及び8が切り替えられ、注入口1に接続されたポンプの圧力により反応液が逆流し、流路61を通過して排出口3まで流れる。以上の繰り返しにより、反応液は往復流路6内を往復する。
In this embodiment, the reaction liquid passes through the flow path 61 (first flow path) in the positive direction of the X axis when heading from the
位置合わせガイド4は、マイクロ流体デバイス65とヒートブロック611~613とを接触させる際の位置決めを正確に行うための目印である。
The
<温度調整装置の構成>
図10(b)は、ヒートブロック611~613とマイクロ流体デバイス65とが接触した状態を示す平面図である。図10(b)において点線で示すように、ヒートブロック611の上面(第1の面)、ヒートブロック612の上面(第2の面)及びヒートブロック613の上面(第3の面)は、XY平面(第1の面、第2の面及び第3の面を含む平面)内にあり、マイクロ流体デバイス65の下面に接触する。ヒートブロック611、613及び612は、互いに離間するようにX軸正方向に沿ってこの順に配置される。
<Configuration of temperature control device>
FIG. 10(b) is a plan view showing a state in which the heat blocks 611 to 613 and the
マイクロ流体デバイス65は、流路61及び62の直進部分がヒートブロック611、613及び612の配列方向(X軸方向)に沿うように、ヒートブロック611~613と接触する。ヒートブロック611(第1の部材)は、核酸の変性温度帯に設定され、ヒートブロック612(第2の部材)は、核酸のアニーリング温度帯に設定され、ヒートブロック613(第3の部材)は、核酸の伸長温度帯に設定される。
The
このように、本実施形態においては、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際に、全体としてX軸正方向(第1の方向)に流れ、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際に、全体としてX軸負方向(第1の方向の逆方向)に流れるように、マイクロ流体デバイス65と、ヒートブロック611~613とを接触させる。
Thus, in the present embodiment, when the temperature of the reaction solution is lowered from the denaturation temperature zone to the annealing temperature zone, the reaction solution as a whole flows in the positive direction of the X axis (first direction), and rises from the annealing temperature zone to the denaturation temperature zone. The
図11(a)は、第6の実施形態に係るヒートブロック611~613の構造を示す斜視図である。図11(a)に示すように、ヒートブロック611は、本体部611a及び凸部611bを有し、ヒートブロック612は、本体部612a及び凸部612bを有する。本体部611a及び612aは略直方体状である。凸部611bは、本体部611aからX軸正方向に延伸する。凸部612bは、本体部612aからX軸負方向に延伸し、空気層(断熱層)を介して凸部611bと対向する。
FIG. 11(a) is a perspective view showing the structure of heat blocks 611 to 613 according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 11A, the
ヒートブロック613は、本体部613a及び凸部613bを有する。凸部613bは、本体部613aからZ軸正方向に延伸する。凸部613b(第3の部材)は、凸部611b及び612bの対向面の間の領域外に配置される。凸部613bのX軸方向の長さは、凸部611bと凸部612bとの間隔より長くてもよいし、短くてもよい。凸部613bのY軸方向の長さは、流路62のY軸方向の幅以上であり、ヒートブロック611の本体部611aのY軸方向の長さ及びヒートブロック612の本体部612aのY軸方向の長さよりも短い。
The
図11(b)は、第6の実施形態に係るヒートブロック611~613とマイクロ流体デバイス65とが接触した状態を示す斜視図である。図11(b)に示すように、ヒートブロック611の本体部611a上には、注入口1とバルブ7との間の流路、並びに流路61及び62のX軸負方向側の端部が配置され、ヒートブロック612の本体部612a上には、バルブ8と排出口3との間の流路、並びに流路61及び62のX軸正方向側の端部が配置される。また、凸部611b及び612b上には、流路61が接触し、凸部613b上には、流路62の中間部が接触する。したがって、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際は、急激に降温し、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際は、伸長温度帯を経て昇温する。
FIG. 11(b) is a perspective view showing a state in which the heat blocks 611 to 613 and the
また、図11(b)に示すように、ヒートブロック612の本体部612aには、マイクロ流体デバイス65を貫通可能な位置合わせピン14が設けられる。マイクロ流体デバイス65とヒートブロック611~613との接触時には、位置合わせピン14及び位置合わせガイド4により位置決めすることができる。
Further, as shown in FIG. 11B, the
<技術的効果>
以上のように、本実施形態において、変性温度帯のヒートブロック611及びアニーリング温度帯のヒートブロック612は、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温される流路61に接触する凸部611b及び612bを有する。また、伸長温度帯のヒートブロック613は、反応液がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温される流路62の中間部に接する凸部613bを有する。このような構成を有することにより、反応液が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際は、反応液は急激に降温し、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する際は、反応液は伸長温度帯となる時間を十分に確保しつつ昇温する。これにより、非特異的増幅産物の生成を抑制し、PCR増幅効率の低下を防止することができる。
<Technical effect>
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施形態において、第3の実施形態と同様に、ヒートブロック611の凸部611b及びヒートブロック612の凸部612bを設けない構成を採用することもできる。この場合は、第3の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態においても第5の実施形態と同様に、マイクロ流体デバイス65の上方に撮像部50を設け、反応液に蛍光標識プローブを添加して、リアルタイムPCRを行うこともできる。
In this embodiment, as in the third embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which the
[変形例]
本開示は、上述した実施形態に限定されるものでなく、様々な変形例を含んでいる。例えば、上述した実施形態は、本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備える必要はない。また、ある実施形態の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の実施形態の構成の一部を追加、削除又は置換することもできる。
[Modification]
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present disclosure in an easy-to-understand manner, and do not necessarily include all the configurations described. Also, part of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, a part of the configuration of each embodiment can be added, deleted or replaced with a part of the configuration of another embodiment.
変形例として、例えば、第2の実施形態と、第3~第6の実施形態とを組み合わせることもできる。この場合、第2の実施形態の櫛型電極23の形状を、各実施形態のヒートブロックの上面形状と同様に形成する。 As a modification, for example, the second embodiment can be combined with the third to sixth embodiments. In this case, the shape of the comb-shaped electrode 23 of the second embodiment is formed to be the same as the top surface shape of the heat block of each embodiment.
また、第1~第6の実施形態において、DNAを増幅するPCRを例として説明したが、各実施形態は、ウイルスなどのRNAを検出するRT-PCRに適用することもできる。さらに、流路に反応液を連続して流すのではなく、反応液の液滴をオイル中に浮遊させ、該オイルを流路に導入してPCRを行なう方式(ドロップレットPCR)に各実施形態を適用することもできる。 In addition, in the first to sixth embodiments, PCR for amplifying DNA has been described as an example, but each embodiment can also be applied to RT-PCR for detecting RNA such as viruses. Furthermore, instead of continuously flowing the reaction solution through the flow channel, droplets of the reaction solution are suspended in oil, and the oil is introduced into the flow channel to perform PCR (droplet PCR). can also be applied.
第1~第6の実施形態の核酸増幅装置において、ヒートブロックの上面がXY平面に位置し、マイクロ流体デバイスの下面と接触する場合について説明したが、核酸増幅装置の向きはこれに限定されない。核酸増幅装置の向きは、例えば、図示した状態の上下逆としてもよいし、図示した状態から90°回転してもよい。 In the nucleic acid amplifiers of the first to sixth embodiments, the upper surface of the heat block is located on the XY plane and contacts the lower surface of the microfluidic device, but the orientation of the nucleic acid amplifier is not limited to this. The orientation of the nucleic acid amplification device may be, for example, upside down from the illustrated state, or may be rotated 90° from the illustrated state.
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to examples, but these are examples and the technical scope of the present disclosure is not limited to these examples.
[実施例1及び比較例1]
図3(b)に示した第1の実施形態の核酸増幅装置(実施例1)と、図1(c)に示した従来例に係る核酸増幅装置(比較例1)を用いてそれぞれコンティニュアスフローPCRを行った実験について説明する。
[Example 1 and Comparative Example 1]
Using the nucleic acid amplification device of the first embodiment (Example 1) shown in FIG. 3B and the nucleic acid amplification device according to the conventional example (Comparative Example 1) shown in FIG. An experiment in which asflow PCR was performed will be described.
<マイクロ流体デバイスの作成>
シクロオレフィンコポリマー製の平板材料を切削加工し、横(X軸方向)25mm×縦(Y軸方向)92mm×厚さ(Z軸方向)2mmの基板を得た。X軸方向の長さが21mm、幅(Y軸方向)600μm×高さ(Z軸方向)300μm、Y軸方向に隣接する流路の間隔が1400μmとなるように、40回蛇行させた溝を基板に形成した。溝が形成された面に対し、厚さ100μmのシクロオレフィンコポリマー製フィルムを熱融着により貼り付け、蛇行流路を形成した。これにより、実施例1及び比較例1に係るマイクロ流体デバイスを得た。
<Creation of microfluidic device>
A flat plate material made of cycloolefin copolymer was cut to obtain a substrate of 25 mm in width (X-axis direction)×92 mm in length (Y-axis direction)×2 mm in thickness (Z-axis direction). The length in the X-axis direction was 21 mm, the width (in the Y-axis direction) was 600 µm, the height (in the Z-axis direction) was 300 µm, and the grooves were meandered 40 times so that the interval between adjacent channels in the Y-axis direction was 1400 µm. formed on the substrate. A cycloolefin copolymer film having a thickness of 100 μm was adhered to the grooved surface by heat-sealing to form a meandering flow path. Thus, microfluidic devices according to Example 1 and Comparative Example 1 were obtained.
<ヒートブロックの寸法及び配置>
実施例1においては、第1の実施形態に係る櫛状のヒートブロック11(変性温度帯)及びヒートブロック12(アニーリング温度帯)を有する温度調整装置を準備した。蛇行流路の両端から4mmの部分(屈曲部)にそれぞれ本体部11a及び12aが接触し、X軸正方向に流れる流路のみに凸部11b及び12bが接触するように、マイクロ流体デバイスのフィルムが張り付けられた面に対し、ヒートブロック11及び12を接触させた。
<Dimensions and layout of heat block>
In Example 1, a temperature control device having comb-shaped heat blocks 11 (denaturing temperature zone) and heat blocks 12 (annealing temperature zone) according to the first embodiment was prepared. The film of the microfluidic device was formed so that the
凸部11b及び12bは、それぞれ本体部11a及び12aから6mm突出するように設計した。したがって、X軸正方向の流路においては、変性温度帯のヒートブロック11及びアニーリング温度帯のヒートブロック12が接する長さは、蛇行流路の両端からそれぞれ10mmとなり、ヒートブロック11及び12に接触していない流路の長さ(凸部11b及び12bの間隔)は1mmとなる。一方、X軸負方向の流路においては、変性温度帯のヒートブロック11及びアニーリング温度帯のヒートブロック12が接する長さはそれぞれ4mmとなり、ヒートブロック11及び12に接触していない流路の長さは13mmとなる。
The
比較例1においては、図1(c)に示した略直方体状のヒートブロック111(変性温度帯)及びヒートブロック112(アニーリング温度帯)を有する温度調整装置を使用した。ヒートブロック111及び112がそれぞれ蛇行流路の両端から4mmの部分(屈曲部)に接触するように、マイクロ流体デバイスに接触させた。すなわち、X軸正方向及び負方向に流れる流路のいずれにおいても、変性温度帯及びアニーリング温度帯に調整される流路の長さをそれぞれ4mmとし、これらの温度帯に接触していない流路の長さを13mmとした。 In Comparative Example 1, a temperature control device having a substantially rectangular parallelepiped heat block 111 (denaturation temperature zone) and heat block 112 (annealing temperature zone) shown in FIG. 1(c) was used. The heat blocks 111 and 112 were brought into contact with the microfluidic device so that they were in contact with 4 mm portions (bending portions) from both ends of the meandering channel. That is, in both the channels flowing in the positive direction and the negative direction of the X axis, the length of the channel adjusted to the denaturation temperature zone and the annealing temperature zone is set to 4 mm, respectively, and the channel is not in contact with these temperature zones. was 13 mm.
<反応液の調製>
PCR増幅対象の鋳型DNAとしてヒトEGFR遺伝子を抽出した。PCR酵素としてTOYOBO社製のKOD DNAポリメラーゼを用い、3mMのMg2+が含まれるように、キットに付属のPCR緩衝液を調製し、ヒトEGFR遺伝子と、300nMのプライマ(フォワード側:5’- cttggaggaccgtcgcttggt -3’(配列番号1)、リバース側:5’- tgcctccttctgcatggtattctttct -3’(配列番号2))とを添加して、実施例1及び比較例1に係る反応液Aを調製した。
<Preparation of reaction solution>
The human EGFR gene was extracted as template DNA for PCR amplification. Using TOYOBO's KOD DNA polymerase as a PCR enzyme, the PCR buffer attached to the kit was prepared so as to contain 3 mM Mg 2+ , and the human EGFR gene and 300 nM primer (forward side: 5'-cttggaggaccgtcgcttggt -3' (SEQ ID NO: 1), reverse side: 5'-tgcctccttctgcatggtattctttct-3' (SEQ ID NO: 2)) were added to prepare reaction solutions A according to Example 1 and Comparative Example 1.
<PCRの実施>
実施例1においては、ヒートブロック11を95℃、ヒートブロック12を60℃に設定した。マイクロ流体デバイスの注入口にシリコンチューブとシリンジポンプを接続して、反応液Aを1μL/sの流速で流しながらコンティニュアスフローPCRを実施した。排出口にシリコンチューブを接続して、反応液Aを回収した。
<Implementation of PCR>
In Example 1, the
反応液Aが蛇行流路を進むにつれて、変性温度帯とアニーリング温度帯からの熱を受けることでサーマルサイクルがなされる。蛇行流路は40回蛇行しているため、サーマルサイクルが40回繰り返される。そのため、各ヒートブロック11及び12の温度はPCR実施中に変更しなくても良い。 As the reaction liquid A progresses through the meandering flow path, it undergoes a thermal cycle by receiving heat from the denaturation temperature zone and the annealing temperature zone. Since the meandering flow path meanders 40 times, the thermal cycle is repeated 40 times. Therefore, the temperatures of the heat blocks 11 and 12 do not have to be changed during PCR.
比較例1においても実施例1と同様にして、ヒートブロック111を95℃、ヒートブロック112を60℃に設定し、PCRを実施した。
In Comparative Example 1, PCR was performed in the same manner as in Example 1, with the
<反応液の温度測定>
実施例1及び比較例1のそれぞれについて、PCRの実施中に、反応液AがX軸正方向に流れる流路の一つにおいて、反応液Aの温度が変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する場合の反応液Aの温度を測定した。温度の測定は0.5mm間隔で行った。
<Temperature measurement of reaction solution>
In each of Example 1 and Comparative Example 1, the temperature of reaction solution A is lowered from the denaturation temperature zone to the annealing temperature zone in one of the channels through which reaction solution A flows in the positive direction of the X-axis during PCR. The temperature of the reaction solution A was measured. Temperature measurements were taken at intervals of 0.5 mm.
図12は、実施例1及び比較例1における反応液Aの降温時の温度を比較したグラフである。図12のグラフにおける横軸は、蛇行流路のアニーリング温度帯側(X軸正方向側)の端からの距離を示し、縦軸は反応液Aの温度を示している。 FIG. 12 is a graph comparing the temperature of the reaction liquid A during cooling in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. The horizontal axis in the graph of FIG. 12 indicates the distance from the end of the meandering channel on the annealing temperature zone side (positive direction of the X axis), and the vertical axis indicates the temperature of the reaction solution A. In FIG.
図12に示すように、比較例1の流路においては、アニーリング温度帯側の端から13mmの位置で90℃となり、アニーリング温度帯側の端から2mmの位置で70℃となった。したがって、その間に位置する流路の長さ11mmに亘って70℃~90℃の温度範囲になった。反応液Aを1μL/sの流速で移動させた場合、反応液Aは流路を1秒におよそ5mm進む。つまり、反応液Aは2秒以上70℃~90℃の温度となった。
As shown in FIG. 12, in the channel of Comparative Example 1, the temperature reached 90° C. at a position 13 mm from the end on the annealing temperature zone side, and 70° C. at a
実施例1の流路においては、アニーリング温度帯側の端から10.5mmの位置で90℃となり、アニーリング温度帯側の端から6.5mmの位置で70℃となった。したがって、70℃~90℃の温度範囲になる流路の長さは4mmであり、その時間は1秒未満となった。以上のことから、実施例1は、比較例1と比較して70℃~90℃の温度範囲になる領域が半分以下となり、時間も半分以下となることがわかった。 In the flow channel of Example 1, the temperature was 90° C. at a position 10.5 mm from the end on the annealing temperature zone side, and 70° C. at a position 6.5 mm from the end on the annealing temperature zone side. Therefore, the length of the flow path to reach the temperature range of 70° C. to 90° C. was 4 mm, and the time was less than 1 second. From the above, it was found that in Example 1, compared with Comparative Example 1, the temperature range of 70° C. to 90° C. was less than half, and the time was also less than half.
<増幅産物の電気泳動>
実施例1及び比較例1におけるヒトEGFR遺伝子のPCR増幅産物について、それぞれ電気泳動を行った。
<Electrophoresis of amplified products>
The PCR amplification products of the human EGFR gene in Example 1 and Comparative Example 1 were each subjected to electrophoresis.
図13は、実施例1及び比較例1における増幅産物を電気泳動した結果を示す図である。図13の左端に示すレーンMはサイズマーカであり、25~1500ヌクレオチドの塩基長の断片の泳動長を示している。 13 shows the results of electrophoresis of the amplification products in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. Lane M shown on the left end of FIG. 13 is a size marker, which indicates the migration length of fragments with a base length of 25 to 1500 nucleotides.
図13に示すように、実施例1のレーン及び比較例1のレーンにおいて、目的産物であるヒトEGFR遺伝子の増幅産物が150塩基付近に観察される。しかしながら、比較例1のレーンには、目的産物に加えて100塩基以下の非特異的増幅産物の増幅が観察された。一方、実施例1のレーンにはこのような非特異的増幅産物が見られないことから、非特異的増幅産物の発生を抑制できたことがわかった。 As shown in FIG. 13, in the lane of Example 1 and the lane of Comparative Example 1, the target product, the amplified product of the human EGFR gene, is observed around 150 bases. However, in the lane of Comparative Example 1, amplification of a non-specific amplification product of 100 bases or less was observed in addition to the target product. On the other hand, no such non-specific amplification products were observed in the lane of Example 1, indicating that the generation of non-specific amplification products could be suppressed.
[実施例2及び比較例2]
図6(b)に示した第3の実施形態の核酸増幅装置(実施例2)と、図1(c)に示した従来例に係る核酸増幅装置(比較例2)を用いてそれぞれPCRを行った実験について説明する。
[Example 2 and Comparative Example 2]
PCR was performed using the nucleic acid amplification device of the third embodiment (Example 2) shown in FIG. 6B and the nucleic acid amplification device (Comparative Example 2) according to the conventional example shown in FIG. I will describe the experiments that I conducted.
<マイクロ流体デバイスの作成>
実施例1及び比較例1と同様にして、実施例2及び比較例2に係るマイクロ流体デバイスを作製した。
<Creation of microfluidic device>
In the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, microfluidic devices according to Example 2 and Comparative Example 2 were produced.
<ヒートブロックの寸法及び配置>
実施例2においては、第3の実施形態に係るヒートブロック311(変性温度帯)、ヒートブロック312(アニーリング温度帯)及びヒートブロック313(伸長温度帯)を有する温度調整装置を準備した。蛇行流路の両端から4mmの部分にヒートブロック311及び312がそれぞれ接触するように、マイクロ流体デバイスに接触させた。また、ヒートブロック313の凸部313bのX軸方向の長さを7mmとし、ヒートブロック311及び312からそれぞれ3mmの間隔を有するように、X軸負方向の流路の中央部に凸部313bを接触させた。
<Dimensions and layout of heat block>
In Example 2, a temperature control device having heat block 311 (denaturation temperature zone), heat block 312 (annealing temperature zone) and heat block 313 (extension temperature zone) according to the third embodiment was prepared. The microfluidic device was brought into contact with the heat blocks 311 and 312 in such a manner that the heat blocks 311 and 312 were in contact with 4 mm from both ends of the meandering channel. Further, the length of the
したがって、反応液がX軸正方向に流れ、変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する過程においては、蛇行流路の端から4mmが変性温度帯のヒートブロック311に接触し、13mmがヒートブロックに接触せず、4mmがアニーリング温度帯のヒートブロック312に接触する。一方、反応液がX軸負方向に流れ、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する過程においては、蛇行流路の端から4mmがアニーリング温度帯のヒートブロック312に接触し、3mmがヒートブロックに接触せず、7mmが伸長温度帯のヒートブロック313に接触し、3mmがヒートブロックに接触せず、4mmが変性温度帯のヒートブロック311に接触する。
Therefore, in the process in which the reaction solution flows in the positive direction of the X axis and the temperature is lowered from the denaturation temperature zone to the annealing temperature zone, 4 mm from the end of the meandering flow path is in contact with the
比較例2においては、比較例1のヒートブロック111及び112と同様のものを用いた。 In Comparative Example 2, the same heat blocks 111 and 112 as in Comparative Example 1 were used.
<PCRの実施>
実施例2において、ヒートブロック311を95℃、ヒートブロック312を60℃、ヒートブロック313を72℃に設定し、上記反応液Aを用い、PCRを実施した。
<Implementation of PCR>
In Example 2, the
比較例2においても実施例2と同様にして、ヒートブロック111を95℃、ヒートブロック112を60℃に設定し、PCRを実施した。
In Comparative Example 2, PCR was performed in the same manner as in Example 2, with the
<反応液の温度の測定>
実施例2及び比較例2のそれぞれについて、PCRの実施中に、反応液AがX軸負方向に流れる流路の一つにおいて、反応液Aの温度がアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する場合の反応液Aの温度を測定した。温度の測定は0.5mm間隔で行った。
<Measurement of temperature of reaction solution>
For each of Example 2 and Comparative Example 2, the temperature of reaction solution A was raised from the annealing temperature range to the denaturation temperature range in one of the channels through which reaction solution A flows in the negative direction of the X-axis during PCR. The temperature of the reaction solution A was measured in the case of Temperature measurements were taken at intervals of 0.5 mm.
図14は、実施例2及び比較例2における反応液Aの昇温時の温度を比較したグラフである。図14のグラフにおける横軸は、蛇行流路のアニーリング温度帯側の端からの距離を示し、縦軸は反応液Aの温度を示している。 FIG. 14 is a graph comparing the temperatures of reaction liquid A during heating in Example 2 and Comparative Example 2. FIG. The horizontal axis in the graph of FIG. 14 indicates the distance from the end of the meandering channel on the annealing temperature zone side, and the vertical axis indicates the temperature of the reaction liquid A. In FIG.
図14に示すように、比較例2の流路においては、アニーリング温度帯側の端から13mmの位置で70℃となり、アニーリング温度帯側の端から16.5mmの位置で75℃となり、その間の流路の長さ3.5mmに亘って、耐熱性DNAポリメラーゼが活性を十分な活性を有する70℃~75℃の温度範囲となった。反応液Aを1μL/sの流速で移動させた場合、反応液Aは流路を1秒におよそ5mm進む。したがって、反応液Aが70~75℃の温度となるのは1秒未満であった。 As shown in FIG. 14, in the channel of Comparative Example 2, the temperature reached 70° C. at a position 13 mm from the end of the annealing temperature zone, and 75° C. at a position 16.5 mm from the end of the annealing temperature zone. Over the channel length of 3.5 mm, the temperature range was 70° C. to 75° C. where the thermostable DNA polymerase has sufficient activity. When the reaction liquid A is moved at a flow rate of 1 μL/s, the reaction liquid A advances through the channel by approximately 5 mm per second. Therefore, it took less than 1 second for the reaction solution A to reach the temperature of 70 to 75°C.
実施例2の流路においては、アニーリング温度帯側の端から9.5mmの位置で70℃となり、アニーリング温度帯側の端から15.5mmの位置で75℃となった。すなわち、70℃~75℃の温度範囲になる流路の長さは6.0mmであり、比較例2の約2倍であった。以上のことから、実施例2は、比較例2と比較して、反応液Aがアニーリング温度帯から変性温度帯へ移動する過程において、伸長温度帯である70℃~75℃の温度範囲になる領域が約2倍となり、時間も約2倍となることがわかった。 In the flow channel of Example 2, the temperature reached 70° C. at a position 9.5 mm from the end on the annealing temperature zone side, and reached 75° C. at a position 15.5 mm from the end on the annealing temperature zone side. That is, the length of the flow path for the temperature range of 70.degree. C. to 75.degree. From the above, in Example 2, compared to Comparative Example 2, the temperature range of 70 ° C. to 75 ° C., which is the elongation temperature zone, is reached in the process of moving the reaction solution A from the annealing temperature zone to the denaturation temperature zone. It was found that the area was approximately doubled and the time was also approximately doubled.
[実施例3及び比較例3]
図8(b)に示した第4の実施形態の核酸増幅装置(実施例3)と、図1(c)に示した従来例に係る核酸増幅装置(比較例3)を用いてそれぞれコンティニュアスフローPCRを行った実験について説明する。
[Example 3 and Comparative Example 3]
Using the nucleic acid amplification device of the fourth embodiment (Example 3) shown in FIG. 8B and the nucleic acid amplification device according to the conventional example (Comparative Example 3) shown in FIG. An experiment in which asflow PCR was performed will be described.
<マイクロ流体デバイスの作成>
実施例1及び比較例1と同様にして、実施例3及び比較例3のマイクロ流体デバイスを作製した。
<Creation of microfluidic device>
In the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, microfluidic devices of Example 3 and Comparative Example 3 were produced.
<ヒートブロックの寸法及び配置>
実施例3においては、第4の実施形態に係るヒートブロック11(変性温度帯)、ヒートブロック12(アニーリング温度帯)及びヒートブロック313(伸長温度帯)を有する温度調整装置を準備した。蛇行流路の両端から4mmの部分(屈曲部)にそれぞれ本体部11a及び12aが接触し、X軸正方向に流れる流路のみに凸部11b及び12bが接触するように、マイクロ流体デバイスのフィルムが張り付けられた面に対し、ヒートブロック11及び12を接触させた。
<Dimensions and layout of heat block>
In Example 3, a temperature control device having heat block 11 (denaturation temperature zone), heat block 12 (annealing temperature zone) and heat block 313 (extension temperature zone) according to the fourth embodiment was prepared. The film of the microfluidic device was formed so that the
凸部11b及び12bは、それぞれ本体部11a及び12aから6mm突出するように設計した。したがって、X軸正方向の流路においては、変性温度帯のヒートブロック11及びアニーリング温度帯のヒートブロック12が接する長さは、蛇行流路の両端からそれぞれ10mmとなり、ヒートブロック11及び12に接触していない流路の長さ(凸部11b及び12bの間隔)は1mmとなる。一方、X軸負方向の流路においては、変性温度帯のヒートブロック11及びアニーリング温度帯のヒートブロック12が接する長さはそれぞれ4mmとなり、ヒートブロック11及び12に接触していない流路の長さは13mmとなる。
The
また、ヒートブロック313の凸部313bのX軸方向の長さを7mmとし、ヒートブロック11及び12からそれぞれ3mmの間隔を有するように、反応液がX軸負方向に流れる流路の中央部に対し、凸部313bを接触させた。
In addition, the length of the
すなわち、反応液がX軸負方向に流れ、アニーリング温度帯から変性温度帯に昇温する過程においては、蛇行流路の端から4mmがアニーリング温度帯のヒートブロック12に接触し、3mmがヒートブロックに接触せず、7mmが伸長温度帯のヒートブロック313に接触し、3mmがヒートブロックに接触せず、4mmが変性温度帯のヒートブロック11に接触する。
That is, in the process in which the reaction solution flows in the negative direction of the X-axis and the temperature rises from the annealing temperature zone to the denaturing temperature zone, 4 mm from the end of the meandering flow path contacts the
比較例3の温度調整装置におけるヒートブロックは、比較例1のヒートブロック111及び112と同様であるため説明を省略する。 The heat blocks in the temperature control device of Comparative Example 3 are the same as the heat blocks 111 and 112 of Comparative Example 1, and thus the description thereof is omitted.
<反応液の調製>
PCR増幅対象の鋳型DNAとしてヒトKRAS遺伝子を抽出した。PCR酵素としてKAPA Biosystems社製のKAPA Taq Extra DNAポリメラーゼを用い、キットに付属のPCR緩衝液を2mMのMg2+を含むように調製し、ヒトKRAS遺伝子と、500nMのプライマ(フォワード側:5’- tcacattttcattatttttattataagg -3’(配列番号3)、リバース側:5’- gtatggtcaaggcactcttgcc -3’(配列番号4))とを添加して、反応液Bを調製した。
<Preparation of reaction solution>
The human KRAS gene was extracted as template DNA for PCR amplification. KAPA Biosystems KAPA Taq Extra DNA polymerase was used as a PCR enzyme, the PCR buffer attached to the kit was prepared to contain 2 mM Mg 2+ , and human KRAS gene and 500 nM primer (forward side: 5′- tcacattttcattatttttattataagg-3' (SEQ ID NO: 3), reverse side: 5'-gtatggtcaaggcactcttgcc-3' (SEQ ID NO: 4)) were added to prepare a reaction solution B.
<PCRの実施>
実施例3においては、変性温度帯のヒートブロックを95℃、アニーリング温度帯のヒートブロックを60℃、伸長温度帯のヒートブロックを72℃に設定した。その他の条件は実施例1と同様にして、反応液Bを1μL/sの流速で流しながらPCRを実施した。
<Implementation of PCR>
In Example 3, the heat block for the denaturation temperature zone was set at 95°C, the heat block for the annealing temperature zone was set at 60°C, and the heat block for the extension temperature zone was set at 72°C. Other conditions were the same as in Example 1, and PCR was performed while flowing the reaction solution B at a flow rate of 1 μL/s.
比較例3においても上記と同様にして、変性温度帯のヒートブロックを95℃、アニーリング温度帯のヒートブロックを60℃に設定し、反応液BについてPCRを実施した。 In Comparative Example 3, the heat block for the denaturation temperature zone was set at 95° C. and the heat block for the annealing temperature zone was set at 60° C., and PCR was performed on the reaction solution B in the same manner as above.
<反応液の降温時の温度測定>
実施例3及び比較例3のそれぞれについて、PCRの実施中に、反応液BがX軸正方向に流れる流路の一つにおいて、反応液Bの温度を変性温度帯からアニーリング温度帯に降温させる場合の反応液Bの温度を測定した。温度の測定は0.5mm間隔で行った。
<Temperature measurement when the temperature of the reaction solution is lowered>
For each of Example 3 and Comparative Example 3, the temperature of reaction solution B is lowered from the denaturation temperature zone to the annealing temperature zone in one of the channels through which reaction solution B flows in the positive direction of the X-axis during PCR. The temperature of the reaction liquid B in the case was measured. Temperature measurements were taken at intervals of 0.5 mm.
図15は、実施例3及び比較例3における反応液Bの降温時の温度を比較したグラフである。図15のグラフにおける横軸は、蛇行流路のアニーリング温度帯側の端からの距離を示し、縦軸は反応液Bの温度を示している。 FIG. 15 is a graph comparing the temperature of the reaction liquid B in Example 3 and Comparative Example 3 when the temperature was lowered. The horizontal axis in the graph of FIG. 15 indicates the distance from the end of the meandering channel on the annealing temperature zone side, and the vertical axis indicates the temperature of the reaction liquid B. In FIG.
図15に示すように、比較例3の流路においては、アニーリング温度帯側の端から12.5mmの位置で90℃となり、アニーリング温度帯側の端から1.5mmの位置で70℃となるため、その間に位置する流路の長さ11mmに亘って70℃~90℃の温度範囲になる。反応液を1μL/sの流速で移動させた場合、反応液は流路を1秒におよそ5mm進む。したがって、反応液は2秒程度70℃~90℃の温度となった。 As shown in FIG. 15, in the channel of Comparative Example 3, the temperature reaches 90° C. at a position 12.5 mm from the end of the annealing temperature zone, and 70° C. at a position of 1.5 mm from the end of the annealing temperature zone. Therefore, the temperature range is from 70° C. to 90° C. over the length of 11 mm of the channel located therebetween. When the reaction solution is moved at a flow rate of 1 μL/s, the reaction solution advances through the channel by approximately 5 mm per second. Therefore, the temperature of the reaction liquid reached 70° C. to 90° C. for about 2 seconds.
実施例3の流路においては、アニーリング温度帯側の端から10.0mmの位置で90℃となり、アニーリング温度帯側の端から6.0mmの位置で70℃となるため、70℃~90℃の温度範囲になる流路の長さは4mmであり、その時間は1秒未満となる。以上のことから、実施例3は、比較例3と比較して70℃~90℃の温度範囲になる領域が半分以下となり、時間も半分以下となることがわかった。 In the flow path of Example 3, the temperature is 90°C at a position 10.0 mm from the end of the annealing temperature zone, and 70°C at a position 6.0 mm from the end of the annealing temperature zone. is 4 mm, and the time is less than 1 second. From the above, it was found that in Example 3, the temperature range of 70° C. to 90° C. was less than half that of Comparative Example 3, and the time was also less than half.
<反応液の昇温時の温度測定>
さらに、PCRの実施中に、反応液BがX軸負方向に流れる流路の一つにおいて、反応液Bの温度をアニーリング温度帯から変性温度帯に昇温させる場合の反応液Bの温度を測定した。温度の測定は0.5mm間隔で行った。
<Temperature measurement during temperature rise of the reaction solution>
Furthermore, during PCR, in one of the channels in which the reaction solution B flows in the negative direction of the X axis, the temperature of the reaction solution B when the temperature of the reaction solution B is raised from the annealing temperature range to the denaturation temperature range is It was measured. Temperature measurements were taken at intervals of 0.5 mm.
図16は、実施例3及び比較例3における反応液Bの昇温時の温度を比較したグラフである。図16のグラフにおける横軸は、蛇行流路のアニーリング温度帯側の端からの距離を示し、縦軸は反応液Bの温度を示している。 FIG. 16 is a graph comparing the temperature of reaction liquid B during heating in Example 3 and Comparative Example 3. FIG. The horizontal axis in the graph of FIG. 16 indicates the distance from the end of the meandering channel on the annealing temperature zone side, and the vertical axis indicates the temperature of the reaction liquid B. In FIG.
図16に示すように、比較例3の流路においては、アニーリング温度帯側の端から14.5mmの位置で70℃となり、アニーリング温度帯側の端から17.0mmの位置で75℃となり、その間に位置する流路の長さ2.5mmに亘って、耐熱性DNAポリメラーゼが活性を十分な活性を有する70℃~75℃の温度範囲となった。反応液Bを1μL/sの流速で移動させた場合、反応液Bは流路を1秒におよそ5mm進む。したがって、反応液Bが70℃~75℃の温度となるのは0.5秒程度であった。 As shown in FIG. 16, in the channel of Comparative Example 3, the temperature reached 70°C at a position 14.5 mm from the end of the annealing temperature zone, and 75°C at a position of 17.0 mm from the end of the annealing temperature zone. Over the length of 2.5 mm of the channel located between them, the temperature range was 70° C. to 75° C. where the thermostable DNA polymerase had sufficient activity. When the reaction solution B is moved at a flow rate of 1 μL/s, the reaction solution B advances through the channel by about 5 mm per second. Therefore, it took about 0.5 seconds for the temperature of the reaction liquid B to reach 70°C to 75°C.
実施例3の流路においては、アニーリング温度帯側の端から11.0mmの位置で70℃となり、アニーリング温度帯側の端から15.5mmの位置で75℃となるため、70℃~75℃の温度範囲になる流路の長さは4.5mmとなり、比較例3の約2倍となった。以上のことから、実施例3は、比較例3と比較して、70℃~75℃の温度範囲になる領域が約2倍となり、時間も約2倍となることがわかった。 In the channel of Example 3, the temperature is 70° C. at a position 11.0 mm from the end of the annealing temperature zone, and 75° C. at a position 15.5 mm from the end of the annealing temperature zone. was 4.5 mm, which was about twice that of Comparative Example 3. From the above, it was found that in Example 3, compared with Comparative Example 3, the temperature range of 70° C. to 75° C. was approximately doubled, and the time was also approximately doubled.
<増幅産物の電気泳動>
ここで、第3の実施形態に係るヒートブロック11、12及び313を用いて、反応液B(ヒトKRAS遺伝子)について、実施例3と同様の条件でPCRを実施し、実施例3-2とした。また、実施例3、実施例3-2及び比較例3におけるヒトKRAS遺伝子のPCR増幅産物について、それぞれ電気泳動を行った。
<Electrophoresis of amplified product>
Here, using the heat blocks 11, 12 and 313 according to the third embodiment, PCR was performed on the reaction solution B (human KRAS gene) under the same conditions as in Example 3, and did. Further, the PCR amplification products of the human KRAS gene in Example 3, Example 3-2 and Comparative Example 3 were each subjected to electrophoresis.
図17は、実施例3、実施例3-2及び比較例3におけるヒトKRAS遺伝子の増幅産物を電気泳動した結果を示す図である。レーンMはサイズマーカであり、25~1500ヌクレオチドの塩基長の断片の泳動長を示している。 17 shows the results of electrophoresis of the amplification products of the human KRAS gene in Example 3, Example 3-2 and Comparative Example 3. FIG. Lane M is a size marker, showing the migration length of fragments with a base length of 25 to 1500 nucleotides.
図17に示すように、比較例3において目的産物であるヒトKRAS遺伝子の増幅産物が100塩基付近に薄く観察される。一方、実施例3及び3-2においては、目的産物が100塩基付近にはっきりと観察できた。以上のことから、第4の実施形態の核酸増幅装置を用いた場合(実施例3)と、第3の実施形態の核酸増幅装置を用いた場合(実施例3-2)のいずれにおいても、PCR増幅効率の向上が可能であることがわかった。 As shown in FIG. 17, in Comparative Example 3, the target product, the amplified product of the human KRAS gene, is faintly observed around 100 bases. On the other hand, in Examples 3 and 3-2, the target product was clearly observed around 100 bases. From the above, in both the case of using the nucleic acid amplification device of the fourth embodiment (Example 3) and the case of using the nucleic acid amplification device of the third embodiment (Example 3-2), It was found that it is possible to improve the efficiency of PCR amplification.
[実施例4及び比較例4]
図11(b)に示した第6の実施形態に係る核酸増幅装置を用いてコンティニュアスフローPCRを実施し、増幅産物をリアルタイムで検出した実験について説明する。
[Example 4 and Comparative Example 4]
An experiment in which continuous flow PCR was performed using the nucleic acid amplification apparatus according to the sixth embodiment shown in FIG. 11(b) and amplification products were detected in real time will be described.
<マイクロ流体デバイスの作成>
シクロオレフィンコポリマー製の平板材料を切削加工し、横(X軸方向)80mm×縦(Y軸方向)30mm×厚さ(Z軸方向)2mmの基板を得た。図10(a)に示す形状の往復流路6となるように、X軸方向の長さ(注入口1と排出口3とのX軸方向の距離)が60mm、幅(Y軸方向)600μm×高さ(Z軸方向)300μmの溝を基板に形成した。より具体的には、注入口1とバルブ7との間、及びバルブ8と排出口3との間においては、Y軸方向に14mmに亘って溝を蛇行させた。バルブ7及び8の間においては、流路61及び62を形成するために、直進部分のX軸方向の長さが20mm、隣接する流路の間隔が1400μmとなるように、溝を2つに分岐させた。溝が形成された面に対し、厚さ100μmのシクロオレフィンコポリマー製フィルムを熱融着により基板に貼り付けた。これにより、実施例4及び比較例4に係るマイクロ流体デバイスを得た。
<Creation of microfluidic device>
A flat plate material made of cycloolefin copolymer was cut to obtain a substrate of 80 mm in width (X-axis direction)×30 mm in length (Y-axis direction)×2 mm in thickness (Z-axis direction). The length in the X-axis direction (the distance between the
<ヒートブロックの寸法及び配置>
実施例4及び比較例4においては、第6の実施形態に係るヒートブロック611~613を有する温度調整装置を準備した。ヒートブロック611の本体部611a及びヒートブロック612の本体部612aの上面の寸法は(X軸方向)20mm×(Y軸方向)20mmとした。凸部611bは本体部611aからX軸正方向に8mm突出し、凸部612bは本体部612aから8mm突出するように設計した。凸部611b及び612bの間隔は4mmとした。ヒートブロック613の凸部613bのX軸方向の長さは12mmとし、ヒートブロック611の本体部611aとヒートブロック612の本体部612aからそれぞれ4mm離れるように配置した。したがって、ヒートブロック611の本体部611aとヒートブロック612の本体部612aのX軸方向の距離は20mmである。
<Dimensions and layout of heat block>
In Example 4 and Comparative Example 4, a temperature control device having
ヒートブロック611の本体部611aとヒートブロック612の本体部612aとの間に流路61及び62の直進部分が配置されるように、マイクロ流体デバイスと、ヒートブロック611~613とを接触させた。したがって、注入口1とバルブ7との間の流路はヒートブロック611の本体部611aに接触し、バルブ8と排出口3との間の流路はヒートブロック612の本体部612aに接触する。また、流路61の直進部分を凸部611b及び612bに接触させ、流路62の直進部分を凸部613bに接触させた。
The microfluidic device and the heat blocks 611 to 613 were brought into contact with each other so that the straight portions of the
<反応液の調製>
PCR増幅対象の鋳型DNAとしてヒトEGFR遺伝子を抽出した。PCR酵素としてKAPA Biosystems社製のKAPA Taq Extra DNAポリメラーゼを用い、キットに付属のPCR緩衝液を2mMのMg2+を含むように調製し、ヒトKRAS遺伝子と、500nMのプライマ(フォワード側:5’- cctcacctccaccgtgca -3’(配列番号5)、リバース側:5’- aggcagccgaagggca -3’(配列番号6))と、FAM(蛍光色素)で標識したTaqMan(登録商標)プローブ(5’- tcatcatgcagctc -3’(配列番号7))を添加して、実施例4及び比較例4に係る反応液Cを調製した。このような反応液CについてリアルタイムPCRを実施することで、EGFR遺伝子のT790M変異を検出することができる。
<Preparation of reaction solution>
The human EGFR gene was extracted as template DNA for PCR amplification. KAPA Biosystems KAPA Taq Extra DNA polymerase was used as a PCR enzyme, the PCR buffer attached to the kit was prepared to contain 2 mM Mg 2+ , and human KRAS gene and 500 nM primer (forward side: 5′- cctcacctccaccgtgca-3' (SEQ ID NO: 5), reverse side: 5'-aggcagccgaagggca-3' (SEQ ID NO: 6)) and FAM (fluorochrome)-labeled TaqMan (registered trademark) probe (5'-tcatcatgcagctc-3' (SEQ ID NO: 7)) was added to prepare a reaction solution C according to Example 4 and Comparative Example 4. By performing real-time PCR on such a reaction solution C, the T790M mutation of the EGFR gene can be detected.
<リアルタイムPCRの実施>
実施例4においては、ヒートブロック611を95℃(変性温度帯)、ヒートブロック612を60℃(アニーリング温度帯)、ヒートブロック613を72℃(伸長温度帯)に設定した。また、反応液Cからの蛍光を検出できるように、マイクロ流体デバイス65の上部に、図9(b)に示した撮像部50と同様の撮像部を配置した。
<Implementation of real-time PCR>
In Example 4, the
反応液Cを注入口1から導入し、注入口1と排出口3にシリンジポンプを接続して、45回バルブ7及び8を切り替えて、反応液Cを往復させることにより、PCRを行なった。なお、バルブ7及び8の切り替えにより、変性温度帯からアニーリング温度帯に降温する際には流路61を反応液Cが流れ、アニーリング温度帯から伸長温度帯を経て変性温度帯に昇温させる際には、流路62を反応液Cが流れるようにした。シリンジポンプは、変性温度帯で3秒間反応液Cを保持した後、バルブ7及び8を切り替えてアニーリング温度帯に反応液Cを送液し、アニーリング温度帯で5秒間保持した後、バルブ7及び8を切り替えて変性温度帯に反応液Cを送液した。撮像部により、反応液Cが伸長温度帯を通過する際の反応液Cの蛍光強度を上部から測定することで、リアルタイムPCRを実施した。
PCR was performed by introducing the reaction solution C from the
比較例4においては、ヒートブロック613のスイッチを切り、流路62に対し熱を供給しないようにした。その他の条件は実施例4と同様にして、反応液CについてリアルタイムPCRを実施した。
In Comparative Example 4, the
図18は、実施例4及び比較例4における反応液Cの蛍光強度を示すグラフである。図18に示すように、実施例4においては、20サイクル以降に蛍光強度が急増したことにより、EGFR遺伝子T790M変異型の増幅が確認された。 18 is a graph showing the fluorescence intensity of reaction liquid C in Example 4 and Comparative Example 4. FIG. As shown in FIG. 18, in Example 4, amplification of the EGFR gene T790M mutant was confirmed by the rapid increase in fluorescence intensity after 20 cycles.
比較例4においては、20サイクル以降に蛍光強度が増加したものの、実施例4と比較して半分程度の蛍光強度であった。このことから、実施例4は、反応液Cがアニーリング温度帯から伸長温度帯を経て変性温度帯に昇温する際に、伸長温度帯となる時間が十分に確保されるため、PCRの増幅効率の向上が可能であることがわかった。 In Comparative Example 4, although the fluorescence intensity increased after the 20th cycle, the fluorescence intensity was about half that in Example 4. From this, in Example 4, when the reaction solution C is heated from the annealing temperature zone to the extension temperature zone to the denaturation temperature zone, the time to reach the extension temperature zone is sufficiently ensured, so the PCR amplification efficiency It was found that it is possible to improve the
1…注入口、2…蛇行流路、3…排出口、4…位置合わせガイド、5、65…マイクロ流体デバイス、6…往復流路、7、8…バルブ、11、12、111、112、211、212、311~313、511、512、611~613…ヒートブロック、14…位置合わせピン、200…プリント基板、221、222…櫛型電極、231、232…金属配線、31…光源、32、37…レンズ、33、36…光学フィルタ、34…CCD、35…ダイクロイックミラー、50…撮像部
Claims (16)
第1の面を有し、核酸の変性温度帯に設定される第1の部材と、
第2の面を有し、前記核酸のアニーリング温度帯に設定される第2の部材と、
第3の面を有し、前記核酸の伸長温度帯に設定される第3の部材と、を備え、
前記第1の面、前記第2の面及び前記第3の面を含む平面が存在し、
前記第1の部材、前記第3の部材及び前記第2の部材は、互いに離間するように、前記平面に平行な第1の方向に沿ってこの順に配置され、
前記平面に平行であり、前記第1の方向に直交する第2の方向における前記第3の面の長さは、前記第2の方向における前記第1の面の長さ及び前記第2の面の長さよりも短く、
前記第3の部材は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向の逆方向に流れる流路部分のみを前記伸長温度帯に調整するように配置されていることを特徴とする温度調整装置。 A temperature adjustment device for adjusting the temperature of a meandering flow path through which a reaction solution flows,
a first member having a first surface and set to a denaturation temperature zone for nucleic acids;
a second member having a second surface and set in the annealing temperature range of the nucleic acid;
a third member having a third surface and set to an elongation temperature zone of the nucleic acid;
A plane exists that includes the first surface, the second surface and the third surface, and
the first member, the third member and the second member are arranged in this order along a first direction parallel to the plane so as to be spaced apart from each other;
The length of the third surface in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction is the length of the first surface in the second direction and the length of the second surface. shorter than the length of
The third member is arranged so as to adjust only a portion of the meandering flow path in which the reaction liquid flows in a direction opposite to the first direction to the elongation temperature zone. temperature control device.
前記第2の部材は、前記第1の方向の逆方向にのみ突出して前記第1の凸部と対向する第2の凸部を有し、
前記第1の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記変性温度帯に調整し、
前記第2の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記アニーリング温度帯に調整し、
前記第3の部材は、前記第1の凸部及び前記第2の凸部の対向面間の領域外に配置されることを特徴とする請求項1記載の温度調整装置。 The first member has a first protrusion projecting in the first direction,
the second member has a second protrusion that protrudes only in a direction opposite to the first direction and faces the first protrusion;
the first convex portion adjusts only the channel portion in which the reaction solution flows in the first direction in the meandering channel to the denaturation temperature zone;
the second convex portion adjusts only the channel portion in which the reaction solution flows in the first direction in the meandering channel to the annealing temperature range;
2. The temperature control device according to claim 1, wherein the third member is arranged outside the area between the facing surfaces of the first protrusion and the second protrusion.
前記第1の部材及び前記第2の部材は、前記第2の方向に延伸し、
前記複数の前記第3の部材は、前記第2の方向に沿って所定の間隔で配列されることを特徴とする請求項1記載の温度調整装置。 further comprising a plurality of said third members;
The first member and the second member extend in the second direction,
2. The temperature control device according to claim 1, wherein said plurality of said third members are arranged at predetermined intervals along said second direction.
前記第2の部材は、前記所定の間隔で前記第2の方向に配列され、前記第1の方向の逆方向に突出して前記複数の第1の凸部と対向する複数の第2の凸部を有し、
前記第1の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記変性温度帯に調整し、
前記第2の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記アニーリング温度帯に調整し、
前記複数の前記第1の凸部及び前記複数の前記第2の凸部と、前記複数の前記第3の部材とは、前記第2の方向において交互に配置されることを特徴とする請求項3記載の温度調整装置。 The first member has a plurality of first protrusions arranged in the second direction at the predetermined intervals and protruding in the first direction,
The second member has a plurality of second protrusions arranged in the second direction at the predetermined intervals and protruding in a direction opposite to the first direction to face the plurality of first protrusions. has
the first convex portion adjusts only the channel portion in which the reaction solution flows in the first direction in the meandering channel to the denaturation temperature zone;
the second convex portion adjusts only the channel portion in which the reaction solution flows in the first direction in the meandering channel to the annealing temperature range;
3. The plurality of first protrusions, the plurality of second protrusions, and the plurality of third members are alternately arranged in the second direction. 4. The temperature control device according to 3.
前記第2の部材は、前記アニーリング温度帯に設定されたヒートブロックに接続された第2の電極であり、
前記第3の部材は、前記伸長温度帯に設定されたヒートブロックに接続された第3の電極であることを特徴とする請求項1記載の温度調整装置。 The first member is a first electrode connected to a heat block set to the denaturing temperature zone,
The second member is a second electrode connected to a heat block set in the annealing temperature zone,
2. The temperature control device according to claim 1, wherein said third member is a third electrode connected to a heat block set in said elongation temperature zone.
核酸溶液の前記蛇行流路を有し、前記平面において前記温度調整装置に接するマイクロ流体デバイスと、を備え、
前記蛇行流路は、前記第1の方向に前記核酸溶液が流れる第1の流路と、前記第1の流路に接続され、前記第1の方向の逆方向に前記核酸溶液が流れる第2の流路と、を有し、
前記第1の流路の両端部は、それぞれ前記第1の部材及び前記第2の部材に接触し、
前記第2の流路の両端部は、それぞれ前記第1の部材及び前記第2の部材に接触し、
前記第2の流路の中間部は、前記第3の部材に接触することを特徴とする核酸増幅装置。 A temperature adjustment device according to claim 1;
a microfluidic device having the meandering flow path for a nucleic acid solution and in contact with the temperature control device in the plane;
The meandering channel is connected to a first channel through which the nucleic acid solution flows in the first direction, and a second channel is connected to the first channel and through which the nucleic acid solution flows in a direction opposite to the first direction. and a flow path of
Both ends of the first flow path are in contact with the first member and the second member, respectively;
Both ends of the second flow path are in contact with the first member and the second member, respectively;
A nucleic acid amplification device, wherein an intermediate portion of the second channel is in contact with the third member.
前記第1の部材及び前記第2の部材は、前記屈曲部に接触することを特徴とする請求項6記載の核酸増幅装置。 The meandering flow path has a bend connecting an end of the first flow path and an end of the second flow path,
7. The nucleic acid amplifier according to claim 6, wherein said first member and said second member are in contact with said bent portion.
前記核酸溶液は、前記バルブ及び前記ポンプの駆動により前記蛇行流路を往復することを特徴とする請求項6記載の核酸増幅装置。 The microfluidic device includes a valve that controls switching between the first channel and the second channel, and pumps connected to both ends of the channel,
7. The nucleic acid amplification apparatus according to claim 6, wherein the nucleic acid solution reciprocates in the meandering flow path by driving the valve and the pump.
前記核酸増幅装置は、前記核酸に結合した前記蛍光標識プローブからの蛍光を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項6記載の核酸増幅装置。 the nucleic acid solution contains a fluorescently labeled probe capable of binding to the nucleic acid;
7. The nucleic acid amplifier according to claim 6, further comprising a detection section for detecting fluorescence from said fluorescence-labeled probe bound to said nucleic acid.
第1の面を有し、核酸の変性温度帯に設定される第1の部材と、
第2の面を有し、前記核酸のアニーリング温度帯に設定される第2の部材と、を備え、 前記第1の面及び前記第2の面を含む平面が存在し、
前記第1の部材及び前記第2の部材は、互いに離間するように、前記平面に平行な第1の方向に沿って配置され、
前記第1の部材は、前記第1の方向に突出する第1の凸部を有し、
前記第2の部材は、前記第1の方向の逆方向に突出して前記第1の凸部と対向する第2の凸部を有し、
前記第1の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記変性温度帯に調整し、
前記第2の凸部分は、前記蛇行流路において、前記反応液が前記第1の方向に流れる流路部分のみを前記アニーリング温度帯に調整することを特徴とする温度調整装置。 A temperature adjustment device for adjusting the temperature of a meandering flow path through which a reaction solution flows,
a first member having a first surface and set to a denaturation temperature zone for nucleic acids;
a second member having a second surface and set to a temperature range for annealing the nucleic acid, wherein a plane including the first surface and the second surface exists;
the first member and the second member are arranged along a first direction parallel to the plane so as to be spaced apart from each other;
The first member has a first protrusion projecting in the first direction,
The second member has a second protrusion projecting in a direction opposite to the first direction and facing the first protrusion ,
the first convex portion adjusts only the channel portion in which the reaction solution flows in the first direction in the meandering channel to the denaturation temperature zone;
The temperature control device , wherein the second convex portion adjusts only a portion of the meandering channel through which the reaction liquid flows in the first direction to the annealing temperature range .
前記第2の部材は、前記所定の間隔で前記第2の方向に配列された複数の前記第2の凸部を有することを特徴とする請求項10記載の温度調整装置。 The first member has a plurality of first protrusions arranged at predetermined intervals in a second direction that is parallel to the plane and orthogonal to the first direction,
11. The temperature control device according to claim 10, wherein said second member has a plurality of said second projections arranged at said predetermined intervals in said second direction.
前記第2の部材は、前記アニーリング温度帯に設定されたヒートブロックに接続された第2の電極であることを特徴とする請求項10記載の温度調整装置。 The first member is a first electrode connected to a heat block set to the denaturing temperature zone,
11. The temperature control device according to claim 10, wherein said second member is a second electrode connected to a heat block set to said annealing temperature range.
核酸溶液の前記蛇行流路を有し、前記平面において前記温度調整装置に接するマイクロ流体デバイスと、を備え、
前記蛇行流路は、前記第1の方向に前記核酸溶液が流れる第1の流路と、前記第1の流路に接続され、前記第1の方向の逆方向に前記核酸溶液が流れる第2の流路と、を有し、
前記第1の流路の両端部は、それぞれ前記第1の部材及び前記第2の部材に接触し、
前記第2の流路の両端部は、それぞれ前記第1の部材及び前記第2の部材に接触し、
前記第1の凸部及び前記第2の凸部は、前記第1の流路にのみ接触することを特徴とする核酸増幅装置。 A temperature adjustment device according to claim 10;
a microfluidic device having the meandering flow path for a nucleic acid solution and in contact with the temperature control device in the plane;
The meandering channel is connected to the first channel through which the nucleic acid solution flows in the first direction, and the second channel is connected to the first channel and through which the nucleic acid solution flows in the opposite direction to the first direction. and a flow path of
Both ends of the first flow path are in contact with the first member and the second member, respectively;
Both ends of the second flow path are in contact with the first member and the second member, respectively;
The nucleic acid amplifier, wherein the first protrusion and the second protrusion are in contact only with the first channel.
前記第1の部材及び前記第2の部材は、前記屈曲部に接触することを特徴とする請求項13記載の核酸増幅装置。 The meandering flow path has a bend connecting an end of the first flow path and an end of the second flow path,
14. The nucleic acid amplifier according to claim 13, wherein said first member and said second member are in contact with said bent portion.
前記核酸溶液は、前記バルブ及び前記ポンプの駆動により前記流路を往復することを特徴とする請求項13記載の核酸増幅装置。 The microfluidic device includes a valve that controls switching between the first channel and the second channel, and pumps connected to both ends of the channel,
14. The nucleic acid amplification apparatus according to claim 13, wherein the nucleic acid solution reciprocates in the channel by driving the valve and the pump.
前記核酸増幅装置は、前記核酸に結合した前記蛍光標識プローブからの蛍光を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項13記載の核酸増幅装置。 the nucleic acid solution contains a fluorescently labeled probe capable of binding to the nucleic acid;
14. The nucleic acid amplifier according to claim 13, further comprising a detection section for detecting fluorescence from said fluorescence-labeled probe bound to said nucleic acid.
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