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JP2013201966A - Heat cycle device - Google Patents

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JP2013201966A
JP2013201966A JP2012074225A JP2012074225A JP2013201966A JP 2013201966 A JP2013201966 A JP 2013201966A JP 2012074225 A JP2012074225 A JP 2012074225A JP 2012074225 A JP2012074225 A JP 2012074225A JP 2013201966 A JP2013201966 A JP 2013201966A
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明美 山口
Shuji Koeda
周史 小枝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat cycle device which can make the temperature of heat conductors reach a set temperature in a short time.SOLUTION: A heat cycle device includes: a mounting part which is filled with a reaction liquid and a liquid having a specific gravity different from that of the reaction liquid and immiscible in the reaction liquid and on which a reaction container, including a flow passage along the opposed inner walls of which the reaction liquid moves, is mounted; and heat conductors which conduct heat. It includes: a temperature gradient forming part which forms a temperature gradient in a direction of movement of the reaction liquid with respect to the flow passage when the reaction container is mounted on the mounting part; a driving mechanism which allows the mounting part and the temperature gradient forming part to rotate about an axis of rotation having a component perpendicular to the direction in which the gravity acts and a component perpendicular to the direction in which the reaction liquid moves in the flow passage, when the reaction container is mounted on the mounting part; and an air blowing mechanism which sends air to at least the heat conductors.

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り、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されている。遺伝子を利用するための技術として、PCR(Polymerase Chain Reaction)などの技術が広く普及している。今日では、PCRは生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。   In recent years, gene-based medical care such as gene diagnosis and gene therapy has attracted attention due to the development of gene utilization technology, and many methods using genes for variety discrimination and variety improvement have been developed in the field of agriculture and livestock. . 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(温度サイクル)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。   PCR 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 (reaction solution) to a thermal cycle (temperature cycle). The thermal cycle is a process in which two or more stages of temperature are periodically applied to the reaction solution. In PCR, a technique of applying a two-stage or three-stage thermal cycle is common.

PCRでは一般に、チューブや生体試料反応用チップと(バイオチップ、反応容器等とも)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 PCR, generally, a container for performing a biochemical reaction, which is called a tube or a biological sample reaction chip (also called a biochip, a reaction container, or the like) 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 device is disclosed in which a reaction liquid is moved and subjected to a thermal cycle by rotating around an axis.

特開2009−136250号公報JP 2009-136250 A

特許文献1に開示された生体試料反応装置においては、熱伝導体を昇温させる(熱伝導体の温度を上昇させる)場合に、過昇温(オーバーシュート)が生じ、目標温度となるまでに時間を要していた。   In the biological sample reaction apparatus disclosed in Patent Document 1, when the temperature of the heat conductor is increased (the temperature of the heat conductor is increased), an excessive temperature increase (overshoot) occurs and the target temperature is reached. It took time.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その幾つかの態様に係る目的の一つは、熱伝導体の温度を、設定された温度に短時間で到達させることができる熱サイクル装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects thereof is a heat cycle device capable of causing the temperature of a heat conductor to reach a set temperature in a short time. Is to provide.

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]本発明に係る熱サイクル装置の一態様は、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、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、熱を伝導する熱伝導体を含み、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、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の周りに回転させる駆動機構と、少なくとも前記熱伝導体に送風する送風機構と、を含む。   Application Example 1 In one aspect of the thermal cycle apparatus according to the present invention, a reaction solution and a liquid having a specific gravity different from that of the reaction solution and immiscible with the reaction solution are filled and the reaction solution is opposed to the reaction solution. A mounting portion for mounting a reaction vessel including a flow path that moves along the inner wall, and a heat conductor that conducts heat, and when the reaction vessel is mounted on the mounting portion, A temperature gradient forming part that forms a temperature gradient in a direction in which the reaction solution moves, and the mounting part and the temperature gradient forming part have a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and the mounting part A drive mechanism for rotating the flow path around a rotating shaft having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution moves, and a blower mechanism for blowing air to at least the heat conductor. ,including.

本適用例の熱サイクル装置によれば、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。これにより、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(温度サイクル)を施すことができる。   According to the thermal cycle apparatus of this application example, the rotation shaft has a component perpendicular to the direction in which gravity acts, and the reaction liquid is passed through the flow path of the reaction container when the reaction container is attached to the attachment portion. Since the drive mechanism has a component perpendicular to the moving direction, the drive mechanism rotates the mounting portion, so that the lowest point or the highest point in the direction in which gravity acts in the flow path of the reaction vessel mounted on the mounting portion The position of changes. Thereby, the reaction solution moves in the flow path in which the temperature gradient is formed by the temperature gradient forming unit. Therefore, a thermal cycle (temperature cycle) can be applied to the reaction solution.

本適用例の熱サイクル装置によれば、送風機構を有するため、熱伝導体と環境(熱伝導体の周囲の空間)との間の熱交換の効率が向上される。これにより、熱伝導体を、目標とする温度まで昇温させる場合に、いわゆるオーバーシュート(過昇温)を抑制することができるので、より短時間で目標の温度に到達させることができる。そのため、本適用例の熱サイクル装置によれば、送風機構を含まない熱サイクル装置と比較して、熱サイクル(温度サイクル)に要する時間を短縮することができる。   According to the heat cycle device of this application example, since it has a blower mechanism, the efficiency of heat exchange between the heat conductor and the environment (the space around the heat conductor) is improved. As a result, when the temperature of the heat conductor is raised to the target temperature, so-called overshoot (overheating) can be suppressed, so that the target temperature can be reached in a shorter time. Therefore, according to the thermal cycle apparatus of this application example, the time required for the thermal cycle (temperature cycle) can be shortened as compared with a thermal cycle apparatus that does not include a blower mechanism.

[適用例2]適用例1において、前記熱伝導体は、熱を放散させる放熱部をさらに有してもよい。   Application Example 2 In Application Example 1, the heat conductor may further include a heat radiating portion that dissipates heat.

本適用例の熱サイクル装置によれば、熱伝導体は放熱部を有するため、熱伝導体と環境との間の熱交換がさらに効率化される。これにより、熱伝導体の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、オーバーシュートを抑制することができる。そのため、装置の起動、又は、熱伝導体の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルを行うことができる状態になるまでの時間を短縮することができる。   According to the heat cycle device of this application example, since the heat conductor has the heat radiating portion, the heat exchange between the heat conductor and the environment is further improved. As a result, overshoot can be suppressed when the temperature of the heat conductor is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature. Therefore, when starting the device or increasing the temperature of the heat conductor from the low temperature side and stabilizing it at the target temperature, the time until it becomes possible to perform PCR thermal cycling is shortened. Can do.

[適用例3]適用例1又は適用例2において、前記温度勾配形成部は、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路の第1領域を第1温度に加熱する第1熱伝導体と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路の第2領域を前記第1温度よりも高い第2温度に加熱する第2熱伝導体と、を含んでもよく、前記送風機構は、少なくとも前記第1熱伝導体に送風してもよい。   Application Example 3 In Application Example 1 or Application Example 2, the temperature gradient forming unit heats the first region of the flow path to the first temperature when the reaction vessel is mounted on the mounting unit. A conductor, and a second heat conductor that heats the second region of the flow path to a second temperature higher than the first temperature when the reaction vessel is attached to the attachment portion, The air blowing mechanism may blow air to at least the first heat conductor.

本適用例の熱サイクル装置は、流路の第1領域を第1温度に加熱する第1熱伝導体と、流路の第2領域を第2温度に加熱する第2熱伝導体と、を有するので、装着部に反応容器を装着した場合に、流路の第1領域と第2領域とを異なる温度に加熱できる。したがって、より正確な熱サイクルを反応液に施すことができる。   The thermal cycle device according to this application example includes a first heat conductor that heats the first region of the flow path to the first temperature, and a second heat conductor that heats the second region of the flow path to the second temperature. Therefore, when the reaction vessel is attached to the attachment portion, the first region and the second region of the flow path can be heated to different temperatures. Therefore, a more accurate thermal cycle can be applied to the reaction solution.

本適用例の熱サイクル装置は、RT−PCRに好適に用いられることができ、RT−PCRに要する時間を短縮することができる。   The thermal cycle apparatus of this application example can be suitably used for RT-PCR, and can reduce the time required for RT-PCR.

[適用例4]適用例3において、前記第1熱伝導体は、フィンからなる第1放熱部を有してもよい。   Application Example 4 In Application Example 3, the first heat conductor may include a first heat radiating portion made of fins.

本適用例の熱サイクル装置は、第1熱伝導体がフィンからなる第1放熱部を有し、第1放熱部がフィンであるので、第1放熱部の構造が単純である。そのため熱サイクルに要する時間を短縮できる熱サイクル装置を容易に製造できる。   In the heat cycle device according to this application example, the first heat conductor has a first heat radiating portion made of a fin, and the first heat radiating portion is a fin. Therefore, the structure of the first heat radiating portion is simple. Therefore, it is possible to easily manufacture a heat cycle device that can shorten the time required for the heat cycle.

第1実施形態に係る熱サイクル装置の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the thermal cycle apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る熱サイクル装置の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the thermal cycle apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る熱サイクル装置の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the thermal cycle apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る熱サイクル装置の要部を模式的に示す図。The figure which shows typically the principal part of the thermal cycle apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る熱サイクル装置の概略を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the outline of the thermal cycle apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る熱サイクル装置の要部を模式的に示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows typically the principal part of the heat cycle apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る第1熱伝導体及び第1放熱部の平面図。The top view of the 1st heat conductor which concerns on 3rd Embodiment, and a 1st thermal radiation part. 第3実施形態に係る第1熱伝導体及び第1放熱部の側面図。The side view of the 1st heat conductor which concerns on 3rd Embodiment, and a 1st thermal radiation part. 第3実施形態に係る第1熱伝導体及び第1放熱部の断面図。Sectional drawing of the 1st heat conductor which concerns on 3rd Embodiment, and a 1st thermal radiation part. 第3実施形態に係る第1熱伝導体及び第1放熱部の側面図。The side view of the 1st heat conductor which concerns on 3rd Embodiment, and a 1st thermal radiation part. 実験例の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of an experiment example. 実験例の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of an experiment example.

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものであって、本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要素であるとは限らない。   Several embodiments of the present invention will be described below. The embodiment described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment at all, and various embodiments that are carried out without departing from the spirit of the present invention are described. Variations are also included. Note that not all of the configurations described below are necessarily essential components of the present invention.

1.第1実施形態
1.1.熱サイクル装置
本実施形態の熱サイクル装置100は、装着部10と、温度勾配形成部20と、駆動機構30と、送風機構60とを含む。より詳しくは、本実施形態の熱サイクル装置100は、反応液11と、反応液11とは比重が異なり、かつ、反応液11とは混和しない液体12とが充填され、反応液11が対向する内壁に沿って移動する流路13を含む反応容器15を装着する装着部10と、熱を伝導する熱伝導体22を含み、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13に対して、反応液11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10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10に反応容器15を装着した場合に流路13を反応液11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駆動機構30と、少なくとも熱伝導体22に送風する送風機構60と、を含む。そして、本実施形態の熱サイクル装置100は、温度勾配形成部20は、装着部10に反応容器15を装着した場合に流路13の第1領域131を第1温度に加熱する第1熱伝導体221と、装着部10に反応容器15を装着した場合に流路13の第2領域132を第1温度よりも高い第2温度に加熱する第2熱伝導体222と、を含み、送風機構60は、少なくとも第1熱伝導体221に送風する。
1. 1. First embodiment 1.1. Thermal Cycle Device The thermal cycle device 100 of the present embodiment includes a mounting unit 10, a temperature gradient forming unit 20, a drive mechanism 30, and a blower mechanism 60. More specifically, in the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment, the reaction liquid 11 and the reaction liquid 11 are filled with a liquid 12 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 11 and immiscible with the reaction liquid 11, and the reaction liquid 11 faces each other. When the reaction vessel 15 is attached to the attachment portion 10 including the attachment portion 10 to which the reaction vessel 15 including the flow passage 13 moving along the inner wall is attached and the heat conductor 22 that conducts heat, In contrast, the temperature gradient forming unit 20 that forms a temperature gradient in the direction in which the reaction solution 11 moves, the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 have components perpendicular to the direction in which gravity acts, and A drive mechanism 30 that rotates the flow path 13 around a rotation axis R having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 11 moves when the reaction vessel 15 is attached to the attachment unit 10, and at least the heat conductor 22. A blowing mechanism 60 for blowing air Including the. In the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment, the temperature gradient forming unit 20 heats the first region 131 of the flow path 13 to the first temperature when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10. A body 221 and a second heat conductor 222 that heats the second region 132 of the flow path 13 to a second temperature higher than the first temperature when the reaction container 15 is mounted on the mounting unit 10, and a blower mechanism 60 blows air to at least the first heat conductor 221.

図1及び図2は、本実施形態に係る熱サイクル装置100の要部を模式的に示す図である。   FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows typically the principal part of the thermal cycle apparatus 100 which concerns on this embodiment.

1.1.1.反応容器
まず、熱サイクル装置100に装着される反応容器15について説明する。反応容器15は、反応液11と、反応液11とは比重が異なり、かつ、反応液11とは混和しない液体12(以下、「液体12」という。)と、が充填される。反応容器15は、反応液11が対向する内壁に沿って移動する流路13を含む。
1.1.1. Reaction Container First, the reaction container 15 attached to the heat cycle apparatus 100 will be described. The reaction vessel 15 is filled with a reaction liquid 11 and a liquid 12 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 11 and immiscible with the reaction liquid 11 (hereinafter referred to as “liquid 12”). The reaction vessel 15 includes a flow path 13 in which the reaction solution 11 moves along the opposing inner wall.

液体12は、反応液11よりも比重が小さく、かつ、反応液11とは混和しない液体である。液体12としては、例えば、反応液11とは混和せず、かつ、反応液11よりも比重が大きい液体を採用してもよい。図1及び図2に示される例では、反応容器15は、流路13及び封止体14を含む。流路13には、反応液11と、液体12とが充填され、封止体14によって封止されている。   The liquid 12 has a specific gravity smaller than that of the reaction liquid 11 and is not miscible with the reaction liquid 11. As the liquid 12, for example, a liquid that is not miscible with the reaction liquid 11 and has a higher specific gravity than the reaction liquid 11 may be employed. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the reaction vessel 15 includes a flow path 13 and a sealing body 14. The flow path 13 is filled with the reaction solution 11 and the liquid 12 and is sealed with a sealing body 14.

流路13は、対向する内壁に沿って反応液11が移動するように形成されている。ここで、流路13の「対向する内壁」とは、流路13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11と流路13の壁面との距離が近い状態を意味し、反応液11が流路13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11が移動する」とは、「流路13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11が移動する」ことを意味する。換言すれば、流路13の対向する2つ内壁間の距離は、反応液11が該内壁に沿って移動する程度の距離である。   The channel 13 is formed so that the reaction solution 11 moves along the opposing inner walls. Here, the “opposite inner walls” of the flow channel 13 mean two regions of the wall surface of the flow channel 13 that are in a positional relationship facing each other. “Along” means a state where the distance between the reaction solution 11 and the wall surface of the flow path 13 is short, and includes a state where the reaction solution 11 contacts the wall surface of the flow path 13. Therefore, “the reaction solution 11 moves along the opposing inner wall” means that the reaction solution 11 is in a state where the distance between the two regions of the wall surface of the flow path 13 that are in a facing positional relationship is short. Means "move". In other words, the distance between the two inner walls facing each other in the flow path 13 is such a distance that the reaction solution 11 moves along the inner wall.

反応容器15の流路13がこのような形状であると、流路13内を反応液11が移動する方向を規制できるので、流路13内を反応液11が移動する経路をある程度規定できる。これにより、流路13内を反応液11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13の対向する2つ内壁間の距離は、流路13内を反応液11が移動する時間のバラツキによって生じる、反応液11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13の対向する2つの内壁間の反応液11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11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 13 of the reaction vessel 15 has such a shape, the direction in which the reaction liquid 11 moves in the flow path 13 can be regulated, so that the path through which the reaction liquid 11 moves in the flow path 13 can be defined to some extent. Thereby, the time required for the reaction solution 11 to move in the flow path 13 can be limited to a certain range. Therefore, the distance between the two inner walls facing each other in the flow path 13 is preferably a variation in thermal cycle conditions applied to the reaction liquid 11 caused by a variation in the time during which the reaction liquid 11 moves in the flow path 13. 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 11 moves between the two inner walls facing each other in the flow path 13 is such that two or more droplets of the reaction solution 11 do not enter. Is desirable.

図1及び図2に示される例では、反応容器15の外形は円柱状であり、該円柱の中心軸に沿う方向(図1及び図2においては上下方向)を長手方向とする流路13が形成されている。流路13の形状は、流路13の長手方向に対して垂直な方向の断面、すなわち流路13のある領域における反応液11が移動する方向に対して垂直な断面(これを流路13の「断面」とする)が円形となる円柱状である。したがって、反応容器15においては、流路13の対向する内壁は、流路13の断面の中心を挟んで対向する流路13の壁面上の2点を含む領域である。また、「反応液11が移動する移動方向」は、流路13の長手方向となる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the outer shape of the reaction vessel 15 is a cylindrical shape, and a flow path 13 having a longitudinal direction in the direction along the central axis of the column (the vertical direction in FIGS. 1 and 2) is provided. Is formed. The shape of the flow path 13 is a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the flow path 13, that is, a cross section perpendicular to the direction in which the reaction solution 11 moves in a region of the flow path 13 (this is the cross section of the flow path 13. “Cross section”) is a circular column. Therefore, in the reaction vessel 15, the opposed inner wall of the flow channel 13 is a region including two points on the wall surface of the flow channel 13 facing each other across the center of the cross section of the flow channel 13. The “movement direction in which the reaction liquid 11 moves” is the longitudinal direction of the flow path 13.

なお、流路13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11が移動できる限り任意である。例えば、反応容器15の流路13の断面が多角形の場合には、「対向する内壁」は、流路13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13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11が移動するように流路13が形成されていればよい。これにより、流路13の断面が多角形の場合にも、反応液11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11が移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。さらに、流路13の断面の形状は、長手方向において必ずしも一定でなくてもよく、流路13は、例えば、円錐台形などのテーパー形状であってもよいしテーパー形状の部分を有していてもよい。また、流路13の形状及び反応容器15の形状は、反応容器15の製造上の利点を考慮して設計されうる。すなわち、例えば、反応容器15の材質を高分子とし、射出成型によって反応容器15を製造する場合には、射出成型の型からの取り出し(型抜き)が容易となるように流路13の形状及び反応容器15の形状を設計することができる。   The shape of the cross section of the flow path 13 is not limited to a circle, but may be any shape such as a polygon or an ellipse as long as the reaction solution 11 can move along the opposing inner walls. For example, when the cross section of the flow path 13 of the reaction vessel 15 is polygonal, the “opposite inner wall” is opposed to the flow path when the cross section inscribed in the flow path 13 is assumed to be a circular flow path. It shall be an inner wall. That is, the flow path 13 may be formed so that the reaction solution 11 moves along the opposing inner wall of the virtual flow path inscribed in the flow path 13 and having a circular cross section. Thereby, even when the cross section of the flow path 13 is a polygon, the path | route to which the reaction liquid 11 moves can be prescribed to some extent. Therefore, the time required for the reaction solution 11 to move can be limited to a certain range. Furthermore, the cross-sectional shape of the flow path 13 does not necessarily have to be constant in the longitudinal direction, and the flow path 13 may have a tapered shape such as a truncated cone or a tapered portion, for example. Also good. Further, the shape of the flow path 13 and the shape of the reaction vessel 15 can be designed in consideration of the manufacturing advantages of the reaction vessel 15. That is, for example, when the reaction container 15 is made of a polymer and the reaction container 15 is manufactured by injection molding, the shape of the flow path 13 and the shape of the flow path 13 are set so that the mold can be easily taken out from the mold. The shape of the reaction vessel 15 can be designed.

流路13は、第1領域131と、第2領域132とを有する。第1領域131及び第2領域132は、熱サイクル装置100の装着部10に反応容器15が装着された場合に、互いに異なる温度となるように制御される領域である。本実施形態では、第1熱伝導体221に熱的に接している領域を第1領域131とし、第2熱伝導体222に熱的に接している領域を第2領域132とする。反応容器15の流路13の第1領域131及び第2領域132は、それぞれ第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に熱的に接触することによって温度制御される。   The flow path 13 includes a first region 131 and a second region 132. The first region 131 and the second region 132 are regions that are controlled to have different temperatures when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10 of the thermal cycle apparatus 100. In the present embodiment, a region that is in thermal contact with the first thermal conductor 221 is referred to as a first region 131, and a region that is in thermal contact with the second thermal conductor 222 is referred to as a second region 132. The first region 131 and the second region 132 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 are temperature controlled by being in thermal contact with the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222, respectively.

第1領域131は、流路13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132は、流路13の長手方向における他方の端部を含む領域である。図1及び図2に示される例では、流路13のうち封止体14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131であり、流路13のうち封止体14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132である。   The first region 131 is a region including one end portion in the longitudinal direction of the flow path 13, and the second region 132 is a region including the other end portion in the longitudinal direction of the flow path 13. In the example shown in FIGS. 1 and 2, a region surrounded by a dotted line including an end portion on the side relatively far from the sealing body 14 in the flow channel 13 is the first region 131. A region surrounded by a dotted line including an end portion on the side relatively close to the sealing body 14 is a second region 132.

本実施形態に係る熱サイクル装置100は、少なくとも温度勾配形成部20の第1熱伝導体221が反応容器15の流路13の第1領域131を第1温度に加熱し、温度勾配形成部20の第2熱伝導体222が反応容器15の流路13の第2領域132を第2温度に加熱することにより、反応容器15の流路13に対して、反応液11が移動する方向に温度勾配を形成する。   In the thermal cycle apparatus 100 according to the present embodiment, at least the first thermal conductor 221 of the temperature gradient forming unit 20 heats the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 to the first temperature, and the temperature gradient forming unit 20. The second heat conductor 222 heats the second region 132 of the flow path 13 of the reaction container 15 to the second temperature, so that the temperature of the reaction liquid 11 moves in the direction of movement with respect to the flow path 13 of the reaction container 15. Form a gradient.

流路13には、液体12と、反応液11とが充填されている。液体12は、反応液11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1及び図2に示されるように、反応液11は液体12の中に液滴の状態で保持されている。反応液11は、液体12よりも比重が大きいため、流路13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。なお、図1及び図2には、重力の作用する方向を矢印gで示してある。   The flow path 13 is filled with the liquid 12 and the reaction liquid 11. Since the liquid 12 is not miscible with the reaction liquid 11, that is, does not mix, the reaction liquid 11 is held in the liquid 12 in the form of droplets as shown in FIGS. 1 and 2. . Since the specific gravity of the reaction liquid 11 is larger than that of the liquid 12, the reaction liquid 11 is located in the lowermost region in the direction in which gravity acts in the flow path 13. In FIGS. 1 and 2, the direction in which gravity acts is indicated by an arrow g.

液体12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11は、反応に必要な成分を含む液体である。反応がPCRである場合には、反応液11には、PCRによって増幅されるDNA(標的核酸)、DNAを増幅するために必要なDNAポリメラーゼ、並びにプライマー等が含まれる。例えば、液体12としてオイルを用いてPCRを行う場合には、反応液11は上記の成分を含む水溶液であることが好ましい。   As the liquid 12, for example, dimethyl silicone oil or paraffin oil can be used. The reaction liquid 11 is a liquid containing components necessary for the reaction. When the reaction is PCR, the reaction solution 11 includes DNA (target nucleic acid) amplified by PCR, DNA polymerase necessary for amplifying DNA, primers, and the like. For example, when PCR is performed using oil as the liquid 12, the reaction liquid 11 is preferably an aqueous solution containing the above components.

1.1.2.装着部
本実施形態の熱サイクル装置100は、反応容器15を装着する装着部10を有する。装着部10は、反応容器15を装着する構造である。図1及び図2に示される例では、第1熱伝導体221の一部及び第2熱伝導体222の一部が装着部10を構成している。また、図示しないが、装着部10は、他の構成、例えば反応容器15を装着する際のガイドやスペーサーとなる部材や、反応容器15を固定するための部材を含んで構成されてもよい。図1及び図2の例では、装着部10は、反応容器15を差し込んで装着するスロット構造となっている。
1.1.2. Mounting Unit The thermal cycle apparatus 100 according to this embodiment includes a mounting unit 10 to which the reaction vessel 15 is mounted. The mounting part 10 has a structure for mounting the reaction container 15. In the example shown in FIGS. 1 and 2, a part of the first heat conductor 221 and a part of the second heat conductor 222 constitute the mounting portion 10. Although not shown, the mounting unit 10 may be configured to include other configurations, for example, a member that serves as a guide or a spacer when mounting the reaction vessel 15, or a member for fixing the reaction vessel 15. In the example of FIGS. 1 and 2, the mounting portion 10 has a slot structure in which the reaction vessel 15 is inserted and mounted.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に設けられる装着部10の個数は、特に限定されない。装着部10の数が複数である場合は、複数の反応容器15をそれぞれ装着することができる。なお、本実施形態では装着部10がスロット構造である例を示すが、装着部10は反応容器15を保持できる構造であればよい。例えば、反応容器15の形状に合わせた窪みに反応容器15をはめ込む構造や、反応容器15を挟んで保持する構造を採用してもよい。   The number of mounting portions 10 provided in the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 is not particularly limited. When the number of mounting parts 10 is plural, a plurality of reaction containers 15 can be respectively mounted. In the present embodiment, an example in which the mounting unit 10 has a slot structure is shown, but the mounting unit 10 may have a structure that can hold the reaction vessel 15. For example, a structure in which the reaction container 15 is fitted in a recess that matches the shape of the reaction container 15 or a structure in which the reaction container 15 is sandwiched and held may be employed.

1.1.3.温度勾配形成部
本実施形態の熱サイクル装置100の温度勾配形成部20は、装着部10が設けられた第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222を含む。温度勾配形成部20は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13に対して、反応液11が移動する移動方向(本明細書では単に「前記移動方向」と記載する場合がある。)に温度勾配を形成する構成である。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11が移動する移動方向に温度勾配を形成する」とは、反応液11が移動する移動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。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熱伝導体221及び第2熱伝導体222によって構成されている。
1.1.3. Temperature Gradient Forming Unit The temperature gradient forming unit 20 of the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment includes a first thermal conductor 221 and a second thermal conductor 222 provided with the mounting unit 10. When the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10, the temperature gradient forming unit 20 is described as a moving direction in which the reaction solution 11 moves with respect to the flow path 13 (in the present specification, simply referred to as “the moving direction”). Is a configuration that forms a temperature gradient. 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 moving direction in which the reaction solution 11 moves” means to form a state in which the temperature changes along the moving direction in which the reaction solution 11 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. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the temperature gradient forming unit 20 includes a first thermal conductor 221 and a second thermal conductor 222.

1.1.3.1.熱伝導体
第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222には、装着部10の少なくとも一部が設けられる。これにより、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、それぞれ反応容器15の流路13の第1領域131及び第2領域132をそれぞれ第1温度及び第2温度となるように制御する。
1.1.3.1. Thermal Conductor The first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 are provided with at least a part of the mounting portion 10. As a result, the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 have the first region 131 and the second region 132 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 respectively when the reaction vessel 15 is attached to the attachment unit 10. Control is performed so as to be the first temperature and the second temperature, respectively.

図1及び図2に示される例では、第1熱伝導体221は、反応容器15の流路13の第1領域131を加熱できる位置に配置されている。また、第2熱伝導体222は、反応容器15の流路13の第2領域132を加熱できる位置に配置されている。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the first heat conductor 221 is disposed at a position where the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 can be heated. Further, the second heat conductor 222 is disposed at a position where the second region 132 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 can be heated.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、互いに異なる温度に制御されることができる。この場合、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、互いに熱的な接触が小さい態様で配置されることが好ましい。例えば、第1熱伝導体221と第2熱伝導体222とは互いに離れた位置(物理的に接触しない位置)に設けることが好ましい。また、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、熱サイクル装置200に、断熱性の部材等により熱的な干渉が小さくされた状態で設置されてもよい。   The first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 can be controlled at different temperatures. In this case, it is preferable that the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 are arranged in a manner in which the thermal contact with each other is small. For example, the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 are preferably provided at positions that are separated from each other (positions that do not physically contact). Further, the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 may be installed in the thermal cycle apparatus 200 in a state where thermal interference is reduced by a heat insulating member or the like.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、それぞれ熱を発生させる第1熱源部241及び第2熱源部242を有し、これらによって発生させた熱を反応容器15に伝えることができる。   The first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 have a first heat source part 241 and a second heat source part 242 that generate heat, respectively, and can transfer the heat generated thereby to the reaction vessel 15. .

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の形状は、特に限定されない。第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222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く、加熱ムラが生じにくいので、反応容器15を効率よくかつ精度よく加熱することができる。また、アルミニウムは加工が容易なので、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222を精度よく成型でき、反応容器15との接触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、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222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。第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の具体例としては、アルミニウム製のブロックが挙げられる。   The shapes of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 are not particularly limited. The materials of the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 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 and uneven heating is less likely to occur, the reaction vessel 15 can be efficiently and accurately heated. In addition, since aluminum can be easily processed, the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 can be accurately molded, and the accuracy of contact with the reaction vessel 15 can be increased. Therefore, a more accurate thermal cycle can be realized. In addition, the material of the 1st heat conductor 221 and the 2nd heat conductor 222 may use a copper alloy, for example, and may combine a some material. Specific examples of the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 include aluminum blocks.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、反応容器15に対して熱的に接触する。熱的に接触する態様としては、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222と反応容器15とが直接に接触している態様や、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222と反応容器15との間に他の熱伝導性の部材を介して接触している態様などが挙げられる。また、熱を適切に伝えることができれば、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222と反応容器15との間に空間があっても良い。これにより、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222によって反応容器15を加熱した場合に、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の熱を反応容器15に安定して伝えることができるので、反応容器15の流路13の所定の領域の温度を安定させることができる。   The first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 are in thermal contact with the reaction vessel 15 when the reaction vessel 15 is attached to the attachment portion 10. As an aspect which contacts thermally, the 1st thermal conductor 221 and the 2nd thermal conductor 222, and the reaction container 15 are contacting directly, the 1st thermal conductor 221 and the 2nd thermal conductor 222 And the reaction vessel 15 may be in contact with each other via another thermally conductive member. In addition, a space may be provided between the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 and the reaction vessel 15 as long as heat can be appropriately transmitted. Thereby, when the reaction vessel 15 is heated by the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222, the heat of the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 is stably transmitted to the reaction vessel 15. Therefore, the temperature of the predetermined region of the flow path 13 of the reaction vessel 15 can be stabilized.

本実施形態のように、装着部10が第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の一部を含んで構成されている場合には、装着部10が反応容器15と直接接触することがより好ましい。これにより、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の熱を反応容器15に安定して伝えることができるので反応容器15の流路13の温度勾配を効率よく制御できる。   When the mounting part 10 is configured to include a part of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 as in the present embodiment, the mounting part 10 is in direct contact with the reaction vessel 15. Is more preferable. Thereby, since the heat of the 1st heat conductor 221 and the 2nd heat conductor 222 can be stably transmitted to the reaction container 15, the temperature gradient of the flow path 13 of the reaction container 15 can be controlled efficiently.

また、本実施形態のように装着部10が第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の一部を含んで構成されている場合には、装着部10を反応容器15に密着させる機構を設けてもよい。装着部10を反応容器15に密着させる機構は、反応容器15の少なくとも一部を装着部10に密着させることができればよい。例えば、他の部材を追加するなどして、当該部材に取り付けられたバネによって反応容器15を装着部10の一方の壁面に押し付けてもよい。これにより、温度勾配形成部20の熱を反応容器15にさらに安定して伝えることができるので、反応容器15の温度をさらに安定させることができる。   Further, when the mounting part 10 is configured to include a part of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 as in the present embodiment, a mechanism for bringing the mounting part 10 into close contact with the reaction vessel 15. May be provided. The mechanism for bringing the mounting portion 10 into close contact with the reaction vessel 15 only needs to allow at least a part of the reaction vessel 15 to be in close contact with the mounting portion 10. For example, the reaction container 15 may be pressed against one wall surface of the mounting portion 10 by a spring attached to the member, for example, by adding another member. Thereby, since the heat of the temperature gradient formation part 20 can be more stably transmitted to the reaction vessel 15, the temperature of the reaction vessel 15 can be further stabilized.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度は、図示しない温度センサー及び制御部によって制御されてもよい。温度センサーとしては例えば熱電対を用いることができ、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 first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 may be controlled by a temperature sensor and a control unit (not shown). As the temperature sensor, for example, a thermocouple can be used, but not limited thereto, for example, a resistance temperature detector or a thermistor may be used.

第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度は、反応容器15が所望の温度に加熱されるように設定されることが好ましい。本実施形態においては、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222を温度制御することで、反応容器15の流路13の第1領域131及び第2領域132を目標の温度に制御することができる。なお、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度は、反応容器15の流路13の第1領域131及び第2領域132が所望の温度に制御されるように制御されていればよく、例えば反応容器15の材質や大きさを考慮して制御されてもよい。   The temperatures of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 are preferably set so that the reaction vessel 15 is heated to a desired temperature. In the present embodiment, the first region 131 and the second region 132 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 are controlled to target temperatures by controlling the temperature of the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222. be able to. The temperatures of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 are controlled so that the first region 131 and the second region 132 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 are controlled to a desired temperature. For example, it may be controlled in consideration of the material and size of the reaction vessel 15.

1.1.4.熱源部
第1熱源部241及び第2熱源部242は、熱を発生させる。第1熱源部241及び第2熱源部242は、それぞれ第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に設けられ、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に対して熱を供給することができる。第1熱源部241及び第2熱源部242としては、例えば、ヒーター(電熱線)、カートリッジヒーター、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)、加熱液体、加熱気体などを使用することができる。また、必要に応じて、導線や配管を備えてもよく、外部電源等に接続してもよい。これらのうちでも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熱源部241及び第2熱源部242にカートリッジヒーターを採用することで、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度を安定させることを容易化することができる。
1.1.4. Heat source unit The first heat source unit 241 and the second heat source unit 242 generate heat. The first heat source unit 241 and the second heat source unit 242 are provided on the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222, respectively, and supply heat to the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222. can do. As the first heat source unit 241 and the second heat source unit 242, for example, a heater (heating wire), a cartridge heater, a carbon heater, a sheet heater, an IH heater (electromagnetic induction heater), a heating liquid, a heating gas, or the like is used. Can do. Moreover, you may provide a conducting wire and piping as needed, and you may connect to an external power supply etc. Among these, since the temperature control of the cartridge heater is easy, the temperature of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 can be achieved by employing the cartridge heater for the first heat source unit 241 and the second heat source unit 242. Can be facilitated.

1.1.5.駆動機構
駆動機構30は、装着部10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10に反応容器15を装着した場合に前記移動方向(反応液11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。図1及び図2では、回転軸Rのみを表示し、駆動機構30は省略されている。
1.1.5. Driving mechanism The driving mechanism 30 has a component perpendicular to the direction in which the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 act on the gravity, and the moving direction when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10. This is a mechanism for rotating around a rotation axis R having a component perpendicular to (the direction in which the reaction liquid 11 moves). 1 and 2, only the rotation axis R is displayed, and the drive mechanism 30 is omitted.

「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。また、「前記移動方向に対して垂直な成分を有する」方向は、「前記移動方向に対して平行な成分」と「移動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、前記移動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. The direction “having a component perpendicular to the moving direction” is expressed as a vector sum of “a component parallel to the moving direction” and “a component perpendicular to the moving direction”. This is a direction having a component perpendicular to the moving direction.

したがって、装着部10に反応容器15を装着した状態で、回転軸R周りに装着部10及び温度勾配形成部20を回転させると、反応容器15内の反応液11が、反応容器15の流路13に沿って移動することができる。図1及び図2の例では、回転軸Rは、重力の作用する方向に対して垂直となっている例を示している。すなわち、図1では、反応液11は、重力の作用により、流路13の第1領域131に存在しており、図1の配置に対して回転軸R周りに180°回転させた状態である図2の例では、反応液11は、重力の作用により、流路13の第1領域131とは長手方向における反対側となる第2領域132に存在している。なお、図1及び図2の例では、流路13の長手方向が、重力の作用する方向に平行となる配置のみを例示しているが、流路13の長手方向が、重力の作用する方向に対して垂直となる配置以外の配置であれば、流路13内を反応液11が移動できる。そのため、駆動機構30は、必ずしも回転軸Rの周りに180°以上回転させることができる態様である必要はない。また、駆動機構30は、回転軸Rの周りに360°以上回転させることができる態様であってもよい。   Therefore, when the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 are rotated around the rotation axis R in a state where the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10, the reaction solution 11 in the reaction vessel 15 is transferred to the flow path of the reaction vessel 15. 13 can be moved. In the example of FIG.1 and FIG.2, the rotating shaft R has shown the example perpendicular | vertical with respect to the direction where gravity acts. That is, in FIG. 1, the reaction liquid 11 is present in the first region 131 of the flow path 13 due to the action of gravity, and is in a state of being rotated by 180 ° around the rotation axis R with respect to the arrangement of FIG. In the example of FIG. 2, the reaction solution 11 exists in the second region 132 that is opposite to the first region 131 of the flow path 13 in the longitudinal direction due to the action of gravity. In the example of FIGS. 1 and 2, only the arrangement in which the longitudinal direction of the flow path 13 is parallel to the direction in which the gravity acts is illustrated, but the longitudinal direction of the flow path 13 is the direction in which the gravity acts. The reaction solution 11 can move in the flow path 13 if the arrangement is other than the arrangement perpendicular to the flow path 13. For this reason, the drive mechanism 30 does not necessarily have to be capable of being rotated by 180 ° or more around the rotation axis R. Further, the drive mechanism 30 may be configured to be able to rotate 360 ° or more around the rotation axis R.

駆動機構30は、装着部10及び温度勾配形成部20を同一の回転軸Rの周りに回転させてもよい。言い換えると、装着部10を回転させる回転軸Rと温度勾配形成部20を回転させる回転軸Rとは共通(同じ)であってもよい。   The drive mechanism 30 may rotate the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 around the same rotation axis R. In other words, the rotation axis R that rotates the mounting unit 10 and the rotation axis R that rotates the temperature gradient forming unit 20 may be common (same).

また、駆動機構30は、図示しないモーター及び駆動軸を含んでもよく、当該駆動軸と必要に応じて歯車やフランジ等とを接続して構成されてもよい。駆動機構30がモーターを有する場合には、例えばモーターの駆動軸を回転軸Rとして、モーターの動作により、回転軸Rの周りに回転されることができる。回転軸Rと装着部10との位置関係については、特に制限はないが、装置の小型化や、装置内の他の部材との干渉を考慮して適宜設定されることができる。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、ぜんまい等を採用してもよい。   The drive mechanism 30 may include a motor and a drive shaft (not shown), and may be configured by connecting the drive shaft and a gear, a flange, or the like as necessary. When the drive mechanism 30 has a motor, for example, the drive shaft of the motor can be rotated around the rotation axis R by the operation of the motor with the rotation axis R as the rotation axis R. Although there is no restriction | limiting in particular about the positional relationship of the rotating shaft R and the mounting part 10, It can set suitably in consideration of size reduction of an apparatus and interference with the other member in an apparatus. Note that the drive mechanism 30 is not limited to a motor, and for example, a handle, a mainspring, or the like may be employed.

熱サイクル装置100は、図示しない制御部を含んでいてもよい。制御部は、駆動機構30及び温度勾配形成部20のうち、少なくとも1つを制御することができる。制御部は、専用回路により実現して制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部は、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りコンピューターとして機能し、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。   The heat cycle apparatus 100 may include a control unit (not shown). The control unit can control at least one of the drive mechanism 30 and the temperature gradient forming unit 20. The control unit may be configured to perform control by a dedicated circuit. In addition, the control unit functions as a computer and executes control 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). It may be configured as follows. In this case, the storage device may have a work area for temporarily storing intermediate data and control results associated with the control.

1.1.6.送風機構
本実施形態の熱サイクル装置100は、少なくとも第1熱伝導体221に対して風を送る送風機構60を備える。送風機構60としては、例えば、ファン、ダクト、及びそれらの組み合わせなどが挙げられる。なお、送風機構60は、熱サイクル装置100(第1熱伝導体221)に向かって風を送る構成に代えて、熱サイクル装置100(第1熱伝導体221)周辺の空気(気体)を吸引する構成としても良い。送風機構60は、温度勾配形成部20の一部を構成してもよい。送風機構60は、第1熱伝導体221以外にも第2熱伝導体222、その他の部材、あるいは装着部15に装着された反応容器10に送風してもよい。図1および図2に示す例では、送風機構60は、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の両方に対して風を送る構成である。これにより、流路13の第1領域131以外の領域の温度制御を行ってもよい。さらに、第2熱伝導体222の温度制御を行ってもよい。送風機構60は、温度勾配形成部20の一部として機能してもよい。
1.1.6. Blower Mechanism The thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment includes a blower mechanism 60 that sends air to at least the first thermal conductor 221. Examples of the air blowing mechanism 60 include a fan, a duct, and a combination thereof. The air blowing mechanism 60 sucks air (gas) around the heat cycle device 100 (first heat conductor 221) instead of a configuration in which air is sent toward the heat cycle device 100 (first heat conductor 221). It is good also as composition to do. The air blowing mechanism 60 may constitute a part of the temperature gradient forming unit 20. The air blowing mechanism 60 may blow air to the second heat conductor 222, other members, or the reaction vessel 10 attached to the attachment portion 15 in addition to the first heat conductor 221. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the air blowing mechanism 60 is configured to send wind to both the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222. Thereby, temperature control of areas other than the 1st field 131 of channel 13 may be performed. Further, the temperature of the second heat conductor 222 may be controlled. The air blowing mechanism 60 may function as a part of the temperature gradient forming unit 20.

送風機構60は、熱サイクル装置100の機体と一体的に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。例えば、少なくとも第1熱伝導体221に対して送風できる限り、筐体42に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。送風機構60を温度勾配形成部20の構成に含める場合には、制御部等を設けてこれに接続し、送風量等を制御して所望の温度勾配を得るための構成としてもよい。   The air blowing mechanism 60 may be configured integrally with the machine body of the heat cycle apparatus 100 or may be configured as a separate body. For example, as long as air can be blown to at least the first thermal conductor 221, it may be fixed to the casing 42 or may not be fixed. When including the ventilation mechanism 60 in the structure of the temperature gradient formation part 20, it is good also as a structure for providing a desired temperature gradient by providing a control part etc. and connecting to this and controlling a ventilation volume.

送風機構60としてファンを採用する場合には、例えば、市販のDCファンモーター、ACファンモーター、扇風機、送風機などを用いることができる。図1及び図2では、送風機構60は、模式的に描かれている。   When a fan is employed as the blower mechanism 60, for example, a commercially available DC fan motor, AC fan motor, fan, fan, or the like can be used. In FIG.1 and FIG.2, the ventilation mechanism 60 is drawn typically.

送風機構60によって送風される風の温度は、環境の温度であってもよいし、環境の温度より高い温度でも低い温度でもよい。送風機構60によって送風される風の温度を環境の温度よりも高い温度とする場合には、送風機構60に、ヒーター、熱交換器などの熱源を追加してもよく、風の温度を環境の温度よりも低い温度とする場合には、クーラー、冷媒を通じた熱交換器などの冷却装置を追加してもよい。   The temperature of the air blown by the blower mechanism 60 may be the environmental temperature, or may be higher or lower than the environmental temperature. When the temperature of the wind blown by the blower mechanism 60 is higher than the environmental temperature, a heat source such as a heater or a heat exchanger may be added to the blower mechanism 60, and the temperature of the wind When the temperature is lower than the temperature, a cooling device such as a cooler or a heat exchanger that passes through the refrigerant may be added.

1.2.熱サイクル装置の使用例
本実施形態の熱サイクル装置100は、各種のPCR及び熱サイクル(温度サイクル)が必要な反応に好適に適用することができる。
1.2. Example of Use of Thermal Cycler The thermal cycler 100 of the present embodiment can be suitably applied to reactions that require various PCRs and thermal cycles (temperature cycles).

熱サイクル装置100を適用可能なPCRとしては、特に制限はない。しかし、熱サイクル装置100は、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の2つの熱伝導体を有するため、2つの温度の熱サイクル(温度サイクル)が容易であり、例えば、シャトルPCR(2段階温度PCR)に特に好適である。また、少なくとも第1熱伝導体221に送風する送風機構60を備えているため、第1熱伝導体221の温度を比較的環境の温度に近い温度(逆転写温度)に設定すればRT−PCR(逆転写PCR:Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)に対しても好適に適用できる。   There is no restriction | limiting in particular as PCR which can apply the thermal cycle apparatus 100. FIG. However, since the heat cycle apparatus 100 has two heat conductors, the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222, a heat cycle (temperature cycle) of two temperatures is easy. It is particularly suitable for (two-step temperature PCR). In addition, since at least the blower mechanism 60 for blowing air to the first heat conductor 221 is provided, RT-PCR can be achieved by setting the temperature of the first heat conductor 221 to a temperature relatively close to the environment (reverse transfer temperature). It can also be suitably applied to (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction).

具体的には、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、いわゆるオーバーシュート(過昇温)を抑制することができ、より短時間で目標の温度に安定させることができる。そのため、熱サイクル装置100によれば、装置の起動、又は、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルの所望の温度になるまでの時間を短縮することができる。また、第1熱伝導体221の温度を、高温側から降温して目標の温度で安定させる場合にも時間を短縮することができる。   Specifically, when the temperature of the first thermal conductor 221 is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature, so-called overshoot (overheating) can be suppressed, and in a shorter time. The target temperature can be stabilized. Therefore, according to the thermal cycle apparatus 100, when starting the apparatus or increasing the temperature of the first thermal conductor 221 from the low temperature side and stabilizing it at the target temperature, the desired temperature of the PCR thermal cycle is achieved. Can be shortened. Also, the time can be shortened when the temperature of the first thermal conductor 221 is lowered from the high temperature side and stabilized at the target temperature.

そのため、熱サイクル装置100が送風機構60を含まない場合と比較して、流路13の第1領域131の温度を、任意の温度に短時間で変更することができる。例えば、PCRのアニール温度、伸長温度、熱変性温度、逆転写温度に、それぞれ変更して安定させるまでの時間を短縮できるので、駆動機構30の動作(反応液の移動)による熱サイクルの短時間化に加えてさらにPCRの高速化を図ることができる。   Therefore, compared with the case where the heat cycle apparatus 100 does not include the air blowing mechanism 60, the temperature of the first region 131 of the flow path 13 can be changed to an arbitrary temperature in a short time. For example, it is possible to shorten the time required for stabilization by changing to the annealing temperature, extension temperature, thermal denaturation temperature, and reverse transcription temperature of PCR, so that the thermal cycle by the operation of the drive mechanism 30 (movement of the reaction solution) is short. In addition to the increase in speed, it is possible to further increase the speed of PCR.

ここで、シャトルPCRとは、アニール反応及び伸長反応を同一の温度で行う手法のことを指す。一般に、シャトルPCRは、プライマーやポリメラーゼの設計により実現することができる。シャトルPCRでは、アニール/伸長を行う温度は60℃程度であり、95℃前後の熱変性温度との間で熱サイクル(温度サイクル)を繰り返すことにより、DNAを増幅することができる。   Here, shuttle PCR refers to a technique in which the annealing reaction and the extension reaction are performed at the same temperature. In general, shuttle PCR can be realized by designing primers and polymerase. In shuttle PCR, the temperature for annealing / extension is about 60 ° C., and DNA can be amplified by repeating a thermal cycle (temperature cycle) with a heat denaturation temperature of around 95 ° C.

また、インフルエンザ等、ウィルスがRNAウィルスである場合には、そのままではPCRで増幅できない。そのため、RT−PCR(逆転写PCR)が行われる。RT−PCRでは、RNAは、逆転写酵素でcDNA(Complementary DNA:相補的DNA)に逆転写された後、PCRにより増幅される。   In addition, when the virus is an RNA virus such as influenza, it cannot be amplified by PCR as it is. Therefore, RT-PCR (reverse transcription PCR) is performed. In RT-PCR, RNA is reverse transcribed into cDNA (Complementary DNA) with reverse transcriptase, and then amplified by PCR.

また、逆転写酵素とポリメラーゼ等を同一の反応容器に充填して逆転写及びPCRを連続して行う方式は、ワンステップRT−PCRと呼ばれている。ワンステップRT−PCRは、反応液を反応容器間で移送する手間がないことから、近年多用されるようになってきている。   In addition, a method of performing reverse transcription and PCR continuously by filling reverse transcriptase and polymerase into the same reaction container is called one-step RT-PCR. One-step RT-PCR has been used frequently in recent years because there is no need to transfer a reaction solution between reaction vessels.

ワンステップRT−PCRでは、一般に、逆転写の反応は、用いる逆転写酵素の至適温度が現状では42℃〜55℃程度であるため、42℃〜55℃程度の温度で行われる。そして、逆転写の反応の後、引き続いて95℃前後の変性温度まで反応液の温度を昇温する。これによりRNAと逆転写されたcDNAを、それぞれ一本鎖に分離(熱変性)し、かつ、逆転写酵素を失活させている。そして、その後は上記のシャトルPCRと同様に、アニール/伸長反応及び熱変性を繰り返すことでDNAを増幅させる。増幅反応の際には、逆転写酵素は、熱変性温度において失活しているため、逆転写酵素によるPCRの阻害は抑制される。   In one-step RT-PCR, the reverse transcription reaction is generally performed at a temperature of about 42 ° C. to 55 ° C. because the optimum temperature of the reverse transcriptase used is currently about 42 ° C. to 55 ° C. After the reverse transcription reaction, the temperature of the reaction solution is subsequently raised to a denaturation temperature of about 95 ° C. This separates RNA and reverse-transcribed cDNA into single strands (thermal denaturation), respectively, and inactivates reverse transcriptase. After that, DNA is amplified by repeating annealing / extension reaction and heat denaturation in the same manner as the above-described shuttle PCR. In the amplification reaction, the reverse transcriptase is inactivated at the heat denaturation temperature, so that inhibition of PCR by the reverse transcriptase is suppressed.

本実施形態の熱サイクル装置100を用いてRT−PCRを行う例を述べる。この例ではシャトルPCRを行うものとする。   An example in which RT-PCR is performed using the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment will be described. In this example, shuttle PCR is performed.

まず、第1熱伝導体221を逆転写の温度とし、第2熱伝導体222を熱変性の温度とし、反応容器15を装着部10に装着して、反応液11を流路13の第1領域131に配置する。この時点で逆転写の反応が開始される。そして、駆動機構30を動作させ、回転軸Rの周りに回転させることで、反応液11を移動させて流路13の第2領域132に到達させることにより、熱変性を行う(例えば図2の態様)。ここで、反応液11の体積は小さいほど温度変化しやすいため、反応液11の体積が小さいほど短時間で反応液11の温度を熱変性の温度に変化させることができる。そして、第1熱伝導体221の温度をアニール/伸長の温度に変更し、駆動機構30の動作により回転軸Rの周りに回転させることで、反応液11を移動させて流路13の第1領域131に到達させる(例えば図1の態様)。   First, the first thermal conductor 221 is set to the reverse transfer temperature, the second thermal conductor 222 is set to the thermal denaturation temperature, the reaction vessel 15 is mounted on the mounting portion 10, and the reaction solution 11 is passed through the first flow path 13. Arrange in the area 131. At this point, the reverse transcription reaction is started. Then, by operating the drive mechanism 30 and rotating it around the rotation axis R, the reaction solution 11 is moved to reach the second region 132 of the flow path 13 to perform heat denaturation (for example, FIG. 2). Embodiment). Here, the smaller the volume of the reaction solution 11 is, the easier it is to change the temperature. Therefore, the smaller the volume of the reaction solution 11 is, the shorter the temperature of the reaction solution 11 can be changed to the heat denaturation temperature. Then, the temperature of the first thermal conductor 221 is changed to the annealing / elongation temperature, and is rotated around the rotation axis R by the operation of the driving mechanism 30, thereby moving the reaction solution 11 and moving the first of the flow path 13. The region 131 is reached (for example, the mode of FIG. 1).

その後は、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度を保ったまま、駆動機構30の動作により回転軸Rの周りに回転させて、反応液11を第1領域131及び第2領域132間で移動させる。回転を繰り返すことにより、反応液11にPCRの熱サイクル(温度サイクル)を所望の回数施すことができる。   Thereafter, the temperature of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 is maintained, and the reaction liquid 11 is rotated around the rotation axis R by the operation of the drive mechanism 30 to cause the reaction solution 11 to be in the first region 131 and the second region. Move between regions 132. By repeating the rotation, a PCR thermal cycle (temperature cycle) can be applied to the reaction solution 11 a desired number of times.

そして、所望の回数の熱サイクル(温度サイクル)が終了したら、反応容器15を取り外して、RT−PCRが終了する。その後、他の反応液11に対してRT−PCRを行う場合は、第1熱伝導体221の温度を、再び逆転写の温度に変更して、上記の操作を行うことで、複数の試料に対して逐次的にRT−PCRを行うことができる。   When a desired number of thermal cycles (temperature cycles) are completed, the reaction vessel 15 is removed and RT-PCR is completed. Thereafter, when RT-PCR is performed on the other reaction solution 11, the temperature of the first thermal conductor 221 is changed again to the temperature of reverse transcription, and the above operation is performed. On the other hand, RT-PCR can be performed sequentially.

上記の例では、送風機構60を連続的に動作させながらRT−PCRを行っているが、送風機構60は、間欠的に動作させてもよいし、送風量を変化させるように動作させてもよい。   In the above example, RT-PCR is performed while the blower mechanism 60 is continuously operated. However, the blower mechanism 60 may be operated intermittently or may be operated so as to change the amount of blown air. Good.

また、本実施形態の熱サイクル装置100は、上記例のほか、ホットスタートPCRや適宜の構成を加えてリアルタイムPCRなどにも好適に適用することができる。   In addition to the above example, the thermal cycle apparatus 100 according to the present embodiment can be suitably applied to hot start PCR and real-time PCR by adding an appropriate configuration.

なお、上記例では、熱変性温度を95℃程度、アニール/伸長温度を60℃程度、及び逆転写の温度を42℃〜55℃として説明した。しかし、このような温度範囲に限らず、本実施形態の熱サイクル装置100では、例えば、熱変性温度を70℃以上、85℃以上、あるいは90℃以上、アニール/伸長温度を55℃以上70℃以下、55℃以上68℃以下、あるいは60℃以上65℃以下、逆転写の温度を35℃以上55℃以下、37℃以上50℃以下、あるいは40℃以上48℃以下などと設定することが容易であり、将来の酵素等の開発によって必要とされる温度範囲も含め、各種のPCRに必要な温度に応じて各熱伝導体の温度を設定することができる。そして、例えば、上記説明したワンステップRT−PCRのように、第2熱伝導体222を高温側として、第1熱伝導体221を低温側とすれば、低温側の温度を、例えば、37℃以上70℃以下の範囲で変更することによって、条件に応じたPCRを行うことができる。   In the above example, the heat denaturation temperature is about 95 ° C., the annealing / elongation temperature is about 60 ° C., and the reverse transfer temperature is 42 ° C. to 55 ° C. However, not only in such a temperature range, in the thermal cycle apparatus 100 of this embodiment, for example, the heat denaturation temperature is 70 ° C. or higher, 85 ° C. or higher, or 90 ° C. or higher, and the annealing / elongation temperature is 55 ° C. or higher and 70 ° C. Below, it is easy to set 55 ° C to 68 ° C, or 60 ° C to 65 ° C, and the reverse transfer temperature to 35 ° C to 55 ° C, 37 ° C to 50 ° C, or 40 ° C to 48 ° C. In addition, the temperature of each heat conductor can be set according to the temperature required for various PCRs, including the temperature range required for the future development of enzymes and the like. And, for example, if the second thermal conductor 222 is on the high temperature side and the first thermal conductor 221 is on the low temperature side as in the one-step RT-PCR described above, the temperature on the low temperature side is, for example, 37 ° C. By changing the temperature within the range of 70 ° C. or lower, PCR according to the conditions can be performed.

1.3.作用効果
本実施形態の熱サイクル装置100によれば、温度勾配形成部20の第1熱伝導体221に対して送風する送風機構60が設けられるため、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率が向上される。
1.3. Effects According to the heat cycle apparatus 100 of the present embodiment, the air blowing mechanism 60 that blows air to the first heat conductor 221 of the temperature gradient forming unit 20 is provided, and therefore, between the first heat conductor 221 and the environment. The efficiency of heat exchange is improved.

これにより、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、いわゆるオーバーシュート(過昇温)を抑制することができ、より短時間で目標の温度に安定させることができる。そのため、熱サイクル装置200によれば、装置の起動、又は、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルを行うことができる状態になるまでの時間を短縮することができる。また、第2熱伝導体222の温度が第1熱伝導体221の温度よりも高く、かつ両者の距離が輻射の影響を受ける距離であっても、第1熱伝導体221の温度を設定温度に安定させることができる。また、装置が小型である場合には、第1熱伝導体221の温度が環境の温度や第2熱伝導体222の温度の影響を受けやすいので、送風機構60を設けることで、適切な温度でPCRを行うことができる。   As a result, when the temperature of the first thermal conductor 221 is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature, so-called overshoot (overheating) can be suppressed, and the target temperature can be reduced in a shorter time. Can be stabilized at temperature. Therefore, according to the thermal cycle apparatus 200, when the apparatus is started or when the temperature of the first thermal conductor 221 is increased from the low temperature side and stabilized at the target temperature, the PCR thermal cycle can be performed. It is possible to shorten the time until it becomes ready. Further, even if the temperature of the second heat conductor 222 is higher than the temperature of the first heat conductor 221 and the distance between both is affected by radiation, the temperature of the first heat conductor 221 is set to the set temperature. Can be stabilized. In addition, when the apparatus is small, the temperature of the first heat conductor 221 is easily affected by the temperature of the environment and the temperature of the second heat conductor 222. PCR can be performed.

本実施形態の熱サイクル装置100において、逆転写PCR(RT−PCR)を行う場合、第1熱伝導体221を逆転写酵素の至適温度に設定し、その後、第1熱伝導体221を伸長/アニール温度に設定することとすれば、伸長/アニール温度で安定するまでに要する時間が短縮され、その結果RT−PCRに要する時間を短縮することができる。そして、伸長/アニール温度で安定するまでに要する時間を、熱変性反応に要する時間よりも短くすることができ、RT−PCRのための第1熱伝導体221の温度の安定のための待ち時間をほとんどなくすことができ、遅滞なく引き続くシャトルPCRを行うことができる。このような効果は、環境の温度とアニール/伸長温度との差が大きくない場合に特に顕著となる。すなわち、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率が向上されることにより得られる効果である。   When reverse transcription PCR (RT-PCR) is performed in the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment, the first thermal conductor 221 is set to the optimum temperature for reverse transcriptase, and then the first thermal conductor 221 is elongated. If it is set to / annealing temperature, the time required for stabilization at the elongation / annealing temperature is shortened, and as a result, the time required for RT-PCR can be shortened. The time required for stabilization at the elongation / annealing temperature can be made shorter than the time required for the thermal denaturation reaction, and the waiting time for stabilizing the temperature of the first thermal conductor 221 for RT-PCR. Can be eliminated, and the subsequent shuttle PCR can be performed without delay. Such an effect is particularly remarkable when the difference between the environmental temperature and the annealing / elongation temperature is not large. That is, this is an effect obtained by improving the efficiency of heat exchange between the first thermal conductor 221 and the environment.

また、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率がよいので、第1熱伝導体221の温度を、より高い温度から環境の温度に近い温度へと降温させる場合、送風機構60が設けられていない場合と比較してより短時間で降温させることができる。   Further, since the efficiency of heat exchange between the first heat conductor 221 and the environment is good, when the temperature of the first heat conductor 221 is lowered from a higher temperature to a temperature close to the temperature of the environment, the blower mechanism The temperature can be lowered in a shorter time compared to the case where 60 is not provided.

そのため、特に、本実施形態の熱サイクル装置100を用いて、複数回のRT−PCRを行う場合、第1熱伝導体221を伸長/アニール温度に設定した状態でRT−PCRを行った後、次のRT−PCRを行うために、第1熱伝導体221の温度を逆転写酵素の至適温度に変更して安定するまでに要する時間を短縮することができる。その結果、逐次的に行われるRT−PCRの合計の時間を短縮することができる。   Therefore, in particular, when performing RT-PCR a plurality of times using the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment, after performing RT-PCR with the first thermal conductor 221 set to the elongation / annealing temperature, In order to perform the next RT-PCR, the time required to stabilize the temperature of the first heat conductor 221 by changing it to the optimum temperature of the reverse transcriptase can be shortened. As a result, the total time of RT-PCR performed sequentially can be shortened.

また、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率がよいので、第1熱伝導体221の温度を、環境の温度に近い温度で安定させる場合に、温度制御が容易化され、十分に安定させることができる。特に、本実施形態の熱サイクル装置100において、逆転写PCR(RT−PCR)を行う場合、第1熱伝導体221を逆転写酵素の至適温度に設定する態様とすれば、逆転写酵素の至適温度が環境の温度に近い場合であっても当該温度で十分に安定させることができ、逆転写の反応を安定して行うことができる。   In addition, since the efficiency of heat exchange between the first heat conductor 221 and the environment is good, temperature control is facilitated when the temperature of the first heat conductor 221 is stabilized at a temperature close to the temperature of the environment. Can be stabilized sufficiently. In particular, when reverse transcription PCR (RT-PCR) is performed in the thermal cycle apparatus 100 of the present embodiment, if the first heat conductor 221 is set to the optimum temperature of the reverse transcriptase, Even when the optimum temperature is close to the environmental temperature, the temperature can be sufficiently stabilized, and the reverse transcription reaction can be performed stably.

なお第1温度及び第2温度は、いずれが高くても低くても上記の効果を得ることができるが、第1温度が第2温度よりも低く設定されるほうが、送風機構60が少なくとも第1熱伝導体221に送風するので得られる効果が高い場合がある。   The above-described effects can be obtained regardless of whether the first temperature and the second temperature are high or low. However, if the first temperature is set lower than the second temperature, the blower mechanism 60 is at least the first temperature. The effect obtained by blowing air to the heat conductor 221 may be high.

1.4.その他の構成
1.4.1.第1放熱部
本実施形態の熱サイクル装置100は、第1熱伝導体221の熱を放散する第1放熱部261を有してもよい。
1.4. Other configurations 1.4.1. First Heat Dissipation Unit The thermal cycle device 100 of the present embodiment may include a first heat dissipation unit 261 that dissipates heat of the first thermal conductor 221.

第1放熱部261は、第1熱伝導体221の熱を放散させる。第1放熱部261は、第1熱伝導体221の熱を放散させる。第1放熱部261は、第1熱伝導体221に設けられる。第1放熱部261は、第1熱伝導体221と環境(大気等)との間の熱交換を促進させることができる。第1放熱部261は、第1熱伝導体221に複数設けられてもよい。第1放熱部261が設けられる第1熱伝導体221の位置は、温度勾配形成部20の回転を第1熱伝導体221が妨げない限り任意である。第1放熱部261は、第1熱伝導体221の形状、材質、に合わせて適宜選択、設計されることができる。   The first heat radiation part 261 dissipates the heat of the first heat conductor 221. The first heat radiation part 261 dissipates the heat of the first heat conductor 221. The first heat radiating portion 261 is provided on the first heat conductor 221. The 1st thermal radiation part 261 can promote heat exchange between the 1st heat conductor 221 and environment (atmosphere etc.). A plurality of first heat radiating portions 261 may be provided on the first heat conductor 221. The position of the first heat conductor 221 where the first heat radiating portion 261 is provided is arbitrary as long as the first heat conductor 221 does not prevent the temperature gradient forming unit 20 from rotating. The first heat radiation part 261 can be appropriately selected and designed according to the shape and material of the first heat conductor 221.

第1放熱部261としては、空冷フィン(ひれ)、ヒートシンク等の構造体、ペルチェ素子などの冷却装置、液体又はガス等の熱を輸送可能な媒体を通じる配管、などを採用することができる。これらのうちフィンは、配線や配管の必要がなく、第1熱伝導体221と一体的に形成することができ、装置構成を簡略化できる点で放熱部として適する。   As the first heat radiating portion 261, air cooling fins (fins), a structure such as a heat sink, a cooling device such as a Peltier element, a pipe through a medium capable of transporting heat such as liquid or gas, and the like can be adopted. Of these, the fins are suitable as a heat radiating part in that they do not require wiring or piping, can be formed integrally with the first heat conductor 221, and can simplify the device configuration.

第1放熱部261にフィンを採用する場合には、フィンの形状は特に限定されない。図示のように、第1放熱部261は、第1熱伝導体221の装着部10が開口する面とは異なる面に、切れ込みを入れたフィンによって構成されてもよい。フィンは、第1熱伝導体221の熱を、環境の気体に放散する効率が、平坦な表面を有した場合に比較して高ければどのような形状でもよい。ここで、フィンとは、物体の表面において、表面が平坦である場合に比較して、物体の熱を環境の気体に放散する効率の大きい表面を有する構造のことを指す。また、フィンとは、特定の体積の物体において、比表面積が大きくなっている領域ということもできる。   When a fin is employed for the first heat radiating portion 261, the shape of the fin is not particularly limited. As shown in the figure, the first heat radiating portion 261 may be constituted by a fin having a cut in a surface different from the surface where the mounting portion 10 of the first heat conductor 221 opens. The fins may have any shape as long as the efficiency of dissipating the heat of the first thermal conductor 221 to the ambient gas is higher than when the fin has a flat surface. Here, the term “fin” refers to a structure having a surface on the surface of the object having a high efficiency for dissipating the heat of the object to the environmental gas as compared with the case where the surface is flat. A fin can also be referred to as a region having a large specific surface area in an object having a specific volume.

フィンの形状の典型例としては、薄い板の形状、あるいはその集合体が挙げられる。このようなフィンは、第1熱伝導体221の制御したい温度等の目的に合わせて、例えば以下のような熱の放散の効率の計算や、装置の材質、構造等を考慮して、その結果に基づいて設計されることができる。   A typical example of the fin shape is a thin plate shape or an assembly thereof. Such fins are obtained in consideration of, for example, the calculation of the efficiency of heat dissipation as described below, the material of the device, the structure, and the like in accordance with the purpose of the temperature and the like of the first thermal conductor 221 to be controlled. Can be designed based on.

一般に直方体形状のフィンの熱放散の効率φは以下の式で示される。   In general, the heat dissipation efficiency φ of a rectangular parallelepiped fin is expressed by the following equation.

φ=Q/Q=tanh{m(h+δ/2)}/{m(h+δ/2)}
(δ:フィンの厚み、h:フィンの高さ、m:(2α/δλ)1/2、α:フィンと空気との熱伝達係数、F:フィンの断面積、λ:熱伝導率)
Qはフィンの伝熱量でありQはフィン全体が均一な温度である理想状態のフィンの伝熱量である。実際のフィンでは熱伝導率は有限であり、根元から先端に行くにつれ放熱により温度は低下する。
φ = Q / Q ∞ = tanh {m (h + δ / 2)} / {m (h + δ / 2)}
(Δ: fin thickness, h: fin height, m: (2α / δλ) 1/2 , α: heat transfer coefficient between fin and air, F: fin cross-sectional area, λ: thermal conductivity)
Q is the heat transfer amount of the fin, and Q is the heat transfer amount of the fin in an ideal state where the entire fin has a uniform temperature. In an actual fin, the thermal conductivity is finite, and the temperature decreases due to heat dissipation from the root to the tip.

上記式は、フィンの高さが増すと放熱量が増す一方で効率が頭打ちになること、及び、同一のフィンの体積ならば、薄いフィンを多数つけたほうが放熱量が増すことを意味している。なお、一般に、フィンの高さが高いほど加工が困難になるため、可能な範囲でフィンの高さを高くすることが好ましい。   The above equation means that the heat dissipation increases as the fin height increases, while the efficiency reaches a peak, and if the fin volume is the same, the heat dissipation increases with the addition of many thin fins. Yes. In general, the higher the fin height, the more difficult the processing becomes. Therefore, it is preferable to increase the fin height as much as possible.

また、熱伝導体22がアルミニウム系の材質で形成されている場合には、機械加工の精度による制限が有る場合がある。例えば、δ及びフィン間の間隔は、いずれも1mm程度が限界となる場合がある。   In addition, when the heat conductor 22 is formed of an aluminum-based material, there may be a limit due to machining accuracy. For example, the interval between δ and the fin may be limited to about 1 mm.

フィンの厚み及びフィン間の間隔については、以下のような試算を例示できる。   About the thickness of a fin and the space | interval between fins, the following trial calculations can be illustrated.

アルミニウムの熱伝導率を204W/mK、アルミニウムと空気との熱伝達係数を116W/mKとすると、高さ7mm、幅10mm、厚さ1mmのフィンと、高さ7mm、幅10mm、厚さ2mmのフィンとでは、厚さ1mmのフィンの熱放散の効率が98%であるのに対して、厚さ2mmのフィンの熱放散の効率は99%となる。しかし一方で、フィン間の間隔を変化させることにより放熱量を高めることができ、例えば、フィン間の間隔は、1mmの方が2mmに対して5割増しの放熱量を得ることができる。 Assuming that the thermal conductivity of aluminum is 204 W / mK and the heat transfer coefficient between aluminum and air is 116 W / m 2 K, fins 7 mm high, 10 mm wide, 1 mm thick, 7 mm high, 10 mm wide, and thick With a 2 mm fin, the heat dissipation efficiency of a 1 mm thick fin is 98%, whereas the heat dissipation efficiency of a 2 mm thick fin is 99%. However, on the other hand, the amount of heat radiation can be increased by changing the distance between the fins. For example, the distance between the fins can obtain a heat radiation amount that is 50% higher for 2 mm than for 2 mm.

厚さ1mm、幅10mm、高さ7mmのフィン、及び厚さ1mm、幅10mm、高さ14mmのフィンでは、熱放散の効率は、それぞれ98%及び93%となり、放熱面積が倍になる分、高さ14mmのほうが有利である。しかし、本実施形態の熱サイクル装置100では、回転軸Rの周りの回転のための空間が必要となることから、第1放熱部261としてフィンを採用する場合には、フィンの高さや形状は、この点も考慮して適宜設計されることができる。   For fins with a thickness of 1 mm, a width of 10 mm, and a height of 7 mm, and a fin with a thickness of 1 mm, a width of 10 mm, and a height of 14 mm, the efficiency of heat dissipation is 98% and 93%, respectively, and the heat dissipation area is doubled. A height of 14 mm is more advantageous. However, in the heat cycle apparatus 100 of the present embodiment, since a space for rotation around the rotation axis R is required, when a fin is employed as the first heat radiating portion 261, the height and shape of the fin are In view of this point, it can be designed appropriately.

熱サイクル装置100に第1放熱部261が設けられると、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率が向上される。これにより、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、いわゆるオーバーシュート(過昇温)をさらに抑制することができ、より短時間で目標の温度に安定させることができる。そのため、装置の起動、又は、第1熱伝導体221の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルを行うことができる状態になるまでの時間を短縮することができる。   When the first heat radiating unit 261 is provided in the heat cycle apparatus 100, the efficiency of heat exchange between the first heat conductor 221 and the environment is improved. Thereby, when the temperature of the first thermal conductor 221 is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature, so-called overshoot (overheating) can be further suppressed, and the target can be achieved in a shorter time. The temperature can be stabilized. Therefore, when the apparatus is started up or when the temperature of the first thermal conductor 221 is increased from the low temperature side and stabilized at the target temperature, the time until the PCR thermal cycle can be performed is set. It can be shortened.

1.4.2.第2放熱部
本実施形態の熱サイクル装置100は、図示しないが、第2熱伝導体222の熱を放散する第2放熱部を有してもよい。
1.4.2. Second Heat Dissipation Part Although not shown, the heat cycle device 100 of the present embodiment may include a second heat dissipation part that dissipates the heat of the second heat conductor 222.

第2放熱部は、第2熱伝導体222の熱を放散させる。第2放熱部は、上述の「1.4.1.第1放熱部」の項で述べた第1放熱部261と同様であり、同項の説明において、「第1放熱部261」を「第2放熱部」、及び「第1熱伝導体221」を「第2熱伝導体222」と読み替えることにより、詳細な説明を省略する。なお、図1及び図2の例では、第2放熱部は形成されていない。   The second heat radiating part dissipates heat of the second heat conductor 222. The second heat radiating portion is the same as the first heat radiating portion 261 described in the above-mentioned section “1.4.1. First heat radiating portion”. The detailed description is omitted by replacing “second heat radiating portion” and “first heat conductor 221” with “second heat conductor 222”. In the example of FIGS. 1 and 2, the second heat radiating portion is not formed.

熱サイクル装置100に第2放熱部が設けられると、第2熱伝導体222と環境との間の熱交換の効率が向上される。   When the second heat radiating unit is provided in the heat cycle apparatus 100, the efficiency of heat exchange between the second heat conductor 222 and the environment is improved.

これにより、第2熱伝導体222の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、いわゆるオーバーシュート(過昇温)をさらに抑制することができ、より短時間で目標の温度に安定させることができる。そのため、装置の起動、又は、第2熱伝導体222の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルを行うことができる状態になるまでの時間を短縮することができる。   Thereby, when the temperature of the second thermal conductor 222 is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature, so-called overshoot (overheating) can be further suppressed, and the target can be achieved in a shorter time. The temperature can be stabilized. Therefore, when the apparatus is started up or when the temperature of the second heat conductor 222 is increased from the low temperature side and stabilized at the target temperature, the time until a state where a PCR thermal cycle can be performed is obtained. It can be shortened.

熱サイクル装置200に第2放熱部が設けられると、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222共に環境との間の熱交換の効率が向上される。そのため、PCRを行う場合の温度の設定の自由度を増すことができる。すなわち、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222のいずれでも、逆転写の温度又は熱変性の温度に設定することができるようになる。   When the second heat radiating unit is provided in the heat cycle apparatus 200, the efficiency of heat exchange between the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 with the environment is improved. Therefore, the degree of freedom in setting the temperature when performing PCR can be increased. That is, the temperature of reverse transfer or the temperature of heat denaturation can be set for either the first heat conductor 221 or the second heat conductor 222.

なお、第2熱伝導体222のほうが第1熱伝導体221よりも高温側(環境の温度よりも遠い側)に設定する場合には、第2熱伝導体222の環境との間の熱交換の効率が十分である場合がある。そのような場合には第2放熱部を設けなくてもよい。   When the second heat conductor 222 is set to a higher temperature side (a side farther from the environment temperature) than the first heat conductor 221, heat exchange with the environment of the second heat conductor 222 is performed. Efficiency may be sufficient. In such a case, the second heat radiating portion may not be provided.

1.4.3.蛍光検出器
熱サイクル装置100は蛍光検出器を含んでもよい。これにより、例えばリアルタイムPCRのような蛍光検出を行いながらPCRを行う用途に熱サイクル装置100を使用できる。熱サイクル装置100が蛍光検出器を備える場合、蛍光検出器の数は任意である。また、蛍光検出器の設けられる位置は、反応容器15内の反応液11を光学的に測定できる限り任意である。さらに、蛍光検出器を反応容器15内の反応液11を光学的に測定できる位置に移動させる構成を含んでもよい。熱サイクル装置100に蛍光検出器を設け、第1熱伝導体221の温度をPCRのアニーリング及び伸長温度に設定する場合には、蛍光検出器は、反応容器15の流路13の第1領域131からの光を検出できるように設けられることが好ましい。これにより、リアルタイムPCRとして適切な蛍光測定をすることができる。
1.4.3. Fluorescence detector The thermal cycler 100 may include a fluorescence detector. Thereby, the thermal cycle apparatus 100 can be used for the use which performs PCR, for example, performing fluorescence detection like real-time PCR. When the heat cycle apparatus 100 includes a fluorescence detector, the number of fluorescence detectors is arbitrary. The position where the fluorescence detector is provided is arbitrary as long as the reaction solution 11 in the reaction vessel 15 can be optically measured. Furthermore, the structure which moves a fluorescence detector to the position which can measure the reaction liquid 11 in the reaction container 15 optically may be included. In the case where a fluorescence detector is provided in the thermal cycler 100 and the temperature of the first thermal conductor 221 is set to PCR annealing and extension temperature, the fluorescence detector is in the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15. It is preferable to be provided so that light from can be detected. Thereby, fluorescence measurement suitable as real-time PCR can be performed.

2.第2実施形態
2.1.熱サイクル装置
本実施形態の熱サイクル装置200は、装着部10と、温度勾配形成部20と、駆動機構30と、送風機構60とを含む。より詳しくは、本実施形態の熱サイクル装置200は、反応液11と、反応液11とは比重が異なり、かつ、反応液11とは混和しない液体12とが充填され、反応液11が対向する内壁に沿って移動する流路13を含む反応容器15を装着する装着部10と、熱を伝導する熱伝導体22を含み、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13に対して、反応液11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10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10に反応容器15を装着した場合に流路13を反応液11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駆動機構30と、少なくとも熱伝導体22に送風する送風機構60と、を含む。
2. Second Embodiment 2.1. Thermal Cycle Device The thermal cycle device 200 of the present embodiment includes a mounting unit 10, a temperature gradient forming unit 20, a drive mechanism 30, and a blower mechanism 60. More specifically, in the thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment, the reaction liquid 11 and the reaction liquid 11 are filled with a liquid 12 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 11 and immiscible with the reaction liquid 11, and the reaction liquid 11 faces each other. When the reaction vessel 15 is attached to the attachment portion 10 including the attachment portion 10 to which the reaction vessel 15 including the flow passage 13 moving along the inner wall is attached and the heat conductor 22 that conducts heat, In contrast, the temperature gradient forming unit 20 that forms a temperature gradient in the direction in which the reaction solution 11 moves, the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 have components perpendicular to the direction in which gravity acts, and A drive mechanism 30 that rotates the flow path 13 around a rotation axis R having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 11 moves when the reaction vessel 15 is attached to the attachment unit 10, and at least the heat conductor 22. A blowing mechanism 60 for blowing air Including the.

本実施形態の熱サイクル装置200は、第1実施形態で述べた熱サイクル装置100において、温度勾配形成部20が2つの熱伝導体(第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222)を含んで構成されたのに対して、温度勾配形成部20が、1つの熱伝導体22を含んで構成される点で、第1実施形態の熱サイクル装置100と異なる。それ以外の構成や変形実施の態様は、第1実施形態の熱サイクル装置100と同様であり、同様の部材等に対しては同様の符号を付して詳細な説明を省略する。   In the thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment, in the thermal cycle apparatus 100 described in the first embodiment, the temperature gradient forming unit 20 uses two thermal conductors (the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222). In contrast to the thermal cycle device 100 of the first embodiment, the temperature gradient forming unit 20 includes a single thermal conductor 22. Other configurations and modified embodiments are the same as those of the heat cycle apparatus 100 of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same members and the like, and detailed description thereof is omitted.

図3及び図4は、本実施形態に係る熱サイクル装置200の要部を模式的に示す図である。   3 and 4 are diagrams schematically showing a main part of the thermal cycle apparatus 200 according to the present embodiment.

2.1.1.反応容器
本実施形態の熱サイクル装置200に装着される反応容器15は、第1実施形態で述べた反応容器15と同様であり、詳細な説明を省略するが、第1実施形態とは、第2領域132が規定されない点で異なる。
2.1.1. Reaction container The reaction container 15 attached to the heat cycle apparatus 200 of the present embodiment is the same as the reaction container 15 described in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. The difference is that the two regions 132 are not defined.

流路13は、第1領域131を有する。第1領域131は、熱サイクル装置200の装着部10に反応容器15が装着された場合に、温度が制御される領域である。本実施形態では、熱伝導体22に熱的に接している領域を第1領域131とする。   The channel 13 has a first region 131. The first region 131 is a region in which the temperature is controlled when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10 of the heat cycle apparatus 200. In the present embodiment, a region that is in thermal contact with the thermal conductor 22 is referred to as a first region 131.

第1領域131は、流路13の長手方向における一方の端部を含む領域である。図3及び図4に示される例では、流路13のうち封止体14に遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第1領域131である。   The first region 131 is a region including one end portion in the longitudinal direction of the flow path 13. In the example shown in FIGS. 3 and 4, a region surrounded by a dotted line including an end portion on the side farther from the sealing body 14 in the flow path 13 is the first region 131.

本実施形態に係る熱サイクル装置200は、温度勾配形成部20の熱伝導体22が反応容器15の流路13の第1領域131を第1の温度に加熱することにより、反応容器15の流路13に対して、反応液11が移動する方向に温度勾配を形成する。   In the thermal cycle device 200 according to the present embodiment, the heat conductor 22 of the temperature gradient forming unit 20 heats the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 to the first temperature, whereby the flow of the reaction vessel 15 is increased. A temperature gradient is formed in the direction in which the reaction solution 11 moves with respect to the path 13.

2.1.2.装着部
本実施形態の熱サイクル装置200は、反応容器15を装着する装着部10を有する。本実施形態の熱サイクル装置200の装着部10は、第1実施形態で述べた熱サイクル装置100の装着部10と同様であり、詳細な説明を省略するが、第1実施形態とは、1つの熱伝導体22の一部が装着部10を構成している点で相違している。
2.1.2. Mounting Unit The thermal cycle apparatus 200 according to the present embodiment includes the mounting unit 10 to which the reaction vessel 15 is mounted. The mounting part 10 of the heat cycle apparatus 200 of the present embodiment is the same as the mounting part 10 of the heat cycle apparatus 100 described in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted, but the first embodiment is 1 The two heat conductors 22 are different in that they constitute the mounting portion 10.

熱伝導体22に設けられる装着部10の個数は、特に限定されない。装着部10の数が複数である場合は、複数の反応容器15をそれぞれ装着することができる。   The number of mounting portions 10 provided on the heat conductor 22 is not particularly limited. When the number of mounting parts 10 is plural, a plurality of reaction containers 15 can be respectively mounted.

2.1.3.温度勾配形成部
温度勾配形成部20は、装着部10が設けられた熱伝導体22を含む。温度勾配形成部20は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13に対して、反応液11が移動する前記移動方向に温度勾配を形成する構成である。図3及び図4に示される例では、温度勾配形成部20は、熱伝導体22によって構成され、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13には第1領域131から遠いほど温度が低くなる温度勾配が形成される。
2.1.3. Temperature Gradient Forming Unit The temperature gradient forming unit 20 includes a heat conductor 22 provided with the mounting unit 10. The temperature gradient forming unit 20 is configured to form a temperature gradient in the moving direction in which the reaction solution 11 moves with respect to the flow path 13 when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10. In the example shown in FIGS. 3 and 4, the temperature gradient forming unit 20 is configured by the heat conductor 22, and when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10, the flow path 13 is far from the first region 131. A temperature gradient is formed such that the temperature becomes lower.

2.1.3.1.熱伝導体
熱伝導体22には、装着部10の少なくとも一部が設けられる。これにより、熱伝導体22は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、反応容器15の流路13の第1領域131を目標の温度に制御する。図3及び図4に示される例では、熱伝導体22は、反応容器15の流路13の第1領域131を加熱できる位置に配置されている。
2.1.3.1. Thermal Conductor The thermal conductor 22 is provided with at least a part of the mounting portion 10. Thereby, the heat conductor 22 controls the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 to a target temperature when the reaction vessel 15 is attached to the attachment unit 10. In the example shown in FIGS. 3 and 4, the heat conductor 22 is disposed at a position where the first region 131 of the flow path 13 of the reaction vessel 15 can be heated.

熱伝導体22は、熱を発生させる熱源部24を有し、これらによって発生させた熱を反応容器15に伝えることができる。   The heat conductor 22 includes a heat source unit 24 that generates heat, and heat generated thereby can be transmitted to the reaction vessel 15.

熱伝導体22の形状は、特に限定されない。また熱伝導体22の材質、具体例、反応容器15との接触の態様、温度制御の態様等は、いずれも第1実施形態で述べた第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222と同様である。   The shape of the heat conductor 22 is not particularly limited. In addition, the material of the thermal conductor 22, specific examples, the mode of contact with the reaction vessel 15, the mode of temperature control, etc. are all the same as the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222 described in the first embodiment. It is the same.

2.1.3.2.熱源部
熱源部24は、熱を発生させる。熱源部24は、熱伝導体22に設けられ、熱伝導体22に対して熱を供給することができる。熱源部24の具体例等は、第1実施形態の第1熱源部241及び第2熱源部242と同様である。
2.1.3.2. Heat source unit The heat source unit 24 generates heat. The heat source unit 24 is provided in the heat conductor 22 and can supply heat to the heat conductor 22. Specific examples of the heat source unit 24 are the same as those of the first heat source unit 241 and the second heat source unit 242 of the first embodiment.

2.1.4.駆動機構
本実施形態の熱サイクル装置200の駆動機構30は、第1実施形態で説明した駆動機構30と同様であるため、詳細な説明は省略する。
2.1.4. Drive Mechanism The drive mechanism 30 of the thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment is the same as the drive mechanism 30 described in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

図3及び図4では、回転軸Rのみを表示し、駆動機構30は省略されている。装着部10に反応容器15を装着した状態で、回転軸Rの周りに装着部10及び温度勾配形成部20を回転させると、反応容器15内の反応液11が、反応容器15の流路13に沿って移動することができる。図3及び図4の例では、回転軸Rは、重力の作用する方向に対して垂直となっている例を示している。すなわち、図3では、反応液11は、重力の作用により、流路13の第1領域131に存在しており、図3の配置に対して回転軸R周りに180°回転させた状態である図4の配置では、反応液11は、重力の作用により、流路13の第1領域131以外の領域に存在している。   3 and 4, only the rotation axis R is displayed, and the drive mechanism 30 is omitted. When the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 are rotated around the rotation axis R in a state where the reaction vessel 15 is mounted on the mounting unit 10, the reaction solution 11 in the reaction vessel 15 is transferred to the flow path 13 of the reaction vessel 15. Can move along. 3 and 4 show an example in which the rotation axis R is perpendicular to the direction in which gravity acts. That is, in FIG. 3, the reaction liquid 11 exists in the first region 131 of the flow path 13 due to the action of gravity, and is in a state rotated by 180 ° around the rotation axis R with respect to the arrangement of FIG. 3. In the arrangement of FIG. 4, the reaction solution 11 exists in a region other than the first region 131 of the flow path 13 due to the action of gravity.

2.1.5.送風機構
本実施形態の熱サイクル装置200は、少なくとも熱伝導体22に対して風を送る送風機構60を備える。送風機構60の具体例は、第1実施形態で述べたと同様である。図3及び図4では、送風機構60は、模式的に描かれている。送風機構60は、温度勾配形成部20の一部を構成してもよい。送風機構60は、熱伝導体22だけに送風してもよく、熱伝導体22以外の部材にも送風してもよい。これにより、流路13の第1領域131の温度制御を行ってもよい。さらに、第1領域131以外の領域の温度制御を行ってもよい。送風機構60によって送風される風の温度は、第1実施形態と同様である。
2.1.5. Blower Mechanism The thermal cycle apparatus 200 according to the present embodiment includes a blower mechanism 60 that sends air to at least the heat conductor 22. A specific example of the blower mechanism 60 is the same as that described in the first embodiment. 3 and 4, the air blowing mechanism 60 is schematically drawn. The air blowing mechanism 60 may constitute a part of the temperature gradient forming unit 20. The air blowing mechanism 60 may blow air only to the heat conductor 22 or may blow air to members other than the heat conductor 22. Thereby, the temperature control of the first region 131 of the flow path 13 may be performed. Further, the temperature control of the region other than the first region 131 may be performed. The temperature of the wind blown by the blower mechanism 60 is the same as in the first embodiment.

送風機構60の具体例は、第1実施形態で述べたと同様である。図3及び図4では、送風機構60は、模式的に描かれている。送風機構60は、温度勾配形成部20の一部を構成してもよい。   A specific example of the blower mechanism 60 is the same as that described in the first embodiment. 3 and 4, the air blowing mechanism 60 is schematically drawn. The air blowing mechanism 60 may constitute a part of the temperature gradient forming unit 20.

2.2.熱サイクル装置の使用例
本実施形態の熱サイクル装置200は、各種のPCR及び熱サイクル(温度サイクル)が必要な反応に好適に適用することができる。
2.2. Example of Use of Thermal Cycler The thermal cycler 200 of the present embodiment can be suitably applied to reactions that require various PCRs and thermal cycles (temperature cycles).

熱サイクル装置200を適用可能なPCRとしては、特に制限はない。熱サイクル装置200は、熱伝導体22及び送風機構60を有するため、熱伝導体22と環境との間の熱交換の効率が高い。そのため、熱伝導体22の温度を、所望の温度に変更する場合の時間、及び所望の温度で安定させるまでの時間を短くすることができる。   There is no restriction | limiting in particular as PCR which can apply the thermal cycle apparatus 200. FIG. Since the heat cycle apparatus 200 includes the heat conductor 22 and the air blowing mechanism 60, the efficiency of heat exchange between the heat conductor 22 and the environment is high. Therefore, the time for changing the temperature of the heat conductor 22 to a desired temperature and the time for stabilization at the desired temperature can be shortened.

本実施形態の熱サイクル装置200は、熱伝導体22及び環境(気体)によって温度勾配を形成しているので、2つの温度の熱サイクル(温度サイクル)が容易であり、シャトルPCRに特に好適である。また、送風機構60を有するため、熱伝導体22の温度を比較的環境の温度に近い温度(逆転写温度)に設定すればRT−PCRに対しても好適に適用できる。   The thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment forms a temperature gradient with the thermal conductor 22 and the environment (gas), so that thermal cycle of two temperatures (temperature cycle) is easy and is particularly suitable for shuttle PCR. is there. Moreover, since it has the ventilation mechanism 60, if it sets the temperature of the heat conductor 22 to the temperature (reverse transcription temperature) comparatively close to the temperature of an environment, it can apply suitably also to RT-PCR.

本実施形態の熱サイクル装置200を用いてワンステップRT−PCRを行う例を述べる。この例ではシャトルPCRを行うものとする。   An example in which one-step RT-PCR is performed using the thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment will be described. In this example, shuttle PCR is performed.

熱サイクル装置200では、温度勾配形成部20が熱伝導体22及び環境によって構成されているので、送風機構60によって流路13の第1領域131以外の領域に送風して、当該領域の温度を制御することができる。まず、送風機構60によって流路13の第1領域131以外の領域の温度を、逆転写のための温度に調節し、熱伝導体22の温度を熱変性温度にする。続いて、駆動機構30によって流路13の第1領域131以外の領域に反応液11が存在する状態(例えば図4の状態)とする。これにより逆転写の反応が進行する。次いで、駆動機構30を動作させて、流路13の第1領域131に反応液11が存在する状態(例えば図3の状態)とすることで、熱変性の反応を行う。熱変性の反応が進行している間に、送風機構60で送風される風の温度又は強さを変更して流路13の第1領域131以外の領域の温度を、アニール/伸長温度に調節する。そして、駆動機構30を動作させて、流路13の第1領域131以外の領域に反応液11が存在する状態(例えば図4の状態)と、流路13の第1領域131に反応液11が存在する状態(例えば図3の状態)と、を繰り返すことで、アニール/伸長の反応と、熱変性の反応とが繰り返される。このようにしてワンステップRT−PCRを行うことができる。   In the thermal cycle apparatus 200, since the temperature gradient forming unit 20 is configured by the heat conductor 22 and the environment, the air blowing mechanism 60 blows air to an area other than the first area 131 of the flow path 13 to set the temperature of the area. Can be controlled. First, the temperature of the region other than the first region 131 of the flow path 13 is adjusted to the temperature for reverse transfer by the blowing mechanism 60, and the temperature of the heat conductor 22 is set to the heat denaturation temperature. Subsequently, the drive mechanism 30 sets the reaction solution 11 in a region other than the first region 131 of the flow path 13 (for example, the state of FIG. 4). As a result, the reverse transcription reaction proceeds. Next, the drive mechanism 30 is operated so that the reaction solution 11 is present in the first region 131 of the flow path 13 (for example, the state shown in FIG. 3), thereby performing a heat denaturation reaction. While the heat denaturation reaction is in progress, the temperature or intensity of the air blown by the blower mechanism 60 is changed to adjust the temperature of the region other than the first region 131 of the flow path 13 to the annealing / extension temperature. To do. Then, the drive mechanism 30 is operated so that the reaction solution 11 exists in a region other than the first region 131 of the flow path 13 (for example, the state of FIG. 4) and the reaction solution 11 in the first region 131 of the flow path 13. By repeating the state in which there exists (for example, the state of FIG. 3), the annealing / elongation reaction and the thermal denaturation reaction are repeated. In this way, one-step RT-PCR can be performed.

上記の例では、送風機構60を連続的に動作させながらRT−PCRを行っているが、送風機構60は、間欠的に動作させてもよいし、送風量を変化させるように動作させてもよい。   In the above example, RT-PCR is performed while the blower mechanism 60 is continuously operated. However, the blower mechanism 60 may be operated intermittently or may be operated so as to change the amount of blown air. Good.

また、本実施形態の熱サイクル装置200は、上記例のほか、ホットスタートPCRや適宜の構成を加えてリアルタイムPCRなどにも好適に適用することができる。   In addition to the above example, the thermal cycle apparatus 200 of the present embodiment can be suitably applied to hot start PCR and real-time PCR by adding an appropriate configuration.

2.3.作用効果
本実施形態の熱サイクル装置200によれば、温度勾配形成部20の熱伝導体22と、少なくとも熱伝導体22に送風する送風機構60を有するため、熱伝導体22と環境との間の熱交換の効率が向上される。そのため、熱サイクル装置100によれば、熱伝導体22の設定温度への移行をより短時間で行うことができる。
2.3. According to the heat cycle apparatus 200 of this embodiment, since it has the heat conductor 22 of the temperature gradient formation part 20 and the ventilation mechanism 60 which ventilates at least the heat conductor 22, between the heat conductor 22 and the environment. The efficiency of heat exchange is improved. Therefore, according to the heat cycle apparatus 100, the heat conductor 22 can be shifted to the set temperature in a shorter time.

特に、環境の温度と熱伝導体22の設定温度とが近い場合には、送風機構60の効果が顕著となる。これにより、熱伝導体22の温度の変更の場合のオーバーシュートがさらに抑制され、また、熱伝導体22の降温速度を高めることができる。したがって、熱サイクル装置100を用いてPCRを行う場合に、より精密に温度を制御することができ、また、PCRに要する時間を短縮することができる。   In particular, when the temperature of the environment and the set temperature of the heat conductor 22 are close, the effect of the blower mechanism 60 becomes significant. Thereby, the overshoot in the case of the change of the temperature of the heat conductor 22 is further suppressed, and the temperature drop rate of the heat conductor 22 can be increased. Therefore, when PCR is performed using the thermal cycling apparatus 100, the temperature can be controlled more precisely, and the time required for PCR can be shortened.

2.4.その他の構成
2.4.1.放熱部
本実施形態の熱サイクル装置200は、熱伝導体22に放熱部を設けてもよい。放熱部は、第1実施形態の「1.4.1.第1放熱部」の項で述べた第1放熱部261と同様であり、同項の説明において、「第1放熱部261」を「放熱部」、及び「第1熱伝導体221」を「熱伝導体22」と読み替えることにより、詳細な説明を省略する。なお、図3及び図4の例では、放熱部は、図示されていない。
2.4. Other configurations 2.4.1. Heat Dissipation Part The heat cycle device 200 of the present embodiment may be provided with a heat dissipation part on the heat conductor 22. The heat dissipating part is the same as the first heat dissipating part 261 described in the section “1.4.1. First heat dissipating part” of the first embodiment. By replacing “heat radiation part” and “first thermal conductor 221” with “thermal conductor 22”, a detailed description is omitted. In the example of FIGS. 3 and 4, the heat radiating part is not shown.

熱サイクル装置200に放熱部が設けられると、熱伝導体22と環境との間の熱交換の効率が向上される。これにより、熱伝導体22の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、オーバーシュートをさらに抑制することができ、より短時間で目標の温度に安定させることができる。そのため、装置の起動、又は、熱伝導体22の温度を、低温側から昇温して目標の温度で安定させる場合に、PCRの熱サイクルを行うことができる状態になるまでの時間を短縮することができる。   When the heat cycle unit 200 is provided with a heat radiating unit, the efficiency of heat exchange between the heat conductor 22 and the environment is improved. As a result, when the temperature of the heat conductor 22 is increased from the low temperature side and stabilized at the target temperature, overshoot can be further suppressed and the target temperature can be stabilized in a shorter time. . Therefore, when the apparatus is started up or when the temperature of the heat conductor 22 is raised from the low temperature side and stabilized at the target temperature, the time until a state where a PCR thermal cycle can be performed is shortened. be able to.

2.4.2.蛍光検出器
熱サイクル装置200は図示せぬ蛍光検出器を含んでもよい。これにより、例えばリアルタイムPCRのような蛍光検出を行いながらPCRを行う用途に熱サイクル装置200を使用できる。蛍光検出器は、第1実施形態の「1.4.3.蛍光検出器」で述べたと同様である。
2.4.2. Fluorescence detector The thermal cycle apparatus 200 may include a fluorescence detector (not shown). Thereby, the thermal cycle apparatus 200 can be used for the use which performs PCR, for example, performing fluorescence detection like real-time PCR. The fluorescence detector is the same as that described in “1.4.3. Fluorescence detector” in the first embodiment.

3.第3実施形態
3.1.熱サイクル装置
第3実施形態に係る熱サイクル装置300において、第1実施形態の熱サイクル装置100及び第2実施形態の熱サイクル装置200と同様の作用機能を有する部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3. Third Embodiment 3.1. Thermal cycle apparatus In the thermal cycle apparatus 300 according to the third embodiment, members having the same functions as those of the thermal cycle apparatus 100 of the first embodiment and the thermal cycle apparatus 200 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Detailed description thereof will be omitted.

図5は、第3実施形態に係る熱サイクル装置300の概略を模式的に示す斜視図である。図6は第3実施形態に係る熱サイクル装置300の要部を模式的に示す分解斜視図である。図7は、第3実施形態に係る熱サイクル装置300の第1熱伝導体221及び第1放熱部261の平面図(第2熱伝導体222の側から見た図)である。図8は、第3実施形態に係る熱サイクル装置300の第1熱伝導体221及び第1放熱部261を第1放熱部261の側から見た側面図である。図9は、図7及び図10のA−A線における断面図である。図10は、第2実施形態に係る熱サイクル装置300の第1熱伝導体221及び第1放熱部261を回転軸Rに平行な方向から見た側面図である。   FIG. 5 is a perspective view schematically showing an outline of a heat cycle apparatus 300 according to the third embodiment. FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing a main part of the thermal cycler 300 according to the third embodiment. FIG. 7 is a plan view of the first thermal conductor 221 and the first heat radiating portion 261 of the thermal cycle apparatus 300 according to the third embodiment (viewed from the second thermal conductor 222 side). FIG. 8 is a side view of the first heat conductor 221 and the first heat radiation part 261 of the heat cycle apparatus 300 according to the third embodiment as viewed from the first heat radiation part 261 side. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIGS. 7 and 10. FIG. 10 is a side view of the first thermal conductor 221 and the first heat radiating portion 261 of the thermal cycle apparatus 300 according to the second embodiment as seen from a direction parallel to the rotation axis R.

第3実施形態に係る熱サイクル装置300は、反応液11と、反応液11とは比重が異なり、かつ、反応液11とは混和しない液体12とが充填され、反応液11が対向する内壁に沿って移動する流路13を含む反応容器15を装着する装着部10と、熱を伝導する熱伝導体22を含み、装着部10に反応容器15を装着した場合に、流路13に対して、反応液11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10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10に反応容器15を装着した場合に流路13を反応液11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駆動機構30と、少なくとも熱伝導体22に送風する送風機構60と、を含み、温度勾配形成部20は、装着部10に反応容器15を装着した場合に流路13の第1領域131を第1温度に加熱する第1熱伝導体221と、装着部10に反応容器15を装着した場合に流路13の第2領域132を第1温度よりも高い第2温度に加熱する第2熱伝導体222と、を含み、送風機構60は、少なくとも第1熱伝導体221に送風する、構成を有している。   In the heat cycle apparatus 300 according to the third embodiment, the reaction liquid 11 and the reaction liquid 11 are filled with a liquid 12 having a specific gravity different from that of the reaction liquid 11 and immiscible with the reaction liquid 11, and the inner wall facing the reaction liquid 11. A mounting portion 10 for mounting the reaction vessel 15 including the flow path 13 that moves along with the heat conductor 22 that conducts heat, and when the reaction vessel 15 is mounted on the mounting portion 10, The temperature gradient forming unit 20 that forms a temperature gradient in the direction in which the reaction solution 11 moves, and the mounting unit 10 and the temperature gradient forming unit 20 have components perpendicular to the direction in which gravity acts and are mounted. When the reaction vessel 15 is mounted on the part 10, the drive mechanism 30 rotates the flow path 13 around the rotation axis R having a component perpendicular to the direction in which the reaction solution 11 moves, and at least the heat conductor 22 is blown. And a blower mechanism 60 that includes The temperature gradient forming unit 20 includes a first thermal conductor 221 that heats the first region 131 of the flow path 13 to a first temperature when the reaction vessel 15 is attached to the attachment unit 10, and the reaction vessel 15 in the attachment unit 10. And a second heat conductor 222 that heats the second region 132 of the flow path 13 to a second temperature higher than the first temperature when mounted, and the blower mechanism 60 blows air to at least the first heat conductor 221. Has a configuration.

第3実施形態の熱サイクル装置300における装着部10は、複数設けられる以外は第1実施形態の熱サイクル装置100と同様である。また、反応容器15も第1実施形態で述べたと同様である。第3実施形態の熱サイクル装置300における温度勾配形成部20についても、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に、装着部10が複数設けられる以外は熱サイクル装置100と同様である。熱サイクル装置300では、温度勾配形成部20は、第1実施形態と同様に、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222によって構成されている。   The mounting part 10 in the heat cycle apparatus 300 of the third embodiment is the same as the heat cycle apparatus 100 of the first embodiment except that a plurality of mounting portions 10 are provided. The reaction vessel 15 is the same as described in the first embodiment. The temperature gradient forming unit 20 in the thermal cycle apparatus 300 of the third embodiment is the same as the thermal cycle apparatus 100 except that a plurality of mounting units 10 are provided on the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222. . In the thermal cycle apparatus 300, the temperature gradient forming unit 20 includes the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222, as in the first embodiment.

図5及び図6に示すように、第3実施形態の熱サイクル装置300における第1熱伝導体221には、装着部10の一部が設けられる。これにより、第1熱伝導体221は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、反応容器15の流路13の第1領域131を目標の温度に制御することができる。また、図6に示すように、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、それぞれ熱を発生させる第1熱源部241及び第2熱源部242を有し、当該発生した熱を反応容器15に伝えることができる。第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222は、装着部10に反応容器15を装着した場合に、反応容器15に対して熱的に接触する。第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の温度は、図示しない温度センサー及び制御部によって制御されてもよい。   As shown in FIGS. 5 and 6, the first thermal conductor 221 in the thermal cycle apparatus 300 of the third embodiment is provided with a part of the mounting portion 10. Thereby, the first heat conductor 221 can control the first region 131 of the flow path 13 of the reaction container 15 to a target temperature when the reaction container 15 is attached to the attachment unit 10. In addition, as shown in FIG. 6, the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 have a first heat source part 241 and a second heat source part 242 that generate heat, respectively, and react the generated heat. Can be conveyed to the container 15. The first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 are in thermal contact with the reaction vessel 15 when the reaction vessel 15 is attached to the attachment portion 10. The temperature of the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 may be controlled by a temperature sensor and a control unit (not shown).

図5及び図6に示すように、本実施形態の熱サイクル装置300では、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に、それぞれカートリッジヒーター25を挿入する穴が形成されており、カートリッジヒーター25を挿入することで、第1熱源部241及び第2熱源部242が構成される。カートリッジヒーター25からは、駆動機構30によって本体40が回転した場合に捩れを生じにくい態様のリール27を備えたリード線23が引き出されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, in the thermal cycle apparatus 300 of the present embodiment, holes for inserting the cartridge heaters 25 are formed in the first thermal conductor 221 and the second thermal conductor 222, respectively. By inserting the heater 25, the first heat source unit 241 and the second heat source unit 242 are configured. From the cartridge heater 25, a lead wire 23 including a reel 27 having a mode in which twisting hardly occurs when the main body 40 is rotated by the drive mechanism 30 is drawn out.

本実施形態の熱サイクル装置300では、第1放熱部261は、第1熱伝導体221に2つ設けられている。本実施形態では、第1放熱部261は、空冷フィン(ひれ)である。フィンの形状は、図7ないし図10に示すように、第1熱伝導体221に、切れ込みを入れた形状となっている。   In the heat cycle apparatus 300 of the present embodiment, two first heat radiating portions 261 are provided on the first heat conductor 221. In this embodiment, the 1st thermal radiation part 261 is an air cooling fin (fin). As shown in FIGS. 7 to 10, the fin has a shape in which a cut is made in the first thermal conductor 221.

第3実施形態の熱サイクル装置300の駆動機構30は、第1実施形態及び第2実施形態で説明したと同様であるが、筐体42、固定部材44及びフランジ46によって、第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222が位置決めされた本体40を、回転軸Rの周りに回転させる機構となっている。熱サイクル装置300では、駆動機構30は、モーター32を含んで構成されている。   The drive mechanism 30 of the heat cycle apparatus 300 of the third embodiment is the same as that described in the first and second embodiments, but the first heat conductor is formed by the housing 42, the fixing member 44, and the flange 46. This is a mechanism for rotating the main body 40 in which the 221 and the second heat conductor 222 are positioned around the rotation axis R. In the heat cycle apparatus 300, the drive mechanism 30 includes a motor 32.

筐体42は、熱サイクル装置300を床面等に設置するために備えられ、形状、材質等は任意である。固定部材44及びフランジ46は、少なくとも第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の位置決め、設置、並びに、回転軸Rの位置決めのために備えられる。固定部材44及びフランジ46の形状、材質等は、任意である。図7ないし図10の第1熱伝導体221の例では、固定部材44及びフランジ46等と接続するための留め孔48が描かれている。   The housing 42 is provided for installing the heat cycle apparatus 300 on a floor surface or the like, and the shape, material, and the like are arbitrary. The fixing member 44 and the flange 46 are provided for positioning and installing at least the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222 and for positioning the rotation axis R. The shape, material, and the like of the fixing member 44 and the flange 46 are arbitrary. In the example of the first heat conductor 221 in FIGS. 7 to 10, a retaining hole 48 for connecting to the fixing member 44, the flange 46, and the like is drawn.

筐体42、固定部材44及びフランジ46等の部材が反応容器15を覆うような構造であっても、これらの部材が透明であれば、透明な反応容器15を熱サイクル処理に使用した場合に、装置の外部から反応液11が移動する様子を観察することができる。したがって、熱サイクル処理が適切に行われているか否かを、目視により確認できる。ここでの「透明」の程度は、これらの部材を熱サイクル装置200に採用して熱サイクル処理を行った場合に、反応液11の移動が視認できる程度であればよい。   Even when the members such as the casing 42, the fixing member 44, and the flange 46 cover the reaction vessel 15, as long as these members are transparent, the transparent reaction vessel 15 is used for thermal cycle processing. The state in which the reaction solution 11 moves from the outside of the apparatus can be observed. Therefore, it can be visually confirmed whether the heat cycle process is performed appropriately. Here, the degree of “transparency” may be such that the movement of the reaction liquid 11 can be visually recognized when these members are employed in the heat cycle apparatus 200 and the heat cycle process is performed.

第3実施形態の熱サイクル装置300は、少なくとも第1熱伝導体221に対して風を送る送風機構60を備えている。送風機構60の例は、第1実施形態及び第2実施形態で述べたと同様である。図5の例では、送風機構60として、DCファンモーター62が例示されている。   The heat cycle apparatus 300 according to the third embodiment includes a blower mechanism 60 that sends air to at least the first heat conductor 221. The example of the ventilation mechanism 60 is the same as that described in the first embodiment and the second embodiment. In the example of FIG. 5, a DC fan motor 62 is illustrated as the blower mechanism 60.

第3実施形態の熱サイクル装置300は、蛍光検出器50を備えている。蛍光検出器50は、装着部10に反応容器15が装着された場合に、第1熱伝導体221側から反応容器15を望むことができる位置に設けられている。熱サイクル装置300では、8個の反応容器15のそれぞれに適した位置に蛍光検出器50が移動できるようにしたレール52を有している。蛍光検出器50は、レール52に沿って移動することができ、蛍光検出器50の位置は、モーター等により移動できるように構成されてもよい。さらに、蛍光検出器50の位置は、図示しない制御部に接続されて、リアルタイムPCR等における所望の位置に移動されるように制御されてもよい。   The thermal cycle apparatus 300 according to the third embodiment includes a fluorescence detector 50. The fluorescence detector 50 is provided at a position where the reaction container 15 can be desired from the first heat conductor 221 side when the reaction container 15 is mounted on the mounting unit 10. The thermal cycle apparatus 300 has a rail 52 that allows the fluorescence detector 50 to move to a position suitable for each of the eight reaction vessels 15. The fluorescence detector 50 can be moved along the rail 52, and the position of the fluorescence detector 50 may be configured to be moved by a motor or the like. Furthermore, the position of the fluorescence detector 50 may be connected to a control unit (not shown) and controlled to be moved to a desired position in real-time PCR or the like.

また、熱サイクル装置300では、例えば、図示しない断熱材を適宜な部分に配置することもできる。これにより、反応容器15の温度をより安定させることができる場合がある。熱サイクル装置300は、反応容器15を第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222に対して所定の位置に保持する構造を含んでもよい。反応容器15の位置を定める構造は、所望の位置に反応容器15を保持できるものであればよい。反応容器15の位置を定める構造は、熱サイクル装置300に設けられた構造であっても、反応容器15に設けられた構造であっても、両方の組み合わせであってもよい。例えば、螺子、差込式の棒、反応容器15に突出部を設けた構造、装着部10と反応容器15とが嵌合する構造、反応容器15の挿入の終点を決めるツメを第1熱伝導体221及び第2熱伝導体222の少なくとも一方に設けること、などを採用できる。螺子や棒を用いる場合には、螺子の長さやねじ込む長さ、棒を差込む位置を変更することで、熱サイクルの反応条件や反応容器15の大きさ等に合わせて保持する位置を調節できるようにしてもよい。   Moreover, in the heat cycle apparatus 300, for example, a heat insulating material (not shown) can be disposed in an appropriate part. Thereby, the temperature of the reaction vessel 15 may be further stabilized. The heat cycle apparatus 300 may include a structure that holds the reaction vessel 15 in a predetermined position with respect to the first heat conductor 221 and the second heat conductor 222. The structure that determines the position of the reaction vessel 15 may be any structure that can hold the reaction vessel 15 at a desired position. The structure for determining the position of the reaction vessel 15 may be a structure provided in the heat cycle apparatus 300, a structure provided in the reaction vessel 15, or a combination of both. For example, a screw, a plug-type rod, a structure in which a reaction container 15 is provided with a protrusion, a structure in which the mounting part 10 and the reaction container 15 are fitted, and a nail that determines the end point of insertion of the reaction container 15 are the first heat conduction. For example, it may be provided on at least one of the body 221 and the second heat conductor 222. When using a screw or a rod, the holding position can be adjusted in accordance with the reaction conditions of the thermal cycle, the size of the reaction vessel 15 and the like by changing the length of the screw, the length to be screwed in, and the position to insert the rod. You may do it.

3.2.作用効果
第3実施形態の熱サイクル装置300は、第1実施形態で述べたと同様の送風機構60を有しており、第1実施形態で述べたと同様の効果を有する。第3実施形態の熱サイクル装置300によれば、温度勾配形成部20の第1熱伝導体221に対して送風する送風機構60が設けられるため、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換の効率が向上され、第1実施形態で述べたと同様の作用効果を奏することができる。また、温度勾配形成部20の第1熱伝導体221に第1放熱部261が設けられるため、第1熱伝導体221と環境との間の熱交換が効率化されている。これにより、第1熱伝導体221の設定温度を、ある温度から他の温度に変更する場合に、いわゆるオーバーシュートをさらに抑制することができる。また、第1熱伝導体221の温度を、環境の温度から離れた温度から環境の温度に近い温度へと変更する場合に要する時間をさらに短縮することができる。そのため、第3実施形態の熱サイクル装置300によれば、一回のPCRの熱サイクルをさらに短時間化できる上、当該装置で逐次的に複数回のPCRを行う場合にも、次回の反応液に対してPCRを開始可能となるまでの時間をさらに短縮することができる。特に、環境温度が室温であって、第1熱伝導体221の温度を逆転写酵素の至適温度に設定する場合には、逆転写酵素の至適温度が室温に近いため、第1熱伝導体221の温度を、他の温度から逆転写酵素の至適温度に変更する場合に要する時間を短縮することができ、上記効果が特に顕著となる。したがって、第3実施形態の熱サイクル装置300によれば、PCRによる検査の短時間化を達成することができる。
3.2. Operational effect The heat cycle apparatus 300 of the third embodiment has the air blowing mechanism 60 similar to that described in the first embodiment, and has the same effect as described in the first embodiment. According to the heat cycle apparatus 300 of the third embodiment, the air blowing mechanism 60 that blows air to the first heat conductor 221 of the temperature gradient forming unit 20 is provided, and therefore, between the first heat conductor 221 and the environment. The efficiency of heat exchange is improved, and the same effects as described in the first embodiment can be achieved. Moreover, since the 1st heat radiating part 261 is provided in the 1st heat conductor 221 of the temperature gradient formation part 20, the heat exchange between the 1st heat conductor 221 and the environment is made efficient. Thereby, when changing the preset temperature of the 1st heat conductor 221 from a certain temperature to another temperature, what is called overshoot can further be suppressed. Further, the time required for changing the temperature of the first thermal conductor 221 from a temperature away from the environmental temperature to a temperature close to the environmental temperature can be further shortened. Therefore, according to the thermal cycle apparatus 300 of the third embodiment, the thermal cycle of one PCR can be further shortened, and the next reaction solution can be used even when performing multiple PCRs sequentially with the apparatus. In contrast, the time until the PCR can be started can be further shortened. In particular, when the environmental temperature is room temperature and the temperature of the first heat conductor 221 is set to the optimum temperature of the reverse transcriptase, the optimum temperature of the reverse transcriptase is close to room temperature, so the first heat conduction The time required for changing the temperature of the body 221 from the other temperature to the optimum temperature of reverse transcriptase can be shortened, and the above effect becomes particularly remarkable. Therefore, according to the thermal cycle apparatus 300 of the third embodiment, it is possible to shorten the inspection time by PCR.

4.実験例
上記第3実施形態の第1熱伝導体221に準じ、図5ないし図8に示すような、厚さ1mm、高さ及び幅がそれぞれ10mm〜15mmの放熱部(フィン)をピッチ2mmで削りだして熱伝導体(以下、熱伝導体Aという。)を製作した。また、放熱部を削りだしていない同形の熱伝導体(以下、熱伝導体Bという。)を製作した。各熱伝導体の熱源部としてカートリッジヒーターを用い、熱電対とともにPID制御可能な制御部に接続した。なお、PIDとは、Proportinal、Integral、Differentialの略であり、PID制御とは、比例、積分、微分を組み合わせた制御の方式の1つである。
4). Experimental Example According to the first thermal conductor 221 of the third embodiment, a heat dissipating part (fin) having a thickness of 1 mm, a height and a width of 10 mm to 15 mm, respectively, as shown in FIGS. A heat conductor (hereinafter referred to as heat conductor A) was manufactured by shaving. Moreover, the same shape heat conductor (henceforth heat conductor B) which did not cut out the thermal radiation part was manufactured. A cartridge heater was used as a heat source for each heat conductor, and connected to a controller capable of PID control together with a thermocouple. PID is an abbreviation for Proportinal, Integral, and Differential, and PID control is one of control methods combining proportionality, integration, and differentiation.

そして、最大風量0.42m/min、最大静圧31.9Paの冷却ファンを用い、ダクト損失等から、およそ0.25〜0.35m/minの風量と推定されるファン(山洋電機株式会社製:形式109P0624H602)を送風機構として採用して、風が熱伝導体にあたるように設置して、熱伝導体の温度制御の実験を行った。なお、環境の温度は23℃であった。 Then, using a cooling fan having a maximum air volume of 0.42 m 3 / min and a maximum static pressure of 31.9 Pa, a fan estimated to have an air volume of about 0.25 to 0.35 m 3 / min from duct loss or the like (Sanyo Electric) The model 109P0624H602) was adopted as a blower mechanism and installed so that the wind hits the heat conductor, and the temperature control experiment of the heat conductor was conducted. The environmental temperature was 23 ° C.

42℃から63℃への昇温、及び63℃から42℃への降温について、以下の条件で熱伝導体の温度の時間変化を測定した。
(実験1)熱伝導体Bに対して、ファンを動作させない
(実験2)熱伝導体Bに対して、ファンを動作させる
(実験3)熱伝導体Aに対して、ファンを動作させない
(実験4)熱伝導体Aに対して、ファンを動作させる
上記実験結果を、図11及び図12のグラフにまとめて示した。
With respect to the temperature increase from 42 ° C. to 63 ° C. and the temperature decrease from 63 ° C. to 42 ° C., the time change of the temperature of the heat conductor was measured under the following conditions.
(Experiment 1) The fan is not operated with respect to the heat conductor B (Experiment 2) The fan is operated with respect to the heat conductor B (Experiment 3) The fan is not operated with respect to the heat conductor A (Experiment 3) 4) The fan is operated with respect to the heat conductor A The above experimental results are collectively shown in the graphs of FIGS. 11 and 12.

図11のグラフをみると、フィンを有さない熱伝導体B及びフィンを有する熱伝導体Aのいずれに対しても、ファンを動作させると(実験2及び実験4)、昇温時に63℃に到達するまでの時間が、ファンを動作させない場合(実験1及び実験3)に比較して大幅に短縮されたことが分かる。さらに、フィンを有する場合(実験4)が、最も昇温に要する時間が短いことが分かった。詳しくは、昇温開始から63±1℃に安定するまでの時間は、実験1では約2分30秒、実験3では約2分33秒であったのに対して、実験2では約55秒、実験4では約18秒であった。また、63℃に到達した後は、温度が安定していることも確認できた。   Referring to the graph of FIG. 11, when the fan is operated for both the heat conductor B without fins and the heat conductor A with fins (Experiment 2 and Experiment 4), the temperature rises to 63 ° C. It can be seen that the time to reach is significantly reduced compared to the case where the fan is not operated (Experiment 1 and Experiment 3). Furthermore, when it has a fin (experiment 4), it turned out that the time required for temperature rising is shortest. Specifically, the time from the start of temperature rise until it stabilizes at 63 ± 1 ° C. was approximately 2 minutes and 30 seconds in Experiment 1 and approximately 2 minutes and 33 seconds in Experiment 3, whereas it was approximately 55 seconds in Experiment 2. In Experiment 4, it was about 18 seconds. It was also confirmed that the temperature was stable after reaching 63 ° C.

また、図12のグラフをみると、フィンを有さない熱伝導体B及びフィンを有する熱伝導体Aのいずれに対しても、ファンを動作させると(実験2及び実験4)、降温時に42℃に到達するまでの時間が、ファンを動作させない場合(実験1及び実験3)に比較して大幅に短縮されたことが分かる。詳しくは、降温開始から42±1℃に安定するまでの時間は、実験1及び実験3では50分以上(42℃には達しなかった。)であったのに対して、実験2では約3分、実験4では約4分24秒であった。   Further, in the graph of FIG. 12, when the fan is operated for both the heat conductor B having no fins and the heat conductor A having fins (Experiment 2 and Experiment 4), the temperature is 42 when the temperature is lowered. It can be seen that the time until the temperature reaches 0 ° C. is significantly shortened compared to the case where the fan is not operated (Experiment 1 and Experiment 3). Specifically, the time from the start of temperature decrease until it stabilizes at 42 ± 1 ° C. was 50 minutes or more in Experiment 1 and Experiment 3 (which did not reach 42 ° C.), whereas it was about 3 in Experiment 2. Minute, in Experiment 4, it was about 4 minutes 24 seconds.

以上の実験結果から、本発明の熱サイクル装置によれば、熱伝導体を所望の温度に到達させるまでの時間が非常に短いことが確認された。したがって、送風機構を有する熱サイクル装置は、熱サイクルの短時間化を達成することができる。また、本発明の熱サイクル装置は、より精度よく熱伝導体の温度を制御できるので、より精度の高いPCRを行うことができることが判明した。   From the above experimental results, it was confirmed that according to the heat cycle apparatus of the present invention, the time required for the heat conductor to reach a desired temperature was very short. Therefore, the heat cycle device having the blower mechanism can achieve a short heat cycle. Moreover, since the thermal cycle apparatus of this invention can control the temperature of a heat conductor more accurately, it turned out that PCR with higher precision can be performed.

なお、上述した各実施形態及び実験例は一例であって、本発明は、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態は、複数を適宜組み合わせることが可能である。   In addition, each embodiment and experimental example which were mentioned above are examples, Comprising: This invention is not necessarily limited to these. For example, a plurality of embodiments can be combined as appropriate.

本発明は、上述した実施形態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 above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10…装着部、11…反応液、12…液体、13…流路、131…第1領域、132…第2領域、14…封止体、15…反応容器、20…温度勾配形成部、22…熱伝導体、23…リード線、24…熱源部、25…カートリッジヒーター、26…放熱部、27…リール、221…第1熱伝導体、222…第2熱伝導体、241…第1熱源部、242…第2熱源部、261…第1放熱部、30…駆動機構、32…モーター、40…本体、42…筐体、44…固定部材、46…フランジ、48…留め孔、50…蛍光検出器、52…レール、60…送風機構、62…DCファンモーター、R…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mounting part, 11 ... Reaction liquid, 12 ... Liquid, 13 ... Flow path, 131 ... 1st area | region, 132 ... 2nd area | region, 14 ... Sealing body, 15 ... Reaction container, 20 ... Temperature gradient formation part, 22 DESCRIPTION OF REFERENCE SYMBOLS: Heat conductor, 23 ... Lead wire, 24 ... Heat source part, 25 ... Cartridge heater, 26 ... Heat radiation part, 27 ... Reel, 221 ... First heat conductor, 222 ... Second heat conductor, 241 ... First heat source , 242 ... second heat source part, 261 ... first heat radiating part, 30 ... drive mechanism, 32 ... motor, 40 ... main body, 42 ... housing, 44 ... fixing member, 46 ... flange, 48 ... retaining hole, 50 ... Fluorescence detector, 52 ... rail, 60 ... air blowing mechanism, 62 ... DC fan motor, R ... rotating shaft

Claims (4)

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、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、
熱を伝導する熱伝導体を含み、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、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の周りに回転させる駆動機構と、
少なくとも前記熱伝導体に送風する送風機構と、
を含む、熱サイクル装置。
The reaction liquid is mounted with a reaction container having a specific gravity different from that of the reaction liquid and filled with a liquid immiscible with the reaction liquid, and including a flow path in which the reaction liquid moves along the opposing inner wall. And
A temperature gradient forming unit that includes a heat conductor that conducts heat, and forms a temperature gradient in a direction in which the reaction solution moves with respect to the flow path when the reaction vessel 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 about a rotation axis having a component perpendicular to the direction;
A blower mechanism for blowing air to at least the heat conductor;
Including a heat cycle device.
請求項1において、
前記熱伝導体は、熱を放散させる放熱部をさらに有する、熱サイクル装置。
In claim 1,
The thermal conductor is a thermal cycle device further having a heat radiating part for radiating heat.
請求項1又は請求項2において、
前記温度勾配形成部は、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路の第1領域を第1温度に加熱する第1熱伝導体と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に前記流路の第2領域を前記第1温度よりも高い第2温度に加熱する第2熱伝導体と、
を含み、
前記送風機構は、少なくとも前記第1熱伝導体に送風する、熱サイクル装置。
In claim 1 or claim 2,
The temperature gradient forming unit includes:
A first thermal conductor that heats the first region of the flow path to a first temperature when the reaction vessel is mounted on the mounting portion;
A second heat conductor that heats the second region of the flow path to a second temperature higher than the first temperature when the reaction vessel is mounted on the mounting portion;
Including
The air blowing mechanism is a heat cycle device that blows air to at least the first heat conductor.
請求項3において、
前記第1熱伝導体は、フィンからなる第1放熱部を有する、熱サイクル装置。
In claim 3,
The first thermal conductor is a thermal cycle device having a first heat radiating portion made of fins.
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