JP2016214202A - Nucleic acid amplification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は増幅核酸装置に関する。 The present invention relates to an amplification nucleic acid device.
PCR(polymerase chain reaction)法は、DNA(deoxyribonucleic acid)などの核酸における鎖長の違いなどを要因としてその核酸の変性やアニーリングの違いが生じることを利用し、当該核酸に対して温度変化を繰り返し与えることで核酸を増幅する手法である。 The PCR (polymerase chain reaction) method is based on the fact that nucleic acid denaturation and annealing differences occur due to differences in the chain length of nucleic acids such as DNA (deoxyribonucleic acid), etc. It is a technique to amplify nucleic acid by giving.
このようなPCR法を用いたとして、下記特許文献1のPCR装置が本出願人により提案されている。下記特許文献1のPCR装置に装着されるバイオチップには、鋳型核酸などが含まれる反応液が移動する流路が形成され、その流路には反応液が収容されるとともに、当該反応液よりも比重が小さく反応液とは混和しない液体が充填されている。
As such a PCR method is used, the applicant of the present invention has proposed a PCR apparatus disclosed in
下記特許文献1のPCR装置には、バイオチップを装着部に装着した場合において、当該バイオチップに形成される流路の第1領域を加熱する加熱部と、当該第1領域と異なる温度で第2領域を加熱する加熱部が備えられる。また、下記特許文献1のPCR装置には、装着部および加熱部の配置を、第1の配置と第2の配置との間で切換える駆動機構が備えられる。この駆動機構によって、装着部に装着されるバイオチップの反応液は、互いに異なる温度に加熱される第1の領域と第2の領域との相互に移動される。このような下記特許文献1のPCR装置によれば、バイオチップ全体の温度を互いに異なる温度に切り替える場合に比べると、増幅反応期間を短縮できるというものである。
In the PCR device of
ところで、上述のバイオチップの反応液に含まれる鋳型核酸は、細胞壁やエンベローブなどの核酸被覆体によって包まれている場合がある。この場合、核酸被覆体を破壊して鋳型核酸を抽出する前処理が必要となる。この前処理には、例えば、陽イオン型界面活性剤を加え、有機層に優先的に溶解する核酸−界面活性剤複合体を無機塩溶液で沈殿させた後、遠心分離で回収する方法(特許2791367号)がある。別例として、磁性を有するカチオン性固相担体で核酸を捕捉し、磁気分離・洗浄後、アニオン性物質で核酸を分離する方法(特開2001−352979)がある。 By the way, the template nucleic acid contained in the reaction solution of the biochip described above may be encapsulated by a nucleic acid coating such as a cell wall or an envelope. In this case, a pretreatment is necessary to destroy the nucleic acid coating and extract the template nucleic acid. In this pretreatment, for example, a cationic surfactant is added, and a nucleic acid-surfactant complex that is preferentially dissolved in the organic layer is precipitated with an inorganic salt solution, and then recovered by centrifugation (patent) No. 2,791,367). As another example, there is a method (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-352979) in which a nucleic acid is captured with a cationic solid phase carrier having magnetism, and after magnetic separation / washing, the nucleic acid is separated with an anionic substance.
これらの前処理には沈殿や分離などの煩雑な操作が必要となるため、当該前処理が簡便になればPCR産物の生成時間を短縮させることができると想定される。 Since these pretreatments require complicated operations such as precipitation and separation, it is assumed that the PCR product generation time can be shortened if the pretreatment is simplified.
そこで本発明は、PCR産物の生成時間を短縮させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to shorten the generation time of a PCR product.
上記目的を達成するため本発明者らは、前処理をPCR装置に組み込むことで簡便になる可能性に着目し、鋭意検討した結果、本発明の核酸増幅装置に至った。 In order to achieve the above object, the present inventors paid attention to the possibility of simplifying the pretreatment by incorporating it into the PCR apparatus, and as a result of intensive studies, they have reached the nucleic acid amplification apparatus of the present invention.
本発明の核酸増幅装置は、鋳型核酸を含む検体を含む液滴が移動する流路を有する容器、を装着可能な装着部と、前記装着部に前記容器が装着された場合に、前記容器の姿勢を変化させて前記液滴を前記容器の第1領域から前記第1領域とは異なる前記容器の第2領域、および、前記第2領域から前記第1領域に移動させる移動機構と、ヒーターと、前記ヒーターおよび前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記鋳型核酸を被覆する核酸被覆体を破壊させるために設定された温度で所定期間熱を与えた後、前記液滴を標的核酸の変性温度に設定された前記第1領域に留める変性段階および前記液滴を前記標的核酸の合性温度に設定された前記第2領域に留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返すように、前記移動機構を制御する、ことを特徴とする。 The nucleic acid amplifying device of the present invention includes a mounting part capable of mounting a container having a flow path through which a droplet containing a specimen containing a template nucleic acid moves, and when the container is mounted on the mounting part, A movement mechanism for changing the posture to move the droplet from the first region of the container to the second region of the container different from the first region, and from the second region to the first region, a heater, A controller that controls the heater and the moving mechanism, and the controller applies heat for a predetermined period at a temperature set to destroy the nucleic acid coating that coats the template nucleic acid, A plurality of cycles through a denaturation step that keeps the droplet in the first region set at the denaturation temperature of the target nucleic acid and a synthesis step that keeps the droplet in the second region set at the integrity temperature of the target nucleic acid. Repeat the move to repeat Controlling the structure, characterized in that.
以下、本発明を実施するための形態を添付図面を用いて例示する。以下に例示する実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be illustrated with reference to the accompanying drawings. The embodiments and examples illustrated below are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit of the present invention.
(1)実施形態
実施形態として、核酸を増幅させる核酸増幅装置に装着されるカートリッジを説明した後に、当該核酸増幅装置を説明する。
(1) Embodiment As an embodiment, after describing a cartridge attached to a nucleic acid amplification device that amplifies nucleic acid, the nucleic acid amplification device will be described.
(1−1)第1実施形態
===カートリッジ===
図1は、カートリッジ1の断面を示す図である。図1に示すように、カートリッジ1は、試薬11とオイル12とが収容される容器10を備える。本実施形態では容器10の側壁部10Aは円筒状とされ、当該容器10の底壁部10Bは中空半球状とされる。
(1-1) First Embodiment === Cartridge ===
FIG. 1 is a view showing a cross section of the
容器10の底壁部10Bに対向する端部は開口しており、当該開口にはキャップ10Cが取り付けられる。キャップ10Cは容器10の開口を塞ぐ蓋部材であり、本実施形態では容器10に対して着脱自在とされる。また、本実施形態では容器10内に収容されるキャップ10Cのシール部位SPは円柱状とされる。
An end of the
このような容器10内には検体溶液が導入される。容器10内に検体溶液を導入するときにはキャップ10Cが容器10から取り外され、当該導入後にキャップ10Cが再び容器10に取り付けられる。
A specimen solution is introduced into such a
なお、容器10内に導入される検体溶液は、例えば次のようにして得られる。すなわち、綿棒などの採取具によってヒト・細菌などの生物由来の細胞あるいはウイルス粒子などの検体が採取される。その後、緩衝液が入った試験管等に入れられ、検体溶液が精製される。
The sample solution introduced into the
試薬11は、標的核酸の増幅反応に使用される試薬であり、凍結乾燥されて容器10の底壁部10Bに固定される。この試薬11として、少なくとも、DNA(deoxyribonucleic acid)ポリメラーゼ、プライマーおよびdNTP(deoxyribonucleotide triphosphate)が含有される。なお、試薬11に緩衝液が含有されていてもよいが、当該試薬11が凍結乾燥された場合には水分が消失するため、緩衝液に含有されるマグネシウムイオンやカリウムなどのイオンが容器10の底壁部10Bに固定される。
The
なお、容器10内に導入される検体溶液中の検体がもつ核酸が鋳型核酸であり、当該鋳型核酸において増幅させるべき全部または一部の核酸が標的核酸である。この標的核酸は、例えばDNA断片、cDNA(complementary DNA)断片又はPNA(peptide nucleic acid)である。
Note that the nucleic acid of the sample in the sample solution introduced into the
なお、鋳型核酸がRNA(ribonucleic acid)の場合、そのRNAのcDNAを得るため、逆転写酵素や逆転写酵素用プライマーなども、標的核酸の増幅反応に使用される試薬11として含有される。
When the template nucleic acid is RNA (ribonucleic acid), reverse transcriptase, a reverse transcriptase primer, and the like are also included as the
また、リアルタイムPCR法を用いて標的核酸の増幅度を定量する場合、TaqManプローブや、Molecular Beacon、サイクリングプローブといった蛍光色素が結合するプローブや、SYBRグリーンといったインターカレーター用蛍光色素など、定量用の蛍光標識プローブも、標的核酸の増幅反応に使用される試薬11として含有される。
In addition, when quantifying the amplification degree of a target nucleic acid using a real-time PCR method, a fluorescence for quantification such as a probe to which a fluorescent dye such as TaqMan probe, Molecular Beacon or cycling probe binds, or a fluorescent dye for intercalator such as SYBR Green is used. A labeled probe is also contained as the
オイル12は、容器10内に導入される検体溶液の比重よりも比重が小さく、当該検体溶液とは相分離するものであり、例えば2CSシリコーンオイルやミネラルオイルなどとされる。
The
図2はカートリッジの容器内に検体溶液が導入される様子を示す図であり、図3は検体溶液によって凍結乾燥状態の試薬が元の状態に戻った場合の様子を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the sample solution is introduced into the container of the cartridge, and FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the lyophilized reagent is returned to the original state by the sample solution.
図2に示すように、カートリッジ1の容器10内に検体溶液が導入された場合、当該検体溶液には界面の表面積を小さくする作用が働くことで、検体溶液は容器10内のオイル12と相分離し、液滴20となる。この液滴20の比重はオイル12の比重よりも大きいため、当該液滴20は容器10における側壁部10Aに沿って沈降する。すなわち、容器10における円筒状の側壁部10Aは液滴20の流路となる。
As shown in FIG. 2, when the sample solution is introduced into the
図3に示すように、液滴20が容器10の底壁部10Bにまで沈降した場合、当該液滴20の水分によって凍結乾燥した試薬11が元の状態になり、その元の状態になった試薬11が液滴20内に取り込まれる。
As shown in FIG. 3, when the
凍結乾燥状態から元の状態になった試薬11が液滴20内に取り込まれた場合、検体と、その検体における標的核酸の増幅に使用される試薬11とが液滴20に含まれることとなり、当該液滴20が核酸の増幅反応を進行させる場となる。
When the
===核酸増幅装置===
図4は、核酸増幅装置のブロック図である。図4に示すように、核酸増幅装置50は、回転機構60、蛍光測定器70および制御部80を有する。
=== Nucleic Acid Amplifier ===
FIG. 4 is a block diagram of the nucleic acid amplification device. As shown in FIG. 4, the nucleic acid amplification device 50 includes a
<回転機構>
図5は、回転機構の様子を示す図である。以下の核酸増幅装置50の説明では、図に示すように、上下、前後、左右を定義する。すなわち、核酸増幅装置50のベース51を水平に設置したときの鉛直方向を「上下方向」とし、重力方向に従って「上」と「下」とを定義する。また、カートリッジ1の回転軸AXの軸方向を「左右方向」とし、上下方向及び左右方向に垂直な方向を「前後方向」とする。
<Rotation mechanism>
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of the rotation mechanism. In the following description of the nucleic acid amplification device 50, as shown in the figure, the top, bottom, front, back, left and right are defined. That is, the vertical direction when the
図5に示すように、回転機構60は、回転体61およびその回転体61を回転させる回転用モーター66(図4)を有する。回転体61には、カートリッジ1を着脱可能な挿入穴64を有するヒーター65が設けられる。回転体61は、ヒーター65とそのヒーター65の挿入穴64に装着されるカートリッジ1との相対位置を変えずに、ベース51に固定された支持台52に支持される回転軸AXを中心として回転する。
As shown in FIG. 5, the rotating
なお、本実施形態におけるヒーター65の挿入穴64は、カートリッジ1を出し入れ可能な穴と、当該穴に入れられたカートリッジ1を装着する装着部を兼ねているが、当該穴と装着部とが別々に核酸増幅装置50に設けられていてもよい。また、核酸増幅装置50が複数本のカートリッジ1を装着可能となるように、当該カートリッジ1を出し入れ可能な穴の数が複数とされていてもよい。
Note that the
回転用モーター66(図4)は、制御部80からの指示にしたがって、ヒーター65の挿入穴64に装着されたカートリッジ1が上下反転するように、回転体61を回転させる。
The rotating motor 66 (FIG. 4) rotates the
図6は、カートリッジが装着された様子を示す図である。図6に示すように、ヒーター65は、第1ヒーター65Bと、第2ヒーター65Cとを有する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state where the cartridge is mounted. As shown in FIG. 6, the
第1ヒーター65Bは、ヒーター65の挿入穴64に装着されるカートリッジ1の容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの一端側にあたる第1領域36Aを囲み、当該第1領域36Aを加熱する。この加熱の温度は、標的核酸の変性反応が進行する温度、または、細菌の細胞壁やウイルスのエンベローブといった核酸を覆う核酸被覆体を破壊させる温度に切り替えられる。標的核酸の変性反応が進行する温度は95〜105℃とされ、核酸被覆体を破壊させる温度は50〜110℃とされる。
The
第2ヒーター65Cは、ヒーター65の挿入穴64に装着されるカートリッジ1の容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの他端側にあたる第2領域36Bを囲み、当該第2領域36Bを加熱する。この加熱の温度は、標的核酸の合成反応が進行する温度、または、細菌やウイルスなどの核酸被覆体を破壊させる温度に切り替えられる。標的核酸の合成反応が進行する温度は50〜75℃とされる。
The
なお、第1ヒーター65Bと第2ヒーター65Cとの間には、第1ヒーター65Bと第2ヒーター65Cとの間の熱伝導を抑制するスペーサー65Dが配置されている。このスペーサー65Dには、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cの挿入穴64の長手方向に沿った位置に貫通孔が形成され、挿入穴64に対してカートリッジ1の容器10の挿入を妨げることが防止される。
A
<蛍光測定器>
蛍光測定器70は、カートリッジ1における容器10に収容される液滴20の蛍光強度を測定する測定器であり、図5に示すように、ヒーター65の挿入穴64に装着されるカートリッジ1の末端に対して所定距離を隔てて対向する状態で配置される。
<Fluorescence measuring instrument>
The
蛍光測定器70は、制御部80からの測定指示に応じて液滴20に含有される蛍光色素に対応する励起光を照射し、当該液滴20で発光する蛍光強度を測定する。また蛍光測定器70は、測定結果として得られる蛍光強度を示すデータを制御部80に与える。なお、蛍光測定器70は、1つの蛍光色素に対応する蛍光強度を測定するものであっても、複数の蛍光色素に対応する蛍光強度を測定するものであってもよい。
The
<制御部>
制御部80は、図4に示すように、記憶部91を有し、当該制御部80には入力部92および表示部93などが接続される。記憶部91には、プログラムを格納する領域と、入力部92から入力される設定データおよび核酸増幅処理によって得られるデータなどの各種のデータを格納する領域と、当該プログラムやデータを展開する領域とが含まれる。
<Control unit>
As shown in FIG. 4, the control unit 80 includes a
制御部80は、記憶部91に格納されるプログラムおよび設定データに基づいて回転機構60および蛍光測定器70を適宜制御し、核酸溶出処理、熱サイクル処理または増幅解析処理を適宜実行する。
The control unit 80 appropriately controls the
≪核酸溶出処理≫
制御部80は、核酸溶出処理を実行すべき命令を入力部92から受けた場合、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cに対して核酸被覆体を破壊させる温度を設定し、当該第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cを所定期間だけ駆動する。ここで所定時間とは、核酸被覆体を破壊させるのに必要十分として規定された期間のことをいう。これによりカートリッジ1の容器10に充填されるオイル12が加熱され、当該オイル12に囲まれる液滴20内の検体がもつ核酸被覆体に熱が与えられる。この結果、核酸被覆体が熱により破壊されて検体の核酸(鋳型核酸)が液滴20内に溶出されることとなる。なお、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cの駆動時間(加熱時間)は、2秒〜30秒とされることが好ましい。
≪Nucleic acid elution treatment≫
When the control unit 80 receives an instruction to execute the nucleic acid elution process from the
本実施形態では、入力部92の一部として、検体の種類ごとに処理開始ボタン92A〜92Cが核酸増幅装置50の所定部位に設けられ、当該検体がもつ核酸被覆体を破壊させる温度が検体の種類ごとに記憶部91に記憶される。
In the present embodiment, as part of the
例えば、グラム陽性菌用となる第1の処理開始ボタン92Aと、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bと、ウイルス用となる第3の処理開始ボタン92Cとが設けられる。また、グラム陽性菌を破壊させる温度は100℃〜110℃とされ、グラム陰性菌を破壊させる温度は90℃〜100℃とされ、ウイルスのカプシドまたはエンベローブを破壊させる温度は50℃〜90℃とされる。なお、グラム陽性菌の細胞壁はグラム陰性菌の細胞壁よりも厚くまたは硬い傾向にあり、当該グラム陰性菌の細胞壁はウイルスのカプシドやエンベローブよりも厚くまたは硬い傾向にある。
For example, a first
制御部80は、処理開始ボタンから与えられる命令と、記憶部91に記憶される温度とに基づいて、例えば、グラム陽性菌の細胞壁、グラム陰性菌の細胞壁またはウイルスのカプシドまたはエンベローブを破壊させる温度を認識する。この認識された温度が、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cに対して設定される。すなわち、制御部80は、検体の種類に応じて、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cに対して設定すべき温度を切り替える。
Based on the command given from the processing start button and the temperature stored in the
これにより検体の種類に応じて核酸被覆体の厚さまたは硬さが異なっていても、当該核酸被覆体に包まれる核酸に対する損傷が抑制されながらも核酸被覆体が破壊されることになる。 As a result, even if the thickness or hardness of the nucleic acid coating differs depending on the type of specimen, the nucleic acid coating is destroyed while the damage to the nucleic acid wrapped in the nucleic acid coating is suppressed.
≪熱サイクル処理≫
図7は、熱サイクル処理の様子を示す図である。具体的に図7の(A)および(B)は標的核酸の合成段階の様子を示し、図7の(C)および(D)は標的核酸の変性段階の様子を示す図である。
≪Thermal cycle treatment≫
FIG. 7 is a diagram showing a state of the heat cycle process. Specifically, FIGS. 7A and 7B show the state of the target nucleic acid synthesis stage, and FIGS. 7C and 7D show the state of the target nucleic acid denaturation stage.
制御部80は、上述の核酸溶出処理を実行し終えた場合、第1ヒーター65Bに設定される温度を、核酸被覆体を破壊させる温度から標的核酸の変性反応が進行する温度に設定変更し、容器10の第1領域36Aに対して加熱すべき加熱温度を切り替える。また、制御部80は、第2ヒーター65Cに設定される温度を、標的核酸の合成反応が進行する温度に設定変更し、容器10の第2領域36Bに対して加熱すべき加熱温度を切り替える。これによりカートリッジ1の容器10に充填されるオイル12には温度勾配が形成される。
When the controller 80 finishes performing the nucleic acid elution process, the controller 80 changes the temperature set in the
第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cが駆動されてから、第1領域36Aにおけるオイル12が例えば98℃に至り、第2領域36Bにおけるオイル12が例えば54℃に至るまでには所定の期間を要する。この期間に標的核酸の増幅反応は適切に進行しないため、制御部80は当該期間を待機期間として待機する。
After the
このとき、図7の(A)に示すように、ヒーター65の挿入穴64に装着された容器10におけるキャップ10C側が上側に配置され、当該容器10における底壁部10B側が下側に配置される基準位置に回転体61が位置している。回転体61が基準位置に位置している場合、図7の(B)に示すように、液滴20は自重により沈降して第2領域36Bに留まる。したがって、液滴20に含有する標的核酸が1回目の変性段階に移行することはない。
At this time, as shown in FIG. 7A, the
制御部80は、上述の待機期間を経過した場合、回転体61を180度回転させる。この場合、図7の(C)に示すように、ヒーター65の挿入穴64に装着された容器10におけるキャップ10C側が下側に配置され、当該容器10における底壁部10B側が上側に配置される反転位置に回転体61が位置することになる。回転体61が反転位置に位置している場合、図7の(D)に示すように、液滴20は自重により沈降して第1領域36Aに移動する。したがって、液滴20に含有する標的核酸は変性段階に移行することになる。
When the above-described standby period has elapsed, the control unit 80 rotates the
また制御部80は、回転体61を180度回転し終えた時点(回転体61を停止した)から標的核酸の変性反応に要する変性段階の期間として設定された変性反応期間だけ、回転体61を停止させる。これにより液滴20に含有する標的核酸の変性反応が進行する。なお、変性反応期間は、少なくとも、容器10において液滴20の流路となる側壁部10Aの一端側にあたる第1領域36Aと、当該側壁部10Aの他端側にあたる第2領域36Bとの間を液滴20が移動する期間以上の期間とされる。
Further, the control unit 80 moves the
次いで制御部80は、変性反応期間を経過すると、回転体61を180度回転させて、当該回転体61を反転位置から基準位置に切り替え、図7の(B)に示すように、第2領域36Bに液滴20を移動させる。これにより液滴20に含有する標的核酸は合成段階に移行することになる。
Next, when the denaturation reaction period has elapsed, the control unit 80 rotates the
また制御部80は、回転体61を180度回転し終えた時点(回転体61を停止した)時点から標的核酸の合成反応に要する合成段階の期間として設定された合成反応期間だけ、回転体61を停止させる。これにより液滴20に含有する標的核酸のアニーリング反応および伸長反応が進行する。なお、合成反応期間は、上述の変性期間と同様に、少なくとも第1領域36Aと第2領域36Bとの間を液滴20が移動する期間以上の期間とされる。
The control unit 80 also rotates the
このように制御部80は、回転体61を反転位置と基準位置との交互に切り替えて、第1領域36Aに液滴20を移動させて留める変性段階および第2領域36Bに液滴20を移動させて留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返す。繰り返すべきサイクル数は制御部80に設定され、例えば50回とされる。
In this way, the control unit 80 switches the
≪増幅解析処理≫
増幅解析処理は、熱サイクル処理と同時期に並行して実行される。すなわち、制御部80は、蛍光測定器70に対して合成反応期間ごとに測定指示を与え、当該測定指示結果として蛍光測定器70から与えられる蛍光強度を示すデータを記憶部91に記憶する。
≪Amplification analysis process≫
The amplification analysis process is executed in parallel with the thermal cycle process. That is, the control unit 80 gives a measurement instruction to the
なお、図7の(A)および(B)に示したように、合成反応期間では回転体61が基準位置にあるため、容器10内の液滴20は底壁部10Bに向かって沈降していく。しかしながら、回転体61が基準位置になった直後では、液滴20が底壁部10Bに到達していない場合がある。したがって、制御部80が蛍光測定器70に対して測定指示を与える時期は、回転体61を反転位置から基準位置にまで回転し終えた時点から所定時間経過した後であることが望ましい。特に、基準位置から反転位置に回転させる直前であることが望ましい。
As shown in FIGS. 7A and 7B, since the rotating
また制御部80は、入力部92から入力される命令に応じて、繰り返すべきサイクル数として設定される回数分の蛍光強度を示すデータを記憶部91から読み出し、当該データに基づいてサイクル数に対する蛍光強度の推移を示す増幅曲線を生成する。そして制御部80は、増幅曲線を生成した場合、その増幅曲線に基づいて基準の増幅効率に対する良否を判定し、当該判定結果と増幅曲線との双方またはいずれか一方を適宜表示部93に表示させる。
In addition, the control unit 80 reads data indicating the fluorescence intensity for the number of times set as the number of cycles to be repeated from the
<小括>
以上のとおり、本実施形態の核酸増幅装置50では、容器10に収容されるオイル12内の液滴20に検体およびその検体における標的核酸の増幅に使用される試薬11が含まれている。核酸増幅装置50の制御部80は、この検体が持つ核酸を被覆する核酸被覆体に熱を所定期間与えるようになっている。
<Summary>
As described above, in the nucleic acid amplification device 50 of the present embodiment, the
本実施形態の場合、制御部80は、ヒーター65の挿入穴64に装着された容器10の第1領域36Aを加熱する第1ヒーター65Bと、当該第1領域36Aとは異なる容器10の第2領域36Bを加熱する第2ヒーター65Cの双方に対して核酸被覆体を破壊させる温度を設定して核酸被覆体に熱を所定期間与える。
In the case of the present embodiment, the control unit 80 includes a
これにより容器10に充填されるオイル12に囲まれる液滴20には全周囲から熱が与えられ、当該熱によって液滴20内の検体がもつ核酸被覆体が破壊されて検体の核酸(鋳型核酸)が液滴20内に溶出される。
As a result, heat is applied to the
その後、制御部80は、第1ヒーター65Bに対して変性温度を設定するとともに第2ヒーター65Cに対して合成温度を設定し、回転機構60を制御して熱サイクル処理を実行して液滴20内に溶出された核酸を増幅する。
Thereafter, the control unit 80 sets a denaturation temperature for the
このように本実施形態の核酸増幅装置50は、手技によらず核酸皮膜体を破壊させた後に増幅反応を進行できるようにしたことにより、PCR産物の生成時間を短縮させることができる。 As described above, the nucleic acid amplification device 50 of the present embodiment can shorten the generation time of the PCR product by allowing the amplification reaction to proceed after the nucleic acid film body is destroyed regardless of the procedure.
ところで、検体は、液滴20とその液滴20の比熱よりも小さいオイル12との2重に包含されている。このため、オイル12は水よりも温まり易く、当該オイル12によって液滴20には全周囲から熱が与えられることになる。したがって、緩衝液に検体が入れられた検体溶液に熱が与えられる場合に比べて、短時間で核酸被覆体を破壊させ検体の核酸(鋳型核酸)を溶出させることが可能となる。また、液滴20はオイル12に包含されているため蒸発し難い。したがって、液滴20のサイズをより小さくすることができ、当該サイズを小さくする分だけ短時間で核酸被覆体を破壊させ検体の核酸(鋳型核酸)を溶出させることが可能となる。
By the way, the specimen is included in the double of the
(1−2)第2実施形態
次に、第2実施形態を説明する。ただし、第2実施形態におけるカートリッジおよび核酸増幅装置の構成要素のうち第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(1-2) Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. However, among the components of the cartridge and the nucleic acid amplification device according to the second embodiment, the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate.
===カートリッジ===
図8は、第2実施形態のカートリッジ1の断面を示す図である。図8に示すように、本実施形態のカートリッジ1は、上記第1実施形態の容器10に液滴導入容器90連結することで構成される。
=== Cartridge ===
FIG. 8 is a view showing a cross section of the
液滴導入容器90は、鋳型核酸および試薬11を含む溶液の液滴20を容器10に導入するためのものであり、タンク100、プランジャー110およびチューブ120を有する。
The
タンク100は、検体溶液を入れる部位であり、プランジャー110の開口端部に着脱自在とされる。このタンク100に検体を入れる場合、図9に示すように、プランジャー110から取り外され、当該プランジャー110の開口端部に連通するタンク100の開口101から検体溶液140が入れられる。その後、プランジャー110の開口端部にタンク100が装着される。なお、検体溶液140に含有される検体141は、例えば、ヒトなどから採取された細菌やウイルスである。
The
プランジャー110は、シリンジとして機能するチューブ120内の所定量の液体をチューブ120側の末端から容器10へ押し出す押子であり、筒状部111および棒状部112を有する。
The
筒状部111は、アダプター113を介してタンク100の開口101と連通される部位である。この筒状部111のタンク100側の開口周囲には、当該開口の外側に向かって筒状部111から外側に突出するフランジ状の取付台111Aが形成されている。取付台111Aに装着されるアダプター113が筒状部111の開口に嵌合されることで、当該筒状部111の開口とタンク100の開口とが連通される。なお、筒状部111の取付台111Aは、核酸増幅装置50によって押される押圧部位になっている。
The
筒状部111のチューブ120側の端部は、チューブ120の上シリンジ121の内壁に嵌合しており、当該上シリンジ121の内壁に接しながら上シリンジ121に沿ってスライド自在となっている。なお、プランジャー110の取付台111Aとチューブ120の上縁との間隔が、プランジャー110のスライド長になる。
The end of the
棒状部112は、筒状部111のチューブ120側端部の内壁から突出するリブ114によって支持されている。この棒状部112のチューブ120側の端部は、プランジャー110が押されていない初期状態では、上シリンジ121の内部に位置し、下シリンジ122から離れている(図8の(A))。一方、棒状部112のチューブ120側の端部は、プランジャー110が押された場合、チューブ120の下シリンジ122に挿入され、当該下シリンジ122に内壁に接した状態で下シリンジ122に沿ってスライドする(図8の(B))。
The rod-shaped
棒状部112のチューブ120側の先端にはシール112Aが形成されており、当該シール112Aによってチューブ120内の液体がプランジャー110へ逆流することが防止される。なお、シール112Aが下シリンジ122内でスライドした体積相当分だけ、チューブ120内の液体が下流側に押し出される。
A
このようなプランジャー110の内部には緩衝液130が収容されている。プランジャー110の取付台111Aを上にしてカートリッジ1が立てられた場合には、図8の(A)に示すように、タンク100内の検体溶液140に含有される検体141が緩衝液130を沈降する。
A
≪チューブ≫
チューブ120は、上シリンジ121、下シリンジ122およびキャピラリー123を有している。これら上シリンジ121、下シリンジ122およびキャピラリー123部の内径はプランジャー110から容器10に向かって段階的に小さくなっており、各部内には緩衝液130が充填される。
≪Tube≫
The
上シリンジ121は、プランジャー110の筒状部111に対するシリンジとして機能する筒状部位であり、当該上シリンジ121の内壁には、上述したようにプランジャー110の筒状部111がスライド自在に接している。
The
下シリンジ122は、プランジャー110の棒状部112に対するシリンジとして機能する筒状部位であり、当該下シリンジ122の内壁には、上述したようにプランジャー110の棒状部112のシール112Aがスライド自在に嵌合される。
The
キャピラリー123は、複数種類の液体を有する細管部位である。このキャピラリー123の容器10側の端部は容器10に挿入され、当該挿入部分の先端はテーパー状に細くなっている。すなわち、キャピラリー123の末端の内径(キャピラリー123の開口径)は、当該末端以外のキャピラリー123の内径よりも小さくなっている。
The capillary 123 is a narrow tube part having a plurality of types of liquids. The end of the capillary 123 on the
このキャピラリー123内には反応液プラグ150が配置される。「プラグ」とは、キャピラリー123内において特定の一区画を占める液体を意味し、図8の例では柱状に保持されている。プラグの中には気泡がないことが好ましい。
A
反応液プラグ150には、標的核酸の増幅反応に使用される試薬11が含有される。上記第1実施形態の場合、試薬11は、容器10の底壁部10Bに凍結乾燥状態で配置された。これに対し、本実施形態の場合、試薬11は、容器10に配置されるのではなく、当該容器10に連結される液滴導入容器90のキャピラリー123にプラグ状態で配置される。この試薬11は、タンク100から緩衝液130を介して沈降して反応液プラグ150に留まる検体溶液140中の検体141と混合される。
The
このようなチューブ120の外壁面には、核酸増幅装置の所定部位にカートリッジ1を装着するための固定爪124およびガイド板125が形成される。
On such an outer wall surface of the
≪容器≫
本実施形態における容器10のキャップ10Cは、オイル受容部131および段差部132によって構成される。オイル受容部131は、筒状の部位であり、当該オイル受容部131の下流側に位置する容器10に充填されるオイル12を受容するリザーバーとして機能する。オイル受容部131の内壁と、チューブ120のキャピラリー123の外壁との間には隙間があり、この隙間が、容器10から溢れるオイル12を受容するオイル受容空間131Aとなる。オイル受容空間131Aの体積は、プランジャー110のシール112Aがチューブ120の下シリンジ122でスライドする体積よりも大きい。
≪Container≫
The
オイル受容部131の上流側の内壁はチューブ120の環状の凸部と接触することによってシールされる。このシール部分は、オイルの表面張力によってオイルが漏洩しない程度に、通気口が形成される。
The inner wall on the upstream side of the
段差部132は、オイル受容部131の下流側に設けられた段差のある部位である。段差部132の下流部の内径は、オイル受容部131の内径よりも小さい。段差部132の内壁は、チューブ120のキャピラリー123の下流側の外壁と接触している。段差部132の内壁とチューブ120の外壁が接触することによってシールされる。このシール部分は、容器10のオイル12がオイル受容空間131Aへ流れることを許容しつつ、その流れに抵抗する。
The
上述したように、プランジャー110が押されていない初期状態では、当該プランジャー110の棒状部112がチューブ120の上シリンジ121の内部に位置している(図8の(A)参照)。このため、チューブ120内の液体が容器10に押し出されることはない。なお、この初期状態では、オイル12の界面は、オイル受容空間131Aの比較的下流側に位置している(図8の(A)参照)。
As described above, in the initial state where the
一方、プランジャー110が押されると、当該プランジャー110の棒状部112がチューブ120の下シリンジ122内にスライドするため(図8の(B)参照)、チューブ120内の液体が容器10に押し出される。
On the other hand, when the
具体的には、まず、チューブ120の反応液プラグ150がチューブ120から容器10に流入する。この容器10の側壁部10Aの内径がキャピラリー123の内径よりも大きいため、チューブ120内で柱状の反応液プラグ150は、容器10のオイル中で液滴20となる。この液滴20は、オイル12よりも比重が大きいため、当該液滴20の流路となる容器10の側壁部10Aを沈降する。
Specifically, first, the
===核酸増幅装置===
図10は、第2実施形態のカートリッジが装着された様子を示す図である。図11は、第2実施形態のカートリッジが装着された回転機構の様子を示す図である。図10および図11に示すように、本実施形態の核酸増幅装置50では、挿入穴64の開口脇に互いに対向して固定部160が新たに設けられる。この固定部160には、本実施形態のカートリッジ1におけるガイド板125を前後方向に拘束しながら挿入穴64にカートリッジ1を案内するガイドレール161が設けられている。
=== Nucleic Acid Amplifier ===
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the cartridge according to the second embodiment is mounted. FIG. 11 is a diagram illustrating a state of the rotation mechanism to which the cartridge according to the second embodiment is mounted. As shown in FIG. 10 and FIG. 11, in the nucleic acid amplification device 50 of the present embodiment, a fixing
このガイドレール161によって案内されるカートリッジ1の容器10が挿入穴64に挿入されると、当該カートリッジ1の固定爪124(図8)が固定部160のノッチ部位に引っ掛かることによって、カートリッジ1が装着される。
When the
このようにしてカートリッジ1が装着された場合、そのカートリッジ1におけるプランジャー110の取付台111Aがロッド171によって押圧される。このロッド171はロッド駆動部172を介して制御部80によって制御される。なお、このロッド171が取付台111Aを押す方向は、上下方向ではなく、上下方向に対して45度傾いている。このため、当該ロッド171によってプランジャー110が押される場合、回転体61が45度回転され、カートリッジ1の長手方向がロッド82の移動方向に合わせられる。
When the
また本実施形態の核酸増幅装置50では、カートリッジ1が固定部160に装着された場合にそのカートリッジ1の反応液プラグ150を囲む第3ヒーター170がヒーター65へ新たに設けられる。
Further, in the nucleic acid amplification device 50 of the present embodiment, when the
この第3ヒーター170は、反応液プラグ150を含む領域を加熱する。この加熱の温度は核酸被覆体を破壊させる温度とされ、第1実施形態と同様に制御部80によって50〜110℃に設定される。すなわち、上記第1実施形態では、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65が、鋳型核酸の変性反応と合成反応とを進行させるヒーターのみならず核酸被覆体を破壊させるためのヒーターとしても用いられた。これに対し本実施形態では、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65が、鋳型核酸の変性反応と合成反応とを進行させる専用のヒーターとされる。また第3ヒーター170が、核酸被覆体を破壊させるため専用のヒーターとされる。
The
制御部80は、例えば、固定部160の所定部位に設けられる図示しないセンサに基づいてカートリッジ1が装着されたことを検知した以降に、第3ヒーター170に対して核酸被覆体を破壊させる温度を設定して核酸被覆体に熱を所定期間与える。これにより、タンク100から緩衝液130を介して沈降して反応液プラグ150に留まる検体141の核酸被覆体は破壊され、当該検体141の核酸(鋳型核酸)が反応液プラグ150内に溶出される。このため、反応液プラグ150では鋳型核酸および試薬11が含有されることになる。
For example, after detecting that the
次いで、制御部80は、カートリッジ1の長手方向がロッド82の移動方向に合うように回転体61を45度回転させる。その後、制御部80は、ロッド駆動部172を介してロッド171を制御し、固定部160に固定されたカートリッジ1のプランジャー110の取付台111Aをロッド171で押圧する。これにより、反応液プラグ150が容器10に押し出され、鋳型核酸および試薬11を含む溶液の液滴20が容器10に導入にされる。
Next, the control unit 80 rotates the
次いで、制御部80は、第1ヒーター65Bに対して変性温度を設定するとともに第2ヒーター65Cに対して合成温度を設定し、回転機構60を制御して熱サイクル処理を実行して液滴20内に溶出された核酸を増幅する。なお、第1ヒーター65Bに対して変性温度を設定するとともに第2ヒーター65Cに対して合成温度を設定する時期は、第3ヒーター170に対して核酸被覆体を破壊させる温度を設定する以前であってもよい。
Next, the control unit 80 sets the denaturation temperature for the
<小括>
以上のとおり、本実施形態の核酸増幅装置50では、鋳型核酸および試薬11を含む溶液の液滴20を導入するための液滴導入容器90が容器10に連結され、当該液滴導入容器90の所定部位を加熱する第3ヒーター170が設けられる。そして、制御部80は、第3ヒーター170を駆動して核酸被覆体に熱を所定期間与えた後、回転機構60を制御する。
<Summary>
As described above, in the nucleic acid amplification device 50 of the present embodiment, the
このように第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65とは別に設けられた第3ヒーター170によって核酸被覆体を破壊させた場合であっても上記第1実施形態と同様に、手技によらず核酸皮膜体を破壊させた後に増幅反応を進行できるため、PCR産物の生成時間を短縮させることができる。
In this way, even when the nucleic acid coating is destroyed by the
また、第3ヒーター170が核酸被覆体を破壊させるため専用のヒーターとされるため、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65に対して設定すべき温度を切り替えることが回避される。したがって、ヒーターの切り替え時点からそのヒーターが目的の温度になるまでの時間がなくなり、その分だけPCR産物の生成時間を短縮させることができる。
In addition, since the
(2)変形例
また上記実施形態では、液滴20の比重がオイル12の比重よりも大きくされた。しかしながら、液滴20の比重がオイル12の比重よりも小さくされていてもよい。このようにしても上記実施形態と同様の効果を奏する。
(2) Modifications In the above embodiment, the specific gravity of the
上記実施形態では、容器10の側壁部10Aは円筒状とされ、当該容器10の底壁部10Bは中空半球状とされた。しかしながら、容器10の形状は種々の形状とすることができる。
In the above embodiment, the
また上記第1実施形態では、容器10に対してキャップ10Cが着脱自在とされ、当該容器10からキャップ10Cが取り外された状態で鋳型核酸溶液が導入された。しかしながら、容器10に対してキャップ10Cが固定され、当該キャップ10Cに貫通される針を介して鋳型核酸溶液が導入されてもよい。なお、キャップ10Cは容器10と一体に形成されていてもよい。
In the first embodiment, the
また上記第1実施形態では、キャップ10Cのシール部位SPが円柱状とされた。しかしながら、シール部位SPにおいて容器10の底壁部10Bに対向する部分に半球状や円錐状の窪みが形成されていてもよい。この窪みが、容器10の側壁部10Aから離れるほど先細りとなる場合、液滴20を定位置に静止させることができるため、より同じ条件で液滴20を加熱させることが可能となる。なお、容器10の底壁部10Bが、当該容器10の側壁部10Aから離れるほど先細りとなっていてもよい。
In the first embodiment, the seal part SP of the
また上記第1実施形態では、核酸被覆膜を破壊させる温度に設定した第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cを駆動してから停止させるまでの核酸溶出処理時に、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cの双方が駆動された。しかしながら、第1ヒーター65Bまたは第2ヒーター65Cの一方だけが駆動されてもよい。
ただし、核酸被覆膜を破壊させる温度に設定した第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cを駆動してから停止させるまでの核酸溶出処理時における回転体61は基準位置に位置し、液滴20は自重により沈降して第2領域36Bに留まっている(図7の(B))。このため、核酸溶出処理時にオイル12をより早く加熱する観点では、第2ヒーター65Cを駆動するほうが好ましい。
In the first embodiment, the
However, the
また上記第1実施形態では、核酸被覆膜を破壊させる温度に設定した第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cを駆動してから停止させるまでの核酸溶出処理時に、当該核酸被覆膜に対して熱が所定期間与えられた。上記第2実施形態では、核酸被覆膜を破壊させる温度に設定した第3ヒーター170を駆動してから停止させるまでの核酸溶出処理時に、当該核酸被覆膜に対して熱が所定期間与えられた。しかしながら、核酸被覆膜に対して熱とともに振動が与えられてもよい。
核酸被覆膜に対して振動を与える場合、例えば、制御部80が、基準位置と反転位置とに液滴20が交互に移動するよう回転機構60を制御し、核酸被覆膜に対して振動を与える。別例として、制御部80が、基準位置とその基準位置から所定角度だけ反転位置の方向へずれた位置とに液滴20が交互に移動するよう回転機構60を制御し、核酸被覆膜に対して振動を与える。
さらに別例として、機械振動や音波振動を発する1または2以上の振動源を回転体61またはヒーター65に設け、当該振動源を核酸溶出処理時に制御部80が駆動させて核酸被覆膜に対して振動を与える。
このように、核酸溶出処理時に核酸被覆膜に対して熱とともに振動が与えられた場合、当該振動が与えられない場合に比べて、単位検体数あたりに核酸皮膜体から溶出される鋳型核酸数の割合を高めることができ、この結果、増幅効率を向上させることができる。
なお、制御部80が、核酸被覆体に熱を与えている所定期間に液滴20が移動するように回転機構60を制御する場合、当該液滴20を移動させるための振動源を別途設ける場合に比べて、当該振動源を省略できる分だけ小型化も可能となる。
ところで、検体の種類に応じて、核酸被覆膜に対して与えるべき振動量が切り替えられてもよい。振動量は、単位時間あたりの振動の大きさまたは振動数などである。
例えば、制御部80は、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bから命令を受けた場合には、グラム陽性菌用となる第1の処理開始ボタン92Aから命令を受けた場合に比べて、単位時間あたりの振動の大きさまたは振動数を小さくする。また、制御部80は、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bから命令を受けた場合には、ウイルス用となる第3の処理開始ボタン92Cから命令を受けた場合に比べて、単位時間あたりの振動の大きさまたは振動数を大きくする。
また、検体の種類に応じて、核酸被覆膜に対して与えるべき熱と振動とが選択的に切り替えられてもよい。
例えば、制御部80は、ウイルス用となる第3の処理開始ボタン92Cから命令を受けた場合には、液滴20に対して熱を与える。一方、制御部80は、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bから命令を受けた場合には、液滴20に対して振動を与える。他方、制御部80は、グラム陽性菌用となる第1の処理開始ボタン92Aから命令を受けた場合には、液滴20に対して熱および振動を与える。
さらに、検体の種類に応じて、核酸被覆膜に対して与えるべき熱または振動の期間が切り替えられてもよい。
例えば、制御部80は、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bから命令を受けた場合には、グラム陽性菌用となる第1の処理開始ボタン92Aから命令を受けた場合に比べて、液滴20に対して与えるべき熱または振動の期間を短くする。また、制御部80は、グラム陰性菌用となる第2の処理開始ボタン92Bから命令を受けた場合には、ウイルス用となる第3の処理開始ボタン92Cから命令を受けた場合に比べて、液滴20に対して与えるべき熱または振動の期間を長くする。
このようにして検体の種類に応じた切り替えが適用される場合、検体の種類に応じて核酸被覆体の厚さまたは硬さが異なっていても、当該核酸被覆体に包まれる核酸に対する損傷を抑制しつつも核酸被覆体を破壊することが可能となる。
In the first embodiment, the nucleic acid coating film is subjected to the nucleic acid elution process from when the
When vibration is applied to the nucleic acid coating film, for example, the control unit 80 controls the
As another example, one or two or more vibration sources that generate mechanical vibrations or sonic vibrations are provided in the
As described above, when vibration is applied to the nucleic acid coating film together with heat during the nucleic acid elution process, the number of template nucleic acids eluted from the nucleic acid film per unit sample is larger than when vibration is not applied. As a result, amplification efficiency can be improved.
When the control unit 80 controls the
By the way, the amount of vibration to be applied to the nucleic acid coating film may be switched according to the type of specimen. The amount of vibration is the magnitude or frequency of vibration per unit time.
For example, when the control unit 80 receives a command from the second process start button 92B for gram-negative bacteria, the control unit 80 compares with a command received from the first
Further, heat and vibration to be applied to the nucleic acid coating film may be selectively switched according to the type of specimen.
For example, when receiving a command from the third process start button 92C for virus, the control unit 80 gives heat to the
Furthermore, the period of heat or vibration to be applied to the nucleic acid coating film may be switched according to the type of specimen.
For example, when the control unit 80 receives a command from the second process start button 92B for gram-negative bacteria, the control unit 80 compares with a command received from the first
In this way, when switching according to the type of specimen is applied, even if the thickness or hardness of the nucleic acid coating varies depending on the type of specimen, damage to the nucleic acid wrapped in the nucleic acid coating is suppressed. However, the nucleic acid coating can be destroyed.
また上記実施形態では、試薬11に界面活性剤が含まれていなかった。しかしながら、核酸被覆体の破壊をアシストする目的で、試薬11に界面活性剤が含まれていてもよい。試薬11に界面活性剤を含ませる場合、例えば、当該界面活性剤を試薬11とともに凍結乾燥させた状態で容器10内に固定する、あるいは、当該界面活性剤を試薬11とともに反応液プラグ150に含有させることで実現可能である。
界面活性剤が試薬11に含まれた場合、当該界面活性剤が与えられない場合に比べて、単位検体数あたりの核酸皮膜体から溶出される鋳型核酸数の割合を高めることができ、この結果、増幅効率を向上させることができる。
なお、界面活性剤としては、一般に細胞などからの核酸溶出に使用されるものであれば特に限定されない。具体例として、Triton−Xなどのトリトン系界面活性剤、Tween20などの非イオン性界面活性剤、N‐ラウロイルサルコシンナトリウム(SDS)などの陰イオン性界面活性剤が挙げられる。
In the above embodiment, the surfactant is not included in the
When the surfactant is included in the
The surfactant is not particularly limited as long as it is generally used for elution of nucleic acid from cells or the like. Specific examples include Triton-based surfactants such as Triton-X, nonionic surfactants such as
また上記実施形態では、制御部80が、第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65C、もしくは、第3ヒーター170に対して設定すべき温度(被覆体を破壊させる温度)を、検体の種類に応じて切り替えた。しかしながら、この温度(被覆体を破壊させる温度)は、検体の種類に応じて切り替えられなくてもよい。
例えば、処理開始ボタンが省略され、制御部80が、核酸溶出処理を実行すべき命令を入力部92から受けた場合に、単位期間ごとに第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65C、もしくは、第3ヒーター170の温度(被覆体を破壊させる温度)を切り替える。このようにしても上記実施形態と同様に、検体の種類が未知であったとしても、当該検体が有する核酸被覆体を加熱により破壊させることができる。
要するに、制御部80が核酸被覆体を破壊させる温度を所定の温度範囲(50℃〜110℃)内で切り替えれば、未知の検体が有する核酸被覆体を加熱により破壊させることができる。
なお、検体の種類に応じて、該核酸被覆体に対して与えるべき振動量を切り替える場合が上述されたが、当該振動量についても、検体の種類に応じて切り替えることなく、単位期間ごとに切り替えることが可能である。
また、検体の種類に応じて、該核酸被覆体に対して与えるべき熱と振動とを選択的に切り替える場合が上述されたが、当該熱と振動との選択についても、検体の種類に応じて切り替えることなく、単位期間ごとに切り替えることが可能である。
さらに、検体の種類に応じて、該核酸被覆体に対して与えるべき熱または振動の期間を切り替える場合が上述されたが、当該期間についても、検体の種類に応じて切り替えることなく、単位期間ごとに切り替えることが可能である。
In the above embodiment, the control unit 80 sets the temperature (temperature at which the covering is destroyed) to be set for the
For example, when the process start button is omitted and the control unit 80 receives a command to execute the nucleic acid elution process from the
In short, if the control unit 80 switches the temperature at which the nucleic acid coating is destroyed within a predetermined temperature range (50 ° C. to 110 ° C.), the nucleic acid coating of an unknown specimen can be destroyed by heating.
In addition, although the case where the amount of vibration to be applied to the nucleic acid covering is switched according to the type of specimen has been described above, the amount of vibration is also switched for each unit period without switching according to the type of specimen. It is possible.
In addition, the case where the heat and vibration to be applied to the nucleic acid covering body are selectively switched according to the type of the specimen has been described above, but the selection of the heat and vibration is also dependent on the type of specimen. It is possible to switch every unit period without switching.
Furthermore, although the case where the period of heat or vibration to be applied to the nucleic acid coating is switched according to the type of specimen has been described above, the period is also changed for each unit period without switching according to the type of specimen. It is possible to switch to.
また上記実施形態では、変性反応期間および合成反応期間の始期が回転体61を180度回転し終えた(回転体61を停止した)時点とされたが、当該回転体61を180度回転し始める時点とされてもよい。
In the above embodiment, the start of the denaturation reaction period and the synthesis reaction period is the time when the
また上記実施形態では、容器10内の液滴20を第1領域36Aと第2領域36Bとに移動させる移動機構として回転機構60が採用された。しかしながら、容器10において標的核酸の変性温度にされる第1領域36Aと、その第1領域36Aとは異なる領域であって標的核酸の合成温度にされる第2領域36Bとに液滴20を交互に移動させる機構であれば、上記回転機構60以外の種々の移動機構を適用することが可能である。
In the above embodiment, the rotating
また上記実施形態では、容器10内で液滴20を移動させるべき領域として、標的核酸の変性温度にされる第1領域36Aと、その第1領域36Aとは異なる領域であって標的核酸の合成温度にされる第2領域36Bとが配置された。しかしながら、例えば特願2014−107844号に記載されているように3つの領域が配置されていてもよい。すなわち、第1領域36Aとして、標的核酸の変性温度にされる領域が配置される。また、第2領域36Bとして、互いに異なる2つ領域が配置され、一方の領域は標的核酸の合成反応におけるアニーリング反応が進行する温度として設定されるアニーリング温度にされ、他方の領域は標的核酸の伸長反応が進行する温度として設定される伸長温度にされる。このように、サイクルにおける温度変化が変性段階および合成段階の2段階とされる上記実施形態の場合に限らず、変性段階、アニーリング段階および伸長段階の3段階とされる場合であっても、容器内で液滴20を移動させることができる。なお、サイクルにおける温度変化が3段階とされる場合であっても、回転機構以外の種々の移動機構を適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the region to which the
上記実施形態では、少なくとも第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cを備えた核酸増幅装置50が適用された。しかしながら、容器10の内部に温度勾配を形成できるのであれば、上記実施形態の核酸増幅装置50以外の核酸増幅装置が適用されてもよい。例えば、高温側ヒーターのみが備えられていてもよく、第2ヒーター65Cが冷却器に変更されてもよい。あるいは、回転体61の外部に第1ヒーター65Bおよび第2ヒーター65Cが備えられていてもよい。あるいは、第1ヒーター65Bを設ける部位と、第2ヒーター65Cを設ける部位とが逆にされてもよい。
In the above embodiment, the nucleic acid amplification device 50 including at least the
また上記実施形態では、蛍光測定器70が備えられたが省略されていてもよい。蛍光測定器70を省略する場合、核酸の増幅を定量することができないが、当該核酸を増幅させることは可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
1・・・カートリッジ、10・・・容器、10A・・・側壁部、10B・・・底壁部、10C・・・キャップ、11・・・試薬、12・・・オイル、20・・・液滴、50・・・核酸増幅装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記装着部に前記容器が装着された場合に、前記容器の姿勢を変化させて前記液滴を前記容器の第1領域から前記第1領域とは異なる前記容器の第2領域、および、前記第2領域から前記第1領域に移動させる移動機構と、
ヒーターと、
前記ヒーターおよび前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記鋳型核酸を被覆する核酸被覆体を破壊させるために設定された温度で所定期間熱を与えた後、前記液滴を標的核酸の変性温度に設定された前記第1領域に留める変性段階および前記液滴を前記標的核酸の合性温度に設定された前記第2領域に留める合成段階を経るサイクルを複数回繰り返すように、前記移動機構を制御する、
ことを特徴とする核酸増幅装置。 A mounting part capable of mounting a container having a channel through which a droplet containing a template nucleic acid moves; and
When the container is mounted on the mounting portion, the posture of the container is changed so that the liquid droplets are changed from the first region of the container to the second region of the container different from the first region, and the first A moving mechanism for moving from two areas to the first area;
A heater,
A controller for controlling the heater and the moving mechanism;
With
The controller applies heat for a predetermined period at a temperature set to destroy the nucleic acid coating that coats the template nucleic acid, and then drops the droplet into the first region set at the target nucleic acid denaturation temperature. Controlling the transfer mechanism to repeat a plurality of cycles through a denaturation step that retains and a synthesis step that retains the droplet in the second region set at the integrity temperature of the target nucleic acid;
A nucleic acid amplification device.
を備え、
前記制御部は、前記第1ヒーターおよび前記第2ヒーターの少なくとも一方に対して前記核酸被覆体を破壊させる温度に設定して前記核酸被覆体に熱を所定期間与えた後、前記第1ヒーターに対して前記変性温度を設定するとともに前記第2ヒーターに対して前記合成温度を設定し前記移動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸増幅装置。 The heater includes a first heater that heats the first region, a second heater that heats the second region,
With
The controller sets a temperature at which at least one of the first heater and the second heater destroys the nucleic acid coating, and applies heat to the nucleic acid coating for a predetermined period of time, and then applies the heat to the first heater. And setting the denaturation temperature for the second heater and setting the synthesis temperature to control the moving mechanism,
The nucleic acid amplification device according to claim 1.
前記ヒーターは、前記標的核酸の変性温度に前記第1領域を加熱する第1ヒーターと、前記標的核酸の合成温度に前記第2領域を加熱する第2ヒーターと、前記液滴導入容器の所定部位を加熱する第3ヒーターと、
を備え、
前記制御部は、前記第3ヒーターを駆動して前記核酸被覆体に熱を所定期間与えた後、前記移動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸増幅装置。 A droplet introduction container for introducing the template nucleic acid and the droplet into the container is connected to the container;
The heater includes a first heater that heats the first region to a denaturation temperature of the target nucleic acid, a second heater that heats the second region to a synthesis temperature of the target nucleic acid, and a predetermined portion of the droplet introduction container. A third heater for heating
With
The controller controls the movement mechanism after driving the third heater and applying heat to the nucleic acid coating for a predetermined period.
The nucleic acid amplification device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれか1項に記載の核酸増幅装置。 The control unit can switch the temperature set to destroy the nucleic acid coating within a predetermined temperature range,
The nucleic acid amplification device according to any one of claims 1 to 3, wherein
ことを特徴とする請求項4に記載の核酸増幅装置。 The predetermined temperature range is 50 ° C to 110 ° C.
The nucleic acid amplification device according to claim 4, wherein
ことを特徴とする請求項4、または5に記載の核酸増幅装置。 The control unit switches the temperature at which the nucleic acid coating is destroyed according to the type of specimen,
The nucleic acid amplification apparatus according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項4、または5に記載の核酸増幅装置。 The controller switches the temperature at which the nucleic acid coating is destroyed every unit time.
The nucleic acid amplification apparatus according to claim 4 or 5, wherein
ことを特徴とする請求項1〜請求項7いずれか1項に記載の核酸増幅装置。 The control unit controls the moving mechanism so that the droplet moves during the predetermined period in which heat is applied to the nucleic acid coating.
The nucleic acid amplification device according to any one of claims 1 to 7, wherein
ことを特徴とする請求項1〜請求項8いずれか1項に記載の核酸増幅装置。 The droplet contains a surfactant,
The nucleic acid amplification apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the nucleic acid amplification apparatus is characterized in that
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CN113713748A (en) * | 2021-08-16 | 2021-11-30 | 通用生物(安徽)股份有限公司 | Automatic liquid preparation synthesizer for medicinal nucleic acid |
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