CN104673621A - 核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒 - Google Patents

核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒 Download PDF

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Abstract

本发明提供核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒。该核酸扩增反应用容器包含冷冻干燥的核酸扩增反应试剂、油以及收容上述核酸扩增反应试剂和上述油的容器,且上述核酸扩增反应试剂被保持在上述油中,并且,使用该核酸扩增反应用容器构成核酸扩增反应用筒和核酸扩增反应用筒试剂盒。

Description

核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒
技术领域
本发明涉及核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒。
背景技术
近年来,由于基因利用技术的发展,基因诊断、基因治疗等利用基因的医疗备受注目。另外在农业和畜牧业领域也开发了很多使用基因鉴别品种、改良品种的方法。作为利用基因的技术,PCR(PolymeraseChain Reaction:聚合酶链式反应)等技术已广泛普及。如今,PCR在生物体的信息解析中成为了必不可少的技术。PCR是通过对含有作为扩增对象的核酸(靶核酸)和试剂的溶液(反应液)实施热循环以扩增靶核酸的方法。作为PCR的热循环,普遍的是以2个梯度或3个梯度的温度实施热循环的方法。
另一方面,现状是医疗领域中以流行性感冒为代表的感染症的诊断使用免疫层析试剂盒等简易检查试剂盒为主流。但是这样的简易检查中,有时精度不够,希望将能够期待更高检查精度的PCR用于感染症的诊断。另外,医疗机构的普通门诊患者等由于诊察的时间受限的关系,所以将检查所需的时间限制在短时间内。因此,现状是例如流行性感冒的检查中,牺牲检查的精度,通过简易的免疫层析试剂盒等的检查而实现短时间化。
鉴于上述情况,医疗领域中,为了实现利用能够期待更高精度的PCR进行检查,必须缩短反应所需时间。作为用于短时间内进行PCR的反应的装置,例如专利文献1中,公开了一种生物体试样反应装置,其通过使填充有反应液和不与反应液混和且比重小于反应液的液体的生物体试样反应用芯片(chip)在水平方向的旋转轴的周围旋转,从而使反应液移动而实施热循环(专利文献1)。另外,作为PCR的一种方法,公开了利用磁性珠的方法(专利文献2)或使用磁性珠作为液滴的移动机构,通过使液滴在基板上的温度变化区域移动而进行PCR的热循环的方法(专利文献3)等。
专利文献1:日本特开2009-136250号公报
专利文献2:日本特开2009-207459号公报
专利文献3:日本特开2008-012490号公报
发明内容
本发明的目的在于提供核酸扩增反应用容器、核酸扩增反应用筒及核酸扩增反应用筒试剂盒。
本发明涉及的一个实施方式是核酸扩增反应用容器,其包含冷冻干燥的核酸扩增反应试剂、油以及收容上述核酸扩增反应试剂和上述油的容器,其中,上述核酸扩增反应试剂被保持在油中。上述油可以被脱水处理。上述冷冻干燥的核酸扩增反应试剂优选为饼状。上述冷冻干燥的核酸扩增反应试剂优选为具有直径20μm以下的孔的多孔质。上述核酸扩增反应试剂可以含有DNA聚合酶和dNTP,可以含有核酸扩增反应用引物,可以含有逆转录酶。另外,上述核酸扩增反应试剂和上述核酸扩增反应用油可以被固体蜡隔开。
本发明涉及的另一个实施方式是核酸扩增反应用筒,具有长边方向,具备管和核酸扩增反应用容器,所述管在内部依次具备由油构成的第1塞子、由与油发生相分离且清洗结合有核酸的微粒的第1清洗液构成的第2塞子、由油构成的第3塞子、由与油发生相分离且从上述结合有核酸的微粒溶出上述核酸的溶出液构成的第4塞子、以及由油构成的第5塞子;所述核酸扩增反应用容器与上述管的配置上述第5塞子侧连通且包含油,其中,与油不溶的冷冻干燥的核酸扩增反应试剂被保持在上述核酸扩增反应用容器所含的上述油中。上述核酸扩增反应试剂优选配置在上述核酸扩增反应用容器的与上述管连通侧的相反侧的端部。上述核酸扩增反应用容器的与上述管连通侧的相反侧的端部优选为锥状。上述油的比重优选小于上述溶出液的比重,上述核酸扩增反应用容器所含的上述油的粘度优选为50cs以下。上述核酸扩增反应用筒可以具备挤压机构,其安装于上述管的配置第1塞子侧的开口部,从上述管的配置第5塞子侧向上述核酸扩增反应用容器推出液体。上述管的配置第5塞子侧的前端可以与保持在上述核酸扩增反应用容器中的油相接。上述核酸扩增反应用容器中的油可以被脱水处理。上述核酸扩增反应试剂可以含有DNA聚合酶和dNTP。上述核酸扩增反应试剂可以含有核酸扩增反应用引物,或者上述溶出液可以含有核酸扩增反应用引物。上述核酸扩增反应试剂可以含有逆转录酶。上述核酸扩增反应试剂和油可以被固体蜡隔开。此外,用于使上述核酸扩增反应试剂冷冻干燥的核酸扩增反应试剂溶液的量可以比上述溶出液的溶液量少。
本发明涉及的另一个实施方式是核酸扩增反应用筒试剂盒,具备上述中任一个核酸扩增反应用筒和用于向上述管导入核酸结合性固相载体的罐。上述罐可以包含用于提取核酸的溶解液和上述核酸结合性固相载体。上述罐可以具有开口部,在上述开口部具有可装卸的盖。上述罐的开口部可以以可安装于上述管的第1塞子侧的开口部的方式构成。
附图说明
图1A和图1B是筒1的说明图。
图2A~图2C是筒1的动作说明图。
图3A~图3D是罐3的说明图。
图4是固定爪25以及导板26和安装部62的说明图。
图5A和图5B是PCR容器30的周边的说明图。
图6A是PCR装置50的内部构成的立体图。图6B是PCR装置50的主要构成的侧视图。
图7是PCR装置50的框图。
图8A是旋转体61的说明图。图8B是在旋转体61的安装部62安装了筒1的状态的说明图。
图9A~图9D是安装筒1时的PCR装置50的状态的说明图。
图10是使磁铁71向下方移动时的磁珠7的举动的概念图。
图11A~图11C是核酸溶出处理的说明图。
图12是使磁铁71摆动时的磁珠7的举动的概念图。
图13是表示磁铁71有无摆动的表。
图14A~图14C是液滴形成处理的说明图。
图15A~图15D是热循环处理的说明图。
图16是表示一个实施例中使用的核酸提取用试剂盒及其组装后的装置的图。
图17是表示一个实施例中的实时PCR的结果的图。
图18是表示一个实施例中的核酸扩增溶液的保存稳定性能的比较的结果的图。
图19是在一个实施方式中使冷冻干燥的核酸扩增反应试剂固定于管时的示意图。
图20A~图20C是表示使用图19A中记载的构成使冷冻干燥的核酸扩增反应试剂溶解的方法的示意图。
图21是表示在一个实施例中使用采用图20A~图20C的方法使核酸扩增试剂溶解于溶出液而得的试剂的RT-PCR的结果的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。应予说明,本发明的目的、特征、优点以及其构思,根据本说明书的记载,对于本领域技术人员而言是清楚的,根据本说明书的记载,本领域技术人员能够容易地再现本发明。以下记载的发明的实施方式是表示本发明的优选的实施方式,是为了例示或说明而示出的,本发明不限定于此。在本说明书中公开的本发明的意图和范围内可以基于本说明书的记载进行各种改变和修饰对于本领域技术人员来说是清楚的。
===第1实施方式===
本发明的第1实施方式是核酸扩增反应用容器,其包含冷冻干燥的核酸扩增反应试剂、油以及收容核酸扩增反应试剂和油的容器,其中,核酸扩增反应试剂被保持在油中。优选冷冻干燥的核酸扩增反应试剂与油不溶。
该核酸扩增反应用容器所含的容器没有特别限定,例如,优选能够直接用于PCR装置等核酸扩增设备的0.2mL~1.5mL的小型管。
该容器中,冷冻干燥的核酸扩增反应试剂被保持在油中。核酸扩增反应试剂至少含有DNA聚合酶和dNTP,优选含有核酸扩增反应用引物和/或核酸扩增反应用探针。另外,冷冻干燥的核酸扩增反应试剂可以含有逆转录酶。此时,逆转录用引物可以与核酸扩增反应用引物被分开含有,也可以与核酸扩增反应用引物共用。
DNA聚合酶没有特别限定,优选耐热性的酶、PCR用酶,例如,有Taq聚合酶、Tfi聚合酶、Tth聚合酶、或者它们的改良型等非常多的市售品,优选可执行热启动的DNA聚合酶。另外,逆转录酶也没有特别限定,例如,可使用来自禽成髓细胞瘤病毒(Avian MyeloblastVirus)、Ras相关病毒2型(Ras Associated Virus 2型)、莫洛尼小鼠白血病病毒(Mouse Molony Murine Leukemia Virus)、人类免疫缺陷病毒1型(Human Immunodefficiency Virus1型)的逆转录酶等,优选耐热性的酶。
dNTP、盐的浓度为适合使用的酶的浓度即可,通常,dNTP为10~1000μM,优选为100~500μM,Mg2+为1~100mM,优选为5~10mM,Cl为1~2000mM,优选为200~700mM即可,总离子浓度没有特别限定,可以为高于50mM的浓度,优选为高于100mM的浓度,更优选为高于120mM的浓度,进一步优选为高于150mM的浓度,进一步优选为高于200mM的浓度。上限优选为500mM以下,更优选为300mM以下,进一步优选为200mM以下。引物用寡核苷酸分别使用0.1~10μM,优选使用0.1~1μM。
核酸扩增反应试剂的冷冻干燥以通常采用的方法进行即可,例如,在核酸扩增反应用容器所使用的容器中,向核酸扩增反应用缓冲液中加入1反应份的核酸扩增反应试剂,迅速冷冻,控制成低压,放置规定时间。核酸扩增反应用缓冲液的量没有特别限定,可以为5μL,优选为2.5μL,更优选为1.6μL,缓冲液的量越少,核酸扩增反应试剂越少且坚硬地固定在容器底。迅速冷冻时的温度没有特别限定,优选为-10℃~-160℃,最优选为约-80℃。冷冻干燥的核酸扩增反应试剂优选为海绵状或饼状,里面存在很多气泡驻留的微细孔(气孔)的多孔质,由此,溶解性变好。而且,迅速冷冻使微细孔更小,保存性更好。孔的平均空隙直径(例如,在显微镜下测量截面的孔的直径一定次数,取其平均值)优选为20μm以下。低压时的压力没有特别限定,优选为100mmHg以下,最优选为20mmHg以下。保持在低压的时间也没有特别限定,优选为2-24小时,最优选为8小时左右。此外,用于使核酸扩增反应试剂冷冻干燥的核酸扩增反应试剂溶液的量优选比使核酸扩增反应试剂溶解的水溶液的量少。
这样通过在核酸扩增反应用容器所使用的容器中将核酸扩增反应试剂冷冻干燥,使核酸扩增反应试剂固定于容器底。其后添加油,优选以填满容器的方式添加。由于冷冻干燥的核酸扩增反应试剂怕水,水分存在的状态下,无法长时间稳定保存,所以优选将油预先用硅胶等脱水,优选油的添加在手套箱内等进行。另外,加入油后,优选将容器轻轻离心,除去气泡。
在向冷冻干燥的核酸扩增反应试剂加入油之前,通过加入溶解的蜡,在蜡固化后加入油,能够防止冷冻干燥的核酸扩增反应试剂在油中扩散。在此,蜡是室温下为固体、加热后变成液体的有机物,优选本发明中可使用的蜡具有31℃以上、优选为36℃以上、更优选为41℃以上、进一步优选为46℃以上的熔点、且具有100℃以下、优选为90℃以下、更优选为80℃以下、进一步优选为70℃以下的熔点,由中性脂肪、高级脂肪酸、烃等构成。作为蜡,没有特别限定,例如,除石蜡、微晶蜡等来自石油的蜡,蜜蜡、羊毛蜡、鲸蜡等来自动物的蜡,巴西棕榈蜡、松香蜡、小烛树蜡、木蜡等来自植物的蜡之外,还可使用Elcrysta(注册商标,出光兴产)、Nissan Elector(注册商标,日油株式会社)、Poem(注册商标,Riken Vitamin)、Rikemal(注册商标,Riken Vitamin)、Neo Wax(注册商标,Yasuhara Chemical株式会社)、HI-WAX(注册商标,三井化学)、Silicon Wax(注册商标,Dow Corning Toray)等。
核酸扩增反应用容器所含的容器能够用于PCR装置等的核酸扩增设备时,该具有核酸扩增反应试剂和油的核酸扩增反应用容器能够直接用于核酸扩增反应。具体而言,将含有进行扩增的DNA的适量的纯水或缓冲液以浸泡冷冻干燥的核酸扩增反应试剂的方式添加,开始核酸扩增反应即可。纯水或缓冲液的量可以按盐类等的最终浓度适合核酸扩增反应的方式容易地决定。此外,可以在反应前进行加热处理、振荡处理,使核酸扩增反应试剂充分溶解。
冷冻干燥的核酸扩增反应试剂含有逆转录酶时,可以将含有RNA的适量的纯水或缓冲液以浸泡冷冻干燥的核酸扩增反应试剂的方式添加,此时,能够进行逆转录反应,其后能够进行核酸扩增反应。
在核酸扩增反应用容器中固体蜡覆盖冷冻干燥的核酸扩增反应试剂时,只要加热到蜡溶解的温度,使蜡溶解后,如上述那样添加含有核酸的适量的纯水或缓冲液即可。
===第2实施方式===
首先,对安装于PCR装置50(核酸扩增反应装置)的筒进行说明,其后对本实施方式的PCR装置50的构成·动作进行说明。
<筒1>
图1A和图1B是筒1的说明图。图2A~图2C是筒1的动作说明图。图2A是筒1的初始状态的说明图。图2B是从图2A的状态挤压柱塞10使密封部件12A与下注射筒22接触时的侧视图。图2C是挤压柱塞10后的筒1的说明图。
筒1是进行使核酸从核酸结合的磁珠7溶出的核酸溶出处理的容器,并且是对溶出液47进行用于聚合酶反应的热循环处理的容器。
核酸提取处理在罐3中进行,在通过管20期间被精制。管20的材质没有特别限定,例如,可以为玻璃、塑料等树脂、金属等。尤其是选择透明的玻璃、树脂作为管20的材质,则能够从管20的外部观察内部,所以更优选。另外,如果管20的材质选择透过磁力的物质、非磁性体,则使磁性粒子通过管20时等,通过从管20的外部赋予磁力更容易使磁性粒子移动,所以优选。另外,由于在附近配置加热器(后述的溶出用加热器65A、高温侧加热器65B),所以优选管的材质具有至少100℃以上的耐热性。应予说明,管20的材质可以与罐的材质相同。
管20具有清洗液塞子45、溶出液塞子47和油塞子。由于核酸结合的磁珠7被外部的磁铁吸引,通过使磁铁沿管20在外部移动,能够使磁珠7在管20内移动,通过清洗液塞子45,到达溶出液塞子47。与磁珠7结合的核酸在清洗液塞子45被清洗液清洗,在溶出液塞子47溶出。在此,“塞子”是指在管20内特定的液体占一分区时的液体。例如,在图2A~图2C中将在毛细管23内保持柱状的液体称为“塞子”。应予说明,油与其它的溶液发生相分离(与其它的溶液不混和),因此,由油构成的塞子具有防止其两侧的水溶性的塞子相互混合的功能。优选在塞子中、塞子之间没有气泡、其它的液体,但只要磁珠7能够通过塞子,也可以存在气泡、其它的液体。
油的种类没有特别限定,可以使用矿物油、硅油(2CS硅油等)、植物油等,通过设为更高粘度的油,从而在与上侧的塞子间的界面上,使核酸结合性固相载体移动时能够提高由油引起的“洗刷效果”。由此,从上侧的塞子向由油构成的塞子移动核酸结合性固相载体时,能够将附着于核酸结合性固相载体的水溶性的成分更不易带入油内。
热循环处理在与管20连通的筒1的PCR容器30进行。优选PCR容器30被油填满,管的配置有第5塞子侧的前端与保持在PCR容器30中的油接触。由于溶出液47与该油发生相分离,所以如果溶出液塞子47被从管20向PCR容器30中推出则成为液滴状,另外,由于比油的比重大,所以成为液滴状的溶出液47沉降。在此,油的粘性没有特别限定,优选为90cs以下,更优选为70cs以下,进一步优选为50cs以下,进一步优选为30cs以下,像这样越小越好,由此,溶解液能够顺利地沉降。另外,PCR容器30具有固定在与管20连通侧相反的一侧的端部,例如容器内的底部的冷冻干燥的核酸扩增反应试剂。在PCR容器30内沉降的溶出液47与冷冻干燥的核酸扩增反应试剂接触,使核酸扩增反应试剂溶解。另一方面,由于外部的加热器在PCR容器30形成高温区域36A和低温区域36B,如果反复使筒1整体与加热器一起上下反转,则液滴状的溶出液47在高温区域36A与低温区域36B之间交替移动,对作为PCR溶液的溶出液47实施2个阶段的温度处理。
PCR容器30的材质没有特别限定,例如,可以为玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,因为在其附近有高温侧加热器65B,所以优选PCR容器30的材质具有至少100℃以上的耐热性。如果PCR容器30的材质选择透明或者半透明的材质,则荧光测定(荧光强度测定)变得容易,因而优选。但是,无需使PCR容器30的全部的区域为透明或者半透明,至少使与荧光测定器55相对的部位(例如PCR容器30的底35A)为透明或者半透明即可。应予说明,PCR容器30的材质可以与罐3、柱塞10的材质相同。应予说明,PCR容器30内的冷冻干燥的核酸扩增反应试剂的制作方法基于第1实施方式。优选与管20连通侧相反的一侧的端部为锥状,例如,优选为越靠近前端截面积越小的形状。由此,成为液滴状的溶出液47沉降时,能够可靠地到达冷冻干燥的核酸扩增反应试剂。
筒1由罐3和筒主体9构成。在构成筒1的试剂盒中与罐3和筒主体9一起预先准备适配体5。通过介由适配体5将罐3与筒主体9连接而组装成筒1。其中,也可以构成为将罐3直接安装于筒主体9。
在以下的筒1的构成要素的说明中,如图2A所示,以沿长条的筒1的方向为“长边方向”,以罐3侧为“上游侧”,以PCR容器30侧为“下游侧”。应予说明,有时将上游侧仅表示为“上”,将下游侧表示为“下”。
(1)罐
图3A~图3D是罐3的说明图。
在试剂盒预先准备的罐3收容有溶解液41和磁珠7。在罐3的开口安装有可装卸的盖3A(参照图3A)。作为溶解液41,使用5M硫氰酸胍、2%Triton X-100、50mM Tris-HCl(pH7.2)。操作者取下盖3A打开罐3的开口(参照图3B),将附着病毒的棉棒浸入罐3内的溶解液41,采集病毒到溶解液41中(参照图3C)。搅拌罐3内的液体时,可以在图3C的状态振荡罐3,但这样溶解液41容易溢出,因此,如图3D所示,优选将带盖5A的适配体5安装在罐3的开口后振荡罐3。由此罐3内的物质被搅拌,因溶解液41病毒粒子溶解,核酸游离,同时涂覆于磁珠7的二氧化硅吸附核酸。磁珠7相当于核酸结合性固相载体。其后,操作者取下安装于罐3的开口的适配体5的盖5A,介由适配体5将罐3安装于筒主体9(参照图2A)。
罐3由具有挠性的树脂构成,罐3能够膨胀。柱塞10滑动从图2A的状态成为图2B的状态时,通过罐3膨胀,能够抑制管20内的液体的压力过度上升,抑制管20内的液体被推到下游侧。优选以罐3容易膨胀的方式在罐3形成变形部3B。
应予说明,提取·扩增核酸的试料并不局限于病毒,也可以是细胞。细胞的来源没有特别限定,可以是微生物,也可以是高等生物的组织切片、血液等。
应予说明,溶解液41是使作为核酸结合性固相载体的微粒(例如磁性粒子M)吸附核酸的液体。溶解液41只要含有离液物质就没有特别限定,出于破坏细胞膜或使细胞中含有的蛋白质变性的目的,可以含有表面活性剂。作为这种表面活性剂,只要是通常在从细胞等的核酸提取中使用的表面活性剂就没有特别限定,具体而言,可举出Triton-X等的Triton系表面活性剂、Tween20等Tween系表面活性剂这样的非离子性表面活性剂,N‐月桂酰肌氨酸钠钠(SDS)等阴离子性表面活性剂,特别优选以成为0.1~2%的范围的方式使用非离子性表面活性剂。并且,溶解液中优选含有2-巯基乙醇或二硫苏糖醇等还原剂。溶解液41也可以是缓冲液,优选为pH6~8的中性。考虑这些因素,具体而言,优选含有3~7M的胍盐、0~5%的非离子性表面活性剂、0~0.2mM的EDTA、0~0.2M的还原剂等。
离液物质只要是在水溶液中产生离液离子(离子半径大的1价的阴离子),具有增加疏水性分子的水溶性的作用,有助于核酸向固相载体的吸附,就没有特别限定。具体而言,可举出硫氰酸胍、盐酸胍、碘化钠、碘化钾、高氯酸钠等,其中,优选蛋白质变性作用强的硫氰酸胍或盐酸胍。这些离液物质的使用浓度根据各物质而有所不同,例如,使用硫氰酸胍时,优选以3~5.5M的范围使用,使用盐酸胍时,优选使用5M以上。
该溶解液41优选含有醇或乙腈。此时,醇等的浓度没有特别限定,下限可以为10%以上、20%以上、30%以上,最优选为40%以上。上限可以为80%以下、70%以下、60%以下,最优选为50%以下。醇的种类没有特别限定,可例示甲醇、乙醇、丙醇等。通过向溶解液添加醇等,能够提高粒子等吸附核酸的效果,从核酸提取用设备的角度看能够提高核酸的提取效率。
另外,采集试料的器具没有特别限定,可以根据用途选择刮铲、棒、刮刀等代替棉棒。
罐3的内容积没有特别限定,例如,可以为0.1mL~100mL。罐3的材质没有特别限定,例如,可以为玻璃、塑料等树脂、金属等。特别是选择透明的玻璃、树脂作为罐的材质,则能够从罐3的外部观察内部,因而更优选。应予说明,罐3和各管20可以一体成型,也可以是能够装卸的。如果利用橡胶、弹性体、高分子等具有挠性的材料作为罐3的材质,则在罐3安装有盖的状态下使罐3变形,能够对罐3的内部加压。由此,能够从管的前端侧将管20的内容物从管的内部向外部推出。
(2)筒主体
筒主体9具有柱塞10、管20和PCR容器30。
(2-1)柱塞
以下,参照图2A~图2C对柱塞10进行说明。
柱塞10是从作为注射筒发挥功能的管20的下游侧推出液体的可动式的推杆。柱塞10具有将管20内的规定量的液体从管20的末端向PCR容器30推出的功能。另外,柱塞10还具有介由适配体5安装罐3的功能。
柱塞10具有筒状部11和棒状部12。筒状部11设置于罐3侧(上游侧),棒状部12设置于管20侧(下游侧)。棒状部12从筒状部11的下游侧的内壁被板状的2个凸缘13支撑。棒状部12的下游侧从筒状部11向下游侧突出。
筒状部11在上游侧和下游侧开口,筒状部11的内壁成为液体的通路。在筒状部11的上游侧(罐3侧)的开口嵌合适配体5。在试剂盒预先准备的筒主体9的柱塞10上可以安装能够在筒状部11的上游侧的开口可装卸的盖。筒状部11的下游侧的开口位于管20的上注射筒21的内部。从筒状部11的上游侧的开口导入的磁珠7通过筒状部11的内部,穿过凸缘13的表里从筒状部11的下游侧的开口出来,导入到管20的上注射筒21。
筒状部11的下游侧嵌合于管20的上注射筒21的内壁。筒状部11内接于管20的上注射筒21,并且相对于上注射筒21能够在长边方向滑动。
在筒状部11的上游侧的开口的周围形成有安装适配体5的安装台11A。另外,安装台11A也是挤压柱塞10时被挤压的部位。通过挤压安装台11A,从而柱塞10相对于管20滑动,从图2A的状态变为图2C的状态。柱塞10向下游侧移动时,安装台11A接触管20的上缘(参照图2C)。换言之,柱塞10的安装台11A与管20的上缘的间隔成为柱塞10的滑动长度。
棒状部12在初始状态下位于管20的上注射筒21的内部,从下注射筒22分离(参照图2A)。如果柱塞10相对于管20滑动,则棒状部12***到管20的下注射筒22,棒状部12内接于下注射筒22的同时相对于下注射筒22向下游方向滑动(参照图2B和图2C)。
棒状部12的与长边方向正交的截面的形状为圆形状。但是,棒状部12的截面形状只要能够嵌合于管20的下注射筒22的内壁,则可以是圆、椭圆、多边形,没有特别限定。
在棒状部12的下游侧的端部形成有密封部件12A。密封部件12A嵌合于下注射筒22时,防止下游侧的管20内的液体向上注射筒21逆流。并且,柱塞10从图2B的状态被挤压到图2C的状态时,期间与密封部件12A在下注射筒22内滑动的体积相当的管20内的液体从下游侧被推出。
应予说明,密封部件12A在下注射筒22内滑动的体积(管20内的液体从下游侧被推出的量)比管20内的溶出液塞子47和第3油塞子48的总体积多。由此,能够以管20内不残留溶出液47的方式推出管20内的液体。
柱塞10的材质没有特别限定,例如,可以为玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,柱塞10的筒状部11和棒状部12可以是以相同的材质一体地形成,也可以用不同的材质形成。这里,通过用树脂分别成型筒状部11和棒状部12,介由凸缘13接合筒状部11和棒状部12,从而形成柱塞10。
在柱塞10的内部预先收容了油42和第1清洗液43。由于柱塞10内的油42比第1清洗液43的比重小,所以将罐3安装于筒主体9时,如果将柱塞10的安装台11A朝上立起筒主体9,则如图2A所示,在罐3内的液体与筒主体9的第1清洗液43之间配置油42。应予说明,作为油42,使用2CS硅油,作为第1清洗液43,使用8M盐酸胍、0.7%TritonX-100。
应予说明,第1清洗液43只要是与油42和油44混合时均相分离的液体即可。优选第1清洗液43为水或低盐浓度水溶液,为低盐浓度水溶液时,优选为缓冲液。低盐浓度水溶液的盐浓度优选为100mM以下,更优选为50mM以下,最优选为10mM以下。另外,低盐浓度水溶液的下限没有特别限制,优选为0.1mM以上,进一步优选为0.5mM以上,最优选为1mM以上。另外,该溶液可以含有Triton、Tween、SDS等表面活性剂,pH没有特别限定。用于形成缓冲液的盐没有特别限定,优选使用Tris、HEPES、PIPES、磷酸等的盐。并且,优选该清洗液含有不阻碍核酸向载体的吸附、逆转录反应、PCR反应等的量的醇。此时,醇浓度没有特别限定,下限可以50%以上、60%以上,最优选为70%以上。醇浓度的上限可以为90%以下、80%以下,最优选为70%以下。醇的种类没有特别限定,可例示甲醇、乙醇、丙醇、乙腈等。应予说明,从核酸以及核酸吸附的粒子等的清洗这样的观点考虑,只要溶解液或第1清洗液中的至少一方含有醇,就能够提高清洗效果,如果溶解液和第1清洗液正两者都含有醇,则能够进一步提高清洗效果,所以优选。
应予说明,第1清洗液43中可以含有离液剂。例如,第1清洗液43中含有盐酸胍时,能够维持或者强化吸附于粒子等的核酸的吸附的同时清洗粒子等。作为含有盐酸胍时的浓度,例如,可以为3mol/L~10mol/L,优选为5mol/L~8mol/L。如果盐酸胍的浓度是该范围,则能够使吸附于粒子等的核酸更稳定地吸附的同时清洗其他夹杂物等。
(2-2)管
以下,参照图2A~图2C对管20进行说明。
管20是能够使液体在长边方向流通的筒状的形状。管20具有上注射筒21、下注射筒22和毛细管23,各部的内径阶段性不同。
上注射筒21是能够使液体在长边方向流通的筒状的形状。可在上注射筒21的内壁可滑动地内接柱塞10的筒状部11,上注射筒21作为相当于柱塞10的筒状部11的注射筒发挥功能。
下注射筒22是能够使液体在长边方向流通的筒状的形状。柱塞10的棒状部12的密封部件12A能够可滑动地嵌合在下注射筒22的内壁,下注射筒22作为相对于柱塞10的棒状部12的注射筒发挥功能。
毛细管23是能够使液体在长边方向流通的细管状的形状。毛细管23的内径是能够将液体维持成塞子的形状的大小,在此为1.0mm。在毛细管23的末端(管20的下游侧端),与其相比内径变小,在此为0.5mm。毛细管23的末端的内径被设定成比后述的液滴状的溶出液的直径(1.5~2.0mm)小。由此,溶出液塞子47从毛细管23的末端被推出时,能够避免液滴状的溶出液附着于毛细管23的末端,逆流回毛细管23内。
应予说明,毛细管23只要具有在内部具有空腔、能够使液体在长边方向流通的筒状的形状即可,在长边方向可以是弯曲的,但优选为直线状。对于管的内部的空腔,只要液体在管内能够维持塞子的形状,则对其大小、形状没有特别限定。另外,管内的空腔的大小、与长边方向垂直的截面的形状可以沿管的长边方向变化。
对管的外形的垂直于长边方向的截面的形状也没有限定。另外,管的壁厚(从内部的空腔的侧面到外部的表面的长度)也没有特别限定。管为圆筒状时,其内径(与内部的空腔的长边方向垂直的截面的圆的直径)例如可以为0.5mm~2mm。如果管的内径为该范围,则可在广泛的范围的管的材质、液体的种类中容易形成液体的塞子。优选前端变细为锥状,可以为0.2mm~1mm。而且,通过减小毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口径),能够抑制在PCR容器30内液滴化了的溶出液47吸附于毛细管23的开口而不分离。但是,如果过度减小毛细管23的末端的内径,则形成许多小液滴的溶出液47。应予说明,如果对毛细管23的末端以外的部分也与末端同样地进行细径化,则出于确保各塞子的体积的必要性,筒1将会变长,因而不优选。
毛细管23在内部从上游侧依次具备第1油塞子44、清洗液塞子45、第2油塞子46、溶出液塞子47、第3油塞子48。换言之,在水溶性的塞子(清洗液塞子45或溶出液塞子47)的两侧配置有油塞子。
应予说明,位于第1油塞子44上游侧的上注射筒21和下注射筒22中预先收容了油42和清洗液43(参照图2A)。上注射筒21和下注射筒22的内径比毛细管23的内径大,在上注射筒21和下注射筒22中无法将液体(油42和清洗液43)维持成像塞子这样的柱状,但由于第1油塞子44因毛细管23以塞子的形状被保持,所以抑制了构成第1油塞子44的油向上游侧移动。
清洗液塞子45可以由作为第2清洗液的5mM Tris盐酸缓冲液构成,优选为酸性溶液,特别优选为酸性水溶液。含有的酸没有特别限定,优选柠檬酸、乙酸、甘氨酸盐酸盐等的水溶液。可以含有EDTA(乙二胺四乙酸)、表面活性剂(Triton、Tween、SDS等)等,更优选事实上不含有离液物质的溶液。pH的下限优选为1以上,更优选为2以上,进一步优选为3以上,最优选为4以上,上限优选为6以下,进一步优选为5以下,最优选为4以下。通过采用这样的第1清洗液,即使在第2清洗液的上游侧,核酸、核酸吸附的粒子与含有醇的溶液接触,即用含有醇的溶解液提取核酸的情况或用含有醇的清洗液清洗核酸吸附的粒子的情况下,也能够利用第2清洗液高效地清洗核酸吸附的粒子等,且能够防止醇被带入下游,即防止所谓的醇的遗留,能够防止醇对酶反应的阻碍。
清洗液塞子45可以由被油的塞子隔开的多个塞子构成。清洗液塞子45由多个塞子构成时,各塞子的液体可以相同也可以不同。其中,只要至少有1个清洗液的塞子,其它的塞子的液体没有特别限定,优选全部的塞子为清洗液。清洗液塞子45被分割的数目可以考虑例如管20的长度、清洗的对象等适当地设定。此时,优选最为溶出液侧的清洗液为清洗液塞子45中所述的酸性溶液,其它的清洗液优选如第1清洗液43中所述含醇。
溶出液47是使吸附于核酸结合性固相载体的核酸从载体溶出到溶液中,其后,进行逆转录反应和聚合酶反应的液体。因此,溶出液47可以为水、缓冲液,核酸溶出后的溶出液47可预先被制备成直接用于逆转录反应和聚合酶反应的缓冲液溶液。用于形成缓冲液的盐只要不妨碍酶反应,没有特别限定,优选使用Tris、HEPES、PIPES、磷酸等的盐。另外,为了进行逆转录反应,可以含有逆转录酶、dNTP和逆转录酶用引物(寡核苷酸)。并且,作为反应阻碍防止剂,优选含有BSA(牛血清白蛋白)或明胶。溶剂优选为水,更优选乙醇、异丙醇等有机溶剂和事实上不含离液物质的溶剂。
溶出液所含的盐、dNTP的浓度只要考虑冷冻干燥的核酸扩增反应试剂中的dNTP、盐的浓度,最终成为适合使用的酶的浓度即可,通常,dNTP为10~1000μM,优选为100~500μM,Mg2+为1~100mM,优选为5~10mM,Cl为1~2000mM,优选为200~700mM即可,总离子浓度没有特别限定,可以为高于50mM的浓度,优选为高于100mM的浓度,更优选为高于120mM的浓度,进一步优选为高于150mM的浓度,进一步优选为高于200mM的浓度。上限优选为500mM以下,更优选为300mM以下,进一步优选为200mM以下。引物用寡核苷酸分别使用0.1~10μM,优选使用0.1~1μM。BSA或明胶的浓度为1mg/mL以下时,反应阻碍防止效果小,如果为10mg/mL以上,则可能阻碍逆转录反应、其后的酶反应,因此优选为1~10mg/mL。使用明胶时,其来源可例示牛皮、猪皮、牛骨,没有特别限定。明胶难以溶解时,可以加温溶解。
溶出液塞子47的体积没有特别限定,可以用吸附核酸的粒子等的量等为指标适当地设定。例如,粒子等的体积为0.5μL时,溶出液塞子47的体积只要为0.5μL以上就足够充分,优选为0.8μL~5μL,进一步优选为1μL~3μL。如果溶出液塞子47的体积为这些范围,则即使例如核酸结合性固相载体的体积为0.5μL,也能够从载体充分溶出核酸。
毛细管23的下游部被***PCR容器30。由此,通过将管20内的溶出液塞子47从管20推出,能够将溶出液47导入PCR容器30。
通过毛细管23的外壁的环状的凸部与PCR容器30的内壁接触,形成上密封部。另外,通过上密封部的下游侧的毛细管23的外壁与PCR容器30的内壁接触,形成下密封部。上密封部和下密封部在下面阐述。
管20进一步具有固定爪25和导板26。图4是固定爪25以及导板26和安装部62的说明图。
固定爪25是将筒1固定在安装部62的部件。如果筒1***安装部62直到固定爪25卡住,则相对于安装部62筒1被固定在正常的位置。换言之,筒1处于相对于安装部62异常的位置时,固定爪25不会卡在安装部62上。
导板26是将筒1安装于PCR装置50的安装部62时引导筒1的部件。在PCR装置50的安装部62形成有导轨63A,管20的导板26沿导轨63A进行引导的同时筒1***安装部62而被固定。筒1为长条形状,由于筒1一边被导板26引导一边***到安装部62,所以容易地将筒1相对于安装部62固定在正常的位置。
固定爪25和导板26是从毛细管23的左右突出的板状的部件。用磁铁使管20内的磁珠7移动时,使磁铁从板状的固定爪25、导板26的垂直的方向接近。由此,能够使磁铁与管20内的磁珠7的距离接近。但是,只要是使磁铁与管20内的磁珠7的距离接近,固定爪25和导板26也可以是其他形状。
(2-3)PCR容器
图5A和图5B是PCR容器30的周边的说明图。图5A是初始状态的说明图。图5B是挤压柱塞10后的状态的说明图。以下,参照图2A~图2C对PCR容器30进行说明。
PCR容器30是接收从管20推出的液体的容器,并且是具有冷冻干燥的核酸扩增反应试剂,在热循环处理时收容溶出液47的容器。PCR容器相当于核酸扩增反应用容器,其构成基于第1实施方式。
PCR容器30具有密封形成部31和流路形成部35。密封形成部31是***管20的部分,是抑制从流路形成部35溢出的油泄漏到外部的部位。流路形成部35是密封比形成部31的下游侧的部分,是形成液滴状的溶出液47移动的流路的部位。PCR容器30在密封形成部31的上密封部34A和下密封部34B这2个位置相对于管20固定。
密封形成部31具有油接收部32和阶梯部33。
油接收部32是筒状的部位,作为接收从流路形成部35溢出的油的腔室发挥功能。在油接收部32的内壁与管20的毛细管23的外壁之间有间隙,该间隙成为接收从流路形成部35溢出的油的油接收空间32A。油接收空间32A的体积比柱塞10的密封部件12A在管20的下注射筒22中滑动的体积大。
通过油接收部32的上游侧的内壁与管20的环状的凸部的接触,形成上密封部34A。上密封部34A是允许空气通过且抑制油接收空间32A的油向外部泄漏的密封。上密封部34A以油因油的表面张力而***漏的程度形成通气口。上密封部34A的通气口可以是管20的凸部与油接收部32的内壁之间的间隙,也可以是形成于管20的凸部的孔、槽或者切口。另外,也可以利用吸收油的油吸收材料形成上密封部34A。
阶梯部33是设置于油接收部32的下游侧的有高低差的部位。阶梯部33的下游部的内径比油接收部32的内径小。阶梯部33的内壁与管20的毛细管23的下游侧的外壁接触。通过阶梯部33的内壁与管20的外壁接触,形成下密封部34B。下密封部34B允许流路形成部35的油流向油接收空间32A的同时阻碍该流的密封。由于在下密封部34B中的压力损失,流路形成部35的压力比外部大气压高,因此在热循环处理时流路形成部35的液体即使被加热,流路形成部35的液体也不易产生气泡。
流路形成部35是管状的部位,作为形成液滴状的溶出液47移动的流路的容器。流路形成部35内被油填充。流路形成部35的上游侧被管20的末端封闭,管20的末端朝向流路形成部35开口。流路形成部35的内径比管20的毛细管23的内径大,比溶出液塞子47的容量的液体成为球状时的外径大。优选流路形成部35的内壁具有水溶性的溶出液47不附着的程度的疏水性。
应予说明,流路形成部35的上游侧因外部的高温侧加热器65B被加热到相对高温(例如约95℃),形成高温区域36A。流路形成部35的下游侧,因外部的低温侧加热器65C被加热到相对低温(例如约60℃),形成低温区域36B。PCR容器30的底35A(下游侧的端部)包含于低温区域36B。由此,流路形成部35内的液体形成温度梯度。
如图5A所示,在初始状态下,在PCR容器30的流路形成部35填充有油。油的界面位于油接收空间32A的比较下游侧。油接收空间32A中的油的界面的上游侧的体积比柱塞10的密封部件12A在管20的下注射筒22中滑动的体积大。
如图5B所示,如果柱塞10被挤压,则管20内的液体被推向流路形成部35。由于在流路形成部35预先填充有油,管20内的液体向其中推出,所以气体不流入流路形成部35。
如果柱塞10被挤压,则首先管20的第3油塞子48流入流路形成部35,流入部分的油从流路形成部35流入油接收空间32A,油接收空间32A的油界面上升。此时,因下密封部34B的压力损失,流路形成部35的液体的压力变高。第3油塞子48被从管20推出后,溶出液塞子47从管20流入流路形成部35。由于流路形成部35的内径比毛细管23的内径大,所以在管20内呈塞子状(柱状)的溶出液47在流路形成部35的油中成为液滴状。应予说明,由于油接收空间32A中的初始状态下的油的界面上游侧的体积比柱塞10的密封部件12A在管20的下注射筒22滑动的体积大,所以油不会从油接收空间32A溢出。液滴状的溶出液47在PCR容器30内将冷冻干燥的核酸扩增反应试剂溶解,成为RT-PCR反应液或PCR反应液。
<PCR装置50>
图6A是PCR装置50的内部构成的立体图。图6B是PCR装置50的主要构成的侧视图。图7是PCR装置50的框图。PCR装置50是使用筒1进行核酸溶出处理和热循环处理的装置。
在以下的PCR装置50的说明中,如图所示地定义上下、前后、左右。即,以将PCR装置50的基座51设置成水平时的垂直方向为“上下方向”,根据重力方向定义“上”和“下”。另外,以筒1的旋转轴的轴向为“左右方向”,以与上下方向和左右方向垂直的方向为“前后方向”。从筒1的旋转轴观察以筒***口53A的侧为“后”,以反向侧为“前”。以从前侧观察时的左右方向的右侧为“右”,左侧为“左”。
PCR装置50具有旋转机构60、磁铁移动机构70、挤压机构80、荧光测定器55和控制器90。
(1)旋转机构60
旋转机构60是使筒1和加热器旋转的机构。旋转机构60通过使筒1和加热器上下反转,从而在PCR容器30的流路形成部35内移动液滴状的溶出液47,进行热循环处理。
旋转机构60具有旋转体61和旋转用马达66。图8A是旋转体61的说明图。图8B是在旋转体61的安装部62安装有筒1的状态的说明图。
旋转体61是能够以旋转轴为中心旋转的部件。旋转体61的旋转轴被固定于基座51的支撑台52所支撑。在旋转体61设有安装筒1的安装部62和加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)。当旋转体61旋转时,能够维持筒1和加热器的位置关系的原样地使筒1上下反转。旋转用马达66是使旋转体61旋转的动力源。旋转用马达66根据来自控制器90的指示使旋转体61在规定的位置旋转。在旋转用马达66与旋转体61之间也可以有齿轮等传递机构。
应予说明,旋转体61的旋转轴比筒1的PCR容器30更靠近管20。换言之,旋转体61的旋转轴的高度位于安装于安装部62的筒1的管20的高度。由于管20比PCR容器30长,所以假设以PCR容器30的中心为旋转轴(假设旋转体61的旋转轴的高度位于PCR容器的高度),则旋转体61大型化。
安装部62是安装筒1的部位。安装部62具有形成有缺口的固定部63。另外,形成于加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)的***孔64A也作为安装部62发挥功能。通过以在***孔64A***有PCR容器30的状态,使筒1的固定爪25卡在固定部63的缺口,将筒1安装在旋转体61(参照图4)。这里,加热器的一部分兼作安装部62,但安装部62和加热器可以是各自独立的。另外,安装部62介由溶出用加热器65A被间接地固定于旋转体61,但也可以直接设置于旋转体61。另外,安装部62可安装的筒1的数目也不限于一个,可以是多个。
应予说明,安装部62的固定部63作为固定筒1的管20的管固定部发挥功能,***孔64A作为固定PCR容器30的PCR容器固定部发挥功能。由此,由管20和PCR容器30构成的长条的筒1被稳定固定于安装部62。
在固定部63沿上下方向形成有导轨63A(参照图4)。导轨63A将筒1的导板26限制在前后方向的同时在***方向进行引导。导板26被导轨63A引导的同时使筒1***安装部62,筒1的PCR容器30被引导至***孔64A,筒1相对于安装部62被固定在正常的位置。
PCR装置50具备溶出用加热器65A、作为PCR用加热器的高温侧加热器65B和低温侧加热器65C。各加热器由未图示的发热源和加热块构成。发热源例如是筒加热器,***于加热块。加热块例如是导热率高的铝等金属,抑制热不均,利用来自发热源的热对筒1内的液体进行加热。另外,为了不被移动磁珠7的磁铁71吸附,优选加热块为非磁性体。
溶出用加热器65A是加热筒1的溶出液塞子47的加热器。如果筒1被固定于正常的位置,则溶出用加热器65A与管20的溶出液塞子47对置。例如,溶出用加热器65A通过将溶出液塞子47加热到约50℃,促进核酸从磁珠的游离。
高温侧加热器65B是加热PCR容器30的流路形成部35的上游侧的加热器。如果筒1被固定于正常的位置,则高温侧加热器65B与PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)对置。例如,高温侧加热器65B将PCR容器30的流路形成部35的上游侧的液体加热到约90~100℃。
低温侧加热器65C是加热PCR容器30的流路形成部35的底35A的加热器。如果筒1被固定于正常的位置,则低温侧加热器65C与PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)对置。例如,低温侧加热器65C将PCR容器30的低温区域36B的液体加热到约50~75℃。
在高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间配置有隔离件65D。隔离件65D抑制高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间的热传导。另外,隔离件65D还用于正确地确定高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间的距离。由此,利用高温侧加热器65B和低温侧加热器65C在PCR容器30的流路形成部35内的液体形成温度梯度。
在分别构成溶出用加热器65A、高温侧加热器65B和低温侧加热器65C的加热块中分别形成有构成***孔64A的贯通孔。PCR容器30的底35A的外壁从低温侧加热器65C的***孔64A的下侧开口露出。荧光测定器55从***孔64A的下侧开口测定溶出液47的亮度。
应予说明,在高温侧加热器65B和低温侧加热器65C分别设置了温度控制装置,能够设定成适合各聚合酶反应的温度。
(2)磁铁移动机构70
磁铁移动机构70是使磁铁71移动的机构。磁铁移动机构70使筒1内的磁珠7被磁铁71吸引,通过使磁铁71移动而使磁珠7在筒1内移动。磁铁移动机构70具有一对磁铁71、升降机构73和摆动机构75。
磁铁71是吸引磁珠7的部件。作为磁铁71,可以使用永磁铁、电磁铁等,这里使用不产生发热等的永磁铁。一对磁铁71以前后方向相对,上下方向的位置几乎相同地被保持于臂72。各磁铁71可以从安装于安装部62的筒1的前侧或者后侧相对。一对磁铁71可从前后方向夹安装于安装部62的筒1。通过从与筒1的固定爪25或导板26的设置方向(这里为左右方向)正交的方向(这里为前后方向)使磁铁71相对,能够使筒1内的磁珠7与磁铁71的距离接近。
升降机构73是使磁铁71在上下方向移动的机构。由于磁铁71吸引磁珠7,所以配合磁珠7的移动而使磁铁71在上下方向移动,则能够在上下方向引导筒1内的磁珠7。
升降机构73具有在上下方向移动的滑架73A和升降用马达73B。滑架73A是可在上下方向移动的部件,因设置于有筒***口53A的侧壁53的滑架导向部73C在上下方向可移动地引导。由于在滑架73A有安装有保持一对磁铁71的臂72,所以如果滑架73A在上下方向移动,则磁铁71在上下方向移动。升降用马达73B是使滑架73A在上下方向移动的动力源。升降用马达73B根据来自控制器90的指示使滑架73A在上下方向的规定的位置移动。升降用马达73B使用带73D和滑轮73E使滑架73A在上下方向移动,但也可以利用其他传递机构使滑架73A在上下方向移动。
当滑架73A位于最上方的位置(退避位置)时,磁铁71位于筒1的上侧。滑架73A位于退避位置时,即便筒1旋转,升降机构73也不与筒1接触。另外,升降机构73能够将滑架73A的位置降低到磁铁71与反应塞子相对的位置。由此,升降机构73能够以使罐3内的磁珠7移动到反应塞子的位置的方式移动磁铁71。
摆动机构75是使一对磁铁71在前后方向摆动的机构。当一对磁铁71在前后方向摆动时,各磁铁71与筒1的间隔相互不同地变化。磁珠7被距离近的磁铁71所吸引,因此通过使一对磁铁71在前后方向摆动,从而使筒1内的磁珠7在前后方向移动。
摆动机构75具有摆动用马达75A和齿轮。摆动用马达75A和齿轮设置于滑架73A,能够与滑架73A一起在上下方向移动。通过使摆动用马达75A的动力介由齿轮传递到臂72,从而保持磁铁71的臂72相对于滑架73A以摆动旋转轴75B为中心旋转。摆动机构75为了防止磁铁71接触筒1而损伤筒1,在磁铁71与筒1不接触的范围使磁铁71摆动。
摆动旋转轴75B是臂72的旋转轴。为了使磁铁71在前后方向摆动,摆动旋转轴75B在左右方向是平行的。从右或者左观察摆动旋转轴75B时,摆动旋转轴75B偏离筒1的前侧或者后侧地配置。由此,滑架73A向下移动时,能够避免筒1与臂72的接触。应予说明,只要能使磁铁71在前后方向摆动,摆动旋转轴75B也可以是在上下方向平行的轴。
(3)挤压机构80
挤压机构80是挤压筒1的柱塞10的机构。柱塞10通过被挤压机构80挤压,从而将筒1的溶出液塞子47和油塞子向PCR容器30推出,在PCR容器30的油中形成液滴状的溶出液47。
挤压机构80具有柱塞用马达81和杆82。柱塞用马达81是使杆82移动的动力源。杆82是对筒1的柱塞10的安装台11A进行挤压的部件。不挤压筒1的罐3而挤压安装台11A的原因是罐3由可膨胀且具有挠性的树脂构成。罐3不变形的情况下,挤压机构80可以通过挤压罐3来挤压柱塞10。
杆82挤压柱塞10的方向不是上下方向而是相对于上下方向倾斜45度。因此,利用挤压机构80挤压柱塞10时,PCR装置50使旋转体61旋转45度,使筒1的长边方向与杆82的移动方向变一致后,移动杆82。因杆82挤压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,所以容易以不干扰升降机构73的方式配置挤压机构80。另外,因为杆82挤压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,所以能够减小PCR装置50的上下方向的尺寸。
(4)荧光测定器55
荧光测定器55具有向PCR容器30的溶出液47照射激发光的激发光源和测定从溶出液47释放出的荧光的强度的荧光光度计。荧光测定器55以与筒1的PCR容器30的底35A对置的方式配置在旋转体61的下侧。荧光测定器55从低温侧加热器65C的***孔64A的下侧开口测定从位于PCR容器30的底35A的溶出液47释放出的荧光的强度。
(5)控制器90
控制器90是进行PCR装置50的控制的控制装置。控制器90具有例如CPU等处理器和ROM、RAM等存储装置。在存储装置中储存各种程序和数据。另外,存储装置提供展开程序的区域。处理器通过执行存储于存储装置的程序实现各种处理。
例如,控制器90通过控制旋转用马达66使旋转体61旋转至规定的旋转位置。在旋转机构60设置未图示的旋转位置传感器,控制器90根据旋转位置传感器的检测结果使旋转用马达66驱动·停止。
另外,控制器90通过控制加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B和低温侧加热器65C)使各加热器发热。在构成加热器的加热块设置未图示的温度传感器,控制器90根据温度传感器的检测结果控制筒加热器的开·关。
另外,控制器90通过控制升降用马达73B使磁铁71在上下方向移动。在PCR装置50设置了检测滑架73A的位置的未图示的位置传感器,控制器90根据位置传感器的检测结果使升降用马达73B驱动·停止。
另外,控制器90通过控制摆动用马达75A使磁铁71在前后方向摆动。在PCR装置50设置了检测保持磁铁71的臂72的位置的位置传感器,控制器90根据位置传感器的检测结果使摆动用马达75A驱动·停止。
另外,控制器90通过控制荧光测定器55测定PCR容器30的溶出液47的荧光强度。当荧光测定器55与筒1的PCR容器30的底35A对置时,控制器90使荧光测定器55进行测定。测定结果保存在存储装置。
<动作说明>
(1)筒1的安装动作
图9A~图9D是筒1安装时的PCR装置50的状态的说明图。图9A是筒1安装前的初始状态的说明图。图9B是待机状态的说明图。图9C是筒1安装后的说明图。图9D是在筒1的安装状态的初始状态的说明图。
如图9A所示,在筒1安装前的初始状态下,安装部62的安装方向为上下方向。以下的说明中,以该状态的旋转体61的旋转位置为基准(0度),以从右观察逆时针旋转为正方向表示旋转体61的旋转位置。
如图9B所示,控制器90驱动旋转用马达66,使旋转体61旋转-30度。该状态下,操作者将筒1从筒***口53A***安装部62。此时,导板26被导轨63A引导的同时筒1被***安装部62,因此筒1的PCR容器30被引导到安装部62的***孔64A。操作者***筒1直到筒1的固定爪25卡在固定部63的缺口。由此,筒1相对于安装部62被固定在正常的位置。如果PCR容器30未******孔64A,筒1相对于安装部62位于异常的位置时,筒1的固定爪25不会卡在固定部63的缺口,由此操作者可以发现筒1处于异常的位置。
如图9C所示,当筒1相对于安装部62被固定在正常的位置时,管20的溶出液塞子47与溶出用加热器65A相对,PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)与高温侧加热器65B相对,PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)与低温侧加热器65C相对。由于在旋转体61设有安装部62和加热器,所以即便旋转体61旋转,筒1和加热器的位置关系也维持原样。
如图9D所示,筒1被安装于安装部62后,控制器90使旋转体61旋转30度,旋转体61的位置返回基准。应予说明,控制器90可以通过未图示的传感器对筒1安装于安装部62进行检测,也可以通过来自操作者的输入操作进行检测。
(2)核酸溶出处理
·磁铁71的上下移动
图10是使磁铁71向下方移动时的磁珠7的举动的概念图。筒1内的磁珠7被磁铁71吸引。因此,当磁铁71在筒1的外部移动时,筒1内的磁珠7与磁铁71一起移动。
图11A~图11C是核酸溶出处理的说明图。图11A是核酸溶出处理前的PCR装置50的状态的说明图。图11B是使磁铁71移动到溶出液塞子47时的PCR装置50的状态的说明图。图11C是拉起磁铁71时的PCR装置50的状态的说明图。
如图11A所示,初始状态的筒1使罐3为上侧,使长边方向与铅直方向平行。该状态下,如图2A所示,筒1从上依次具备包含磁珠7的溶解液41(罐3)、油42(柱塞10)、清洗液43(管20的上游侧)、第1油塞子44(毛细管23)、清洗液塞子45(毛细管23)、第2油塞子46(毛细管23)、溶出液塞子47(毛细管23)、第3油塞子48(毛细管23)、油(PCR容器30)。
如图11A所示,在初始状态,滑架73A位于最上方的位置(退避位置),磁铁71位于比筒1还上侧的位置。从该状态,控制器90驱动升降用马达73B,使滑架73A缓缓向下方移动,使磁铁71缓缓向下方移动。应予说明,由于筒1的长边方向与铅直方向平行,所以磁铁71沿筒1移动。
磁铁71向下方移动,则磁铁71与罐3相对,罐3内的磁珠7被磁铁71吸引。控制器90以磁珠7能够与磁铁71一起移动的程度的速度使滑架73A向下方移动。
当磁铁71从与罐3相对的位置(罐3的高度)移动到与柱塞10相对的位置(柱塞10的高度)时,磁珠7通过柱塞10的筒状部11的上游侧的开口,通过罐3内的溶解液41与筒主体9的上游侧的油42的界面。由此,核酸结合的磁珠7被导入筒主体9。磁珠7通过与油42的界面时,溶解液41被油42洗刷,溶解液41的成分不易被带入油42。由此,能够抑制溶解液41的成分混入清洗液、溶出液47。
当磁铁71以与柱塞10相对的状态向下方移动时,磁珠7通过筒状部11的内部,穿过凸缘13的表里从筒状部11的下游侧的开口出来,被导入到管20的上注射筒21。其间,磁珠7在柱塞10内通过油42与清洗液43的界面。当磁珠7被导入清洗液43时,与磁珠7结合的核酸被清洗液43清洗。
在该阶段,由于柱塞10的棒状部12未***管20的下注射筒22,所以当磁铁71从与上注射筒21相对的位置(上注射筒21的高度)移动到与毛细管23相对的位置(毛细管23的高度)时,磁珠7从上注射筒21向下注射筒22移动,从下注射筒22向毛细管23移动。在毛细管23的上游侧有第1油塞子44,磁珠7从下注射筒22向毛细管23移动时,磁珠7通过清洗液43与油的界面。此时,由于清洗液43被油洗刷,所以清洗液43的成分不易被带入油中。由此,能够抑制清洗液43的成分混入清洗液塞子45、溶出液塞子47。
当磁铁71从与第1油塞子44对置的位置(第1油塞子44的高度)移动至与清洗液塞子45对置的位置(清洗液塞子45的高度)时,磁珠7通过油与清洗液的界面。当磁珠7被导入清洗液塞子45时,与磁珠7结合的核酸被清洗液清洗。
当磁铁71从与清洗液塞子45对置的位置(清洗液塞子45的高度)移动至与第2油塞子46对置的位置(第2油塞子46的高度)时,磁珠7通过清洗液与油的界面。此时,由于清洗液被油洗刷,所以清洗液的成分不易被带入油中。由此,能够抑制清洗液的成分混入溶出液塞子47。
当磁铁71从与第2油塞子46对置的位置(第2油塞子46的高度)移动至与溶出液塞子47对置的位置(溶出液塞子47的高度)时,磁珠7通过油与溶出液47的界面。
在磁珠7被导入溶出液塞子47之前,控制器90控制溶出用加热器65A将溶出液塞子47预先加热到约50℃。另外,通过在导入磁珠7之前预先加热溶出液47,能够缩短从磁珠7被导入溶出液47到核酸溶出结束的时间。
如图11B所示,磁铁71移动到与溶出液塞子47对置的位置(溶出液塞子47的高度)后,控制器90使升降用马达73B停止,使磁铁71的上下方向的移动停止,在50℃处理30秒钟,则与磁珠7结合的核酸游离到溶出液塞子47的溶液中,进行逆转录反应。通过加热溶出液47,促进核酸从磁珠7的溶出和逆转录反应。
在溶出液塞子47使核酸溶出后,控制器90将升降用马达73B向与之前相反的方向驱动,使滑架73A缓慢向上方移动,使磁铁71缓慢向上方移动。控制器90以磁珠7能够与磁铁71一起移动的程度的速度使滑架73A向上方移动。
当磁铁71从图11B所示的状态向上方移动时,磁珠7从溶出液塞子47向第2油塞子46移动,从溶出液塞子47除去磁珠7。
当磁铁71缓慢移动到与上注射筒21对置的位置时,磁珠7也移动到上注射筒21,磁珠7变成位于下注射筒22还上侧。若使磁珠7移动到该位置,则挤压柱塞10时磁珠7就不会被导入到PCR容器30。因此,控制器90在从该状态到图11C所示的状态期间,可以以磁珠7无法跟随磁铁71的移动的程度的速度使滑架73A向上方移动。应予说明,只要挤压柱塞10时磁珠7不被导入PCR容器30,则可以在更早的阶段加快滑架73A的移动速度。
在控制器90的存储装置存储有与磁铁71的移动速度相关的信息,控制器90根据该信息执行上述动作(使磁铁71上下移动的动作)。
·磁铁71的摆动
使磁石71上下方向移动期间,控制器90可以驱动摆动用马达75A,使夹着筒1的一对磁铁71在前后方向摆动。
图12是使磁铁71摆动时的磁珠7的举动的概念图。
磁铁71在上下方向移动期间,管20从前后方向被一对磁铁71夹持。由于一对磁铁71被臂72保持,所以一对磁铁71的前后方向的距离几乎恒定。因此,如果一对磁铁71中的一方接近管20,则另一方从管20远离。
由于磁珠7被距离近的磁铁71所吸引,所以如果另一磁铁71接近管20,则磁珠7被吸引到该磁铁71侧。其后,如果该磁铁71从管20分离,相反侧的磁铁71接近管20,则这次磁珠7被相反侧的磁铁71吸引。由此,磁珠7在前后方向移动。如果使一对磁铁71在前后方向摆动,则磁珠7在前后方向往返移动。
如果磁珠7在前后方向往返移动,则液体容易接近磁珠7。特别是由于毛细管23内的液体几乎没有流动性,所以需要使毛细管23内的液体尽量接近磁珠7时,使磁珠7在前后方向往返移动变有效。
图13是表示磁铁71有无摆动的表。
当磁珠7向油塞子(第1油塞子44或第2油塞子46)下方移动时,控制器90使摆动马达停止,使磁铁71不摆动。此时,控制器90在一对磁铁71中的一方接近管20的状态下使磁铁71向下方移动。这是由于与各磁铁71和管20的距离均等的情况相比,磁珠7更容易跟随磁铁71的移动。
磁珠7在清洗液塞子45向下方移动时,控制器90驱动摆动马达使磁铁71在前后方向摆动。由此,磁珠7在清洗液塞子45内边在前后方向摆动边向下方移动,能够提高磁珠7的清洗效率。另外,由于清洗效率提高,所以能够抑制清洗液塞子45的量,实现筒1的小型化。
当磁珠7通过清洗液与油(第2油塞子46)的界面时,控制器90使摆动马达停止,使磁铁71不摆动。由此,磁珠7不摆动地通过界面,所以清洗液的成分不易被带入油中。应予说明,控制器90在一对磁铁71中的一方接近管20的状态下使磁铁71向下方移动。由此,磁珠7被距离近的磁铁71吸引而凝聚,附着于磁珠7的清洗液会聚,所以清洗液的成分不易被带入油中。
当磁珠7位于溶出液塞子47时,控制器90驱动摆动马达使磁铁71在前后方向摆动。由此,磁珠7在溶出液塞子47内在前后方向摆动,所以能够提高与磁珠7结合的核酸的溶出效率。另外,由于溶出效率提高,所以能够缩短从磁珠7被导入溶出液47到核酸溶出结束的时间。
应予说明,在溶出液塞子47使核酸溶出后,使磁铁71向上方移动拉高磁珠7,控制器90使摆动马达停止,使磁铁71不摆动。此时,控制器90在一对磁铁71中的一方接近管20的状态下使磁铁71向下方移动。由此,磁珠7容易跟随磁铁71的移动,能够加快磁铁71的移动速度。
在控制器90的存储装置存储有与毛细管23的各塞子的位置相关的信息和如图13所示的摆动信息,控制器90根据该信息执行上述动作(使磁铁71摆动的动作)。
(3)液滴形成处理
图14A~图14C是液滴形成处理的说明图。图14A是拉高磁铁71时的PCR装置50的状态的说明图。图14B是使旋转体61旋转45度的状态的说明图。图14C是挤压机构80的杆82挤压柱塞10的状态的说明图。
如图14A所示,在滑架73A位于退避位置时,即便筒1旋转,升降机构73也不与筒1接触。成为这样的状态后,控制器90使旋转体61旋转45度。
如图14B所示,如果旋转体61旋转45度,则筒1的长边方向与挤压机构80的杆82的移动方向平行。控制器90驱动柱塞用马达81,使杆82移动。杆82与筒1的柱塞10的安装台11A接触后,进而杆82移动,柱塞10被压入管20侧。控制器90使杆82移动到如图14C所示的状态,挤压柱塞10直到柱塞10的安装台11A接触管20的上缘。
当柱塞10被压入管20侧时,柱塞10的棒状部12的密封部件12A嵌合于管20的下注射筒22(参照图2B)。而且,当柱塞10进一步被压入时,密封部件12A在下注射筒22内滑动。由此,与密封部件12A在下注射筒22内滑动的体积相当的管20的下游侧的液体(第3油塞子48、溶出液塞子47等)被推入PCR容器30的流路形成部35。
首先,管20的第3油塞子48流入流路形成部35。由于在流路形成部35填充有油,所以流入部分的油从流路形成部35流入油接收空间32A,油接收空间32A的油界面上升。此时,因在下密封部34B的压力损失,流路形成部35的液体的压力比外部空气压(油接收空间32A的压力)高。第3油塞子48被从管20推出后,溶出液塞子47从管20流入流路形成部35。由于流路形成部35的内径比毛细管23的内径大,所以在管20内呈塞子状的溶出液47在流路形成部35的油中成为液滴状。
密封部件12A在下注射筒22内滑动的体积(管20内的液体从下游侧被推出的量)比管20内的溶出液塞子47和第3油塞子48的总体积多,所以溶出液塞子47从管20被推出后第2油塞子46的一部分也被推入流路形成部35。由此,在管20内部不残留溶出液47,溶出液塞子47的液量全部成为液滴状。另外,通过使第2油塞子46的一部分从管20的下游侧被推出,从而液滴状的溶出液47容易从管20分离(液滴状的溶出液47不容易吸附在毛细管23的开口)。
由于毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口直径)被设计成较小,所以在PCR容器30内液滴化的溶出液47不容易吸附在毛细管23的开口。另外,溶出液47比PCR容器30的油的比重大。因此,液滴状的溶出液47从毛细管23的末端离开,以流路形成部35为流路向底35A沉降。然后,到达PCR容器30的底35A,在此沉降结束与冷冻干燥的核酸扩增反应试剂接触,使核酸扩增反应试剂溶解。其中,由于在该阶段流路形成部35的流路倾斜45度,所以液滴状的溶出液47容易附着于流路形成部35的内壁。因此,必须使流路形成部35的流路返回铅直方向。
形成液滴状的溶出液47后(柱塞10被挤压后),控制器90将柱塞用马达81向与之前相反的方向驱动,使杆82返回到原来的位置。该状态下,即使筒1旋转,挤压机构80的杆82也不会与筒1接触。成为这样的状态后,控制器90使旋转体61返回到基准位置。旋转体61到达基准位置时,流路形成部35的流路变成铅直方向,因此液滴状的溶出液47不容易附着于流路形成部35的内壁。
(4)热循环处理
图15A~图15D是热循环处理的说明图。图15A和图15B是对溶出液47实施低温侧的温度处理的状态的说明图。图15C和图15D是对溶出液47实施高温侧的温度处理的状态的说明图。在各图的左侧示出了PCR装置50的状态,在各图的右侧示出了PCR容器30的流路形成部35的内部的状态。
当筒1相对于安装部62固定于正常的位置时,PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)与高温侧加热器65B对置,PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)与低温侧加热器65C对置。热循环处理期间,控制器90利用设置于旋转体61的高温侧加热器65B将PCR容器30的流路形成部35的上游侧的高温区域36A的液体加热到约90~100℃。另外,控制器90利用设置于旋转体61的低温侧加热器65C将流路形成部35的下游侧的低温区域36B的液体加热到约50~75℃。由此,热循环处理期间,在PCR容器30的流路形成部35内的液体形成温度梯度。由于在旋转体61设置了安装部62和加热器,所以即使旋转体61旋转,筒1与加热器的位置关系也维持原样。应予说明,在PCR容器30内进行RT-PCR时,只要在热循环处理前利用低温侧加热器65C对核酸扩增反应试剂溶解的溶出液47在约42~55℃进行处理,进行逆转录反应即可。
热循环处理期间,PCR容器30内的液体被加热。假设PCR容器30的液体被加热而产生气泡,则流路形成部35内的液体的温度可能产生差异,或者可能阻碍流路形成部35中的液滴状的溶出液47的移动(沉降)。其中,在本实施方式中,因下密封部34B的压力损失使流路形成部35的液体的压力比外部空气压高,所以PCR容器30的液体不易产生气泡。
如图15A和图15B所示,旋转体61位于基准位置时,低温侧加热器65C位于高温侧加热器65B的下侧,筒1的PCR容器30的底35A朝下。由于液滴状的溶出液47比油的比重大,所以液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降。液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降时,到达PCR容器30的底35A,由此沉降结束停留在低温区域36B。由此,液滴状的溶出液47移动至低温区域36B。控制器90将筒1的PCR容器30在图15B的状态保持规定时间,将液滴状的溶出液47在低温区域36B加热至约50~75℃(实施低温侧的温度处理)。期间,引起聚合酶反应的延伸反应。
控制器90驱动旋转用马达66使旋转体61从图15B的状态旋转180度时,成为图15C和图15D所示的状态。如果旋转体61从基准位置旋转180度,则筒1上下反转,同时高温侧加热器65B和低温侧加热器65C也上下反转。换言之,高温侧加热器65B位于低温侧加热器65C的下侧,筒1的PCR容器30的底35A朝上。液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降时,到达管20的末端(毛细管23的末端),由此沉降结束停留在高温区域36A。由此,液滴状的溶出液47移动至高温区域36A。控制器90将筒1的PCR容器30在图15D的状态保持规定时间,将液滴状的溶出液47在高温区域36A加热到约90~100℃(实施高温侧的温度处理)。期间,引起聚合酶反应的变性反应。
控制器90驱动旋转用马达66使旋转体61从图15D的状态旋转-180度时,筒1的PCR容器30返回到图15B的状态。该状态下,液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降时,液滴状的溶出液47移动至低温区域36B,在低温区域36B再次加热到约50~75℃(实施低温侧的温度处理)。应予说明,由于毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口直径)被设计成较小,所以溶出液47不容易吸附在毛细管23的开口,PCR容器30从图15D的状态旋转-180度时,液滴状的溶出液47不会吸附在毛细管23的开口,而是离开管20向PCR容器30的底35A沉降。
控制器90驱动旋转用马达66使旋转体61的旋转位置在图15A的状态和图15B的状态之间重复规定循环次数。由此,PCR装置50能够对溶出液47实施PCR的热循环处理。
在控制器90的存储装置存储有高温侧加热器65B的温度、低温侧加热器65C的温度、将PCR容器30保持在图15B的状态的时间、保持在图15D的状态的时间、循环次数(图15B的状态和图15D的状态的重复次数)的热循环信息,控制器90根据该热循环信息执行上述处理。
(5)实时PCR中的荧光测定
如图15A所示,旋转体61位于基准位置时,荧光测定器55与筒1的PCR容器30的底35A对置。因此,在溶出液47的荧光测定时,控制器90在旋转体61处于基准位置的状态下从低温侧加热器65C的***孔64A的下侧开口用荧光测定器55测定位于PCR容器30的底35A的溶出液47的荧光强度。
旋转体61旋转180度到达基准位置之后,液滴状的溶出液47在PCR容器30的流路形成部35内沉降,但液滴状的溶出液47有时不到达PCR容器30的底35A。因此,优选控制器90在旋转体61的旋转位置成为图15A的状态后经过规定时间后(使旋转体61从图15A的状态旋转之前)测定荧光强度。或者,控制器90也可以从旋转体61位于基准位置后开始在规定时间期间用荧光测定器55测定荧光强度,存储荧光强度的时间历程。
===其它===
上述的实施方式是为了使本发明容易理解,并不限定解释本发明。本发明在不脱离其主旨的前提下自然能够进行变更、改进,并且本发明还包括其等价物。
<PCR装置>
上述PCR装置50中,作为热循环处理,使筒1的姿势变化规定循环次数,使PCR容器30上下反转。但是,使筒1的姿势变化的次数不限于多次,也可以是1次。
上述PCR装置中,旋转体的旋转轴比PCR容器更靠近管,但只要使旋转体旋转而筒的姿势变化时PCR容器的内部液滴能够移动,则旋转体的旋转轴的位置不限定于此。
上述PCR装置中,将形成有缺口的固定部63和***孔64A作为筒的安装部,但只要能够将筒安装在旋转体,该构成没有限制。另外,安装部可以是仅通过固定管侧而将筒固定在旋转体的结构,也可以是仅通过固定PCR容器侧而将筒固定在旋转体的结构。但是,安装部必须是即使旋转体旋转筒的姿势变化,筒也能稳定地固定在旋转体的结构。
上述PCR装置50具有高温侧加热器65B和低温侧加热器65C作为PCR用加热器,但只要能够在作为核酸扩增反应用容器的PCR容器的内部形成温度梯度,则其构成没有限制。例如,可以仅在高温侧设置加热器。或者,在高温侧设置加热器,在低温侧设置冷却器。
另外,上述PCR装置50在旋转体上设置了PCR用加热器(高温侧加热器65B和低温侧加热器65C),但只要能够在作为核酸扩增反应用容器的PCR容器的内部形成温度梯度,则可以在旋转体的外部设置PCR用加热器。例如,PCR装置可以在旋转体的外部具备图15A所示旋转体61位于基准位置时与PCR容器对置的第1PCR用加热器和图15C所示使旋转体旋转180度时与PCR容器对置的第2PCR用加热器。这样,能够在作为核酸扩增反应用容器的PCR容器的内部形成温度梯度。但是,如果PCR用加热器设置在旋转体上,则无论旋转体的旋转位置如何,都能够维持筒的PCR容器与加热器的位置关系,所以优选。
PCR装置50可以不具备溶出用加热器65A只具备PCR用加热器(例如高温侧加热器65B和低温侧加热器65C)。但是,如果PCR装置50具备溶出用加热器65A,则能够促进核酸从磁珠游离,所以优选。
PCR装置50可以具备沿管使磁铁移动的磁铁移动机构。此时,例如,操作者可以拿着磁铁沿管使磁铁移动。但是,因操作者对作为核酸结合性固相载体的磁珠的移动速度等可能不同,所以优选PCR装置50具备磁铁移动机构。
另外,PCR装置50的磁铁移动机构70可以具备摆动机构75。此时,虽无法摆动磁铁,但能够使磁铁沿管移动,所以能够使核酸结合的磁珠移动至含溶出液的塞子。
PCR装置50可以不具备挤压机构80,只要具备可代替的挤压机构即可。此时,例如,柱塞、罐可成为挤压机构。即,操作者可以用手推动筒的柱塞。在筒不设置柱塞的情况下,操作者可以通过使由如上所述的可变形的材质制成的罐变形,从而对罐的内部加压,从管向PCR容器推出液体。
===第3实施方式===
本发明的第3实施方式中,不是将上述第2实施方式中的冷冻干燥的核酸扩增反应试剂300配置在核酸扩增反应用容器中,而是配置在设置于管301的溶出液塞子47的下游侧的第3油塞子311中。
核酸扩增反应试剂300的形状没有特别限定,但如果为在管301中形成栓这样的塞子形时,由于挤压溶出液的压力,核酸扩增反应试剂300与油塞子一起移动,有时妨碍核酸扩增反应试剂在溶出液47中溶解。因此,优选在管301的保持核酸扩增反应试剂300的区域存在油能够自由流动的空间,具体而言,将核酸扩增反应试剂沿管301的内壁呈中空状配置(图19A)。即,核酸扩增反应试剂300呈中空状配置时,如图20中示出的示意图那样,利用柱塞将液体向核酸扩增反应用容器推出的动作,油311避开核酸扩增试剂300从管301的中央部通过,到达核酸扩增试剂的溶出液47溶解核酸扩增反应试剂300。其后,溶解了核酸扩增试剂300的溶出液47被从管向核酸扩增反应用容器推出。该柱塞可以在溶出液47与核酸扩增反应试剂300接触时,停止一定时间。由此,能够将核酸扩增反应试剂300浸渍在溶出液47直到核酸扩增反应试剂300溶出到溶出液47。另外,溶出液47与核酸扩增反应试剂300接触时,能够进行提拉动作。由此,通过推拉柱塞,使核酸扩增反应试剂300容易溶解于溶出液47。另外,溶出液47与核酸扩增反应试剂300接触时,可以具有溶出液47被加热的加热机构。由此,核酸扩增反应试剂300容易溶解于溶出液47。该加热机构例如可以为高温侧加热器65B或低温侧加热器65C。应予说明,这样的柱塞的动作可以利用计算机等控制装置调节。并且,为了防止核酸扩增反应试剂300的移动,可以在核酸扩增反应试剂300的下游、在管301设置厚壁部302,使管301的内径变窄(图19B)。核酸扩增反应试剂为塞子形时,为了避免膨胀对溶液造成负担,可以使冷冻干燥的核酸扩增反应试剂300中带入泡303(图19C)。另外,可以将多个核酸扩增反应试剂300配置在壁面(图19D)。
实施例
[实验例1]
本实验例中,如图16所示,上述的核酸提取用试剂盒中,管200的内部使用具有第1塞子210~第7塞子270的构成。
首先,使容量3mL的聚乙烯制容器130中收容375μL的溶解液和1μL的磁性珠分散液。溶解液使用76质量%的盐酸胍、1.7质量%的乙二胺四乙酸二氢二钠二水合物和10质量%的聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯的水溶液(东洋纺制,MagExtractor-Genome-,NPK-1)。另外,作为磁性珠原液,使用含有50体积%的磁性二氧化硅粒子和20质量%的氯化锂的溶液。
使用移液管从容器130的口121放入50μL从人体采集的血液,给容器130装上盖122用手振摇30秒钟进行搅拌。其后,取下容器130的盖122与管200连接。应予说明,在管200的两端有栓110,取下第1塞子210侧的栓110将容器130与管200连接。
在此,使第1塞子210、第3塞子230、第7塞子270、第5塞子250为硅油。使第2塞子220的第1清洗液为76质量%的盐酸胍的水溶液。另外,使第4塞子240的第2清洗液是pH为8.0的Tris-盐酸缓冲液(溶质浓度5mM)。使第6塞子260的溶出液为灭菌水。
然后,移动永磁铁410将容器130内的磁性珠125导入到管200内。然后,使磁性珠125移动至第6塞子260。磁性珠125在管200内的各塞子存在的时间大致如下。
第1、3、7塞子:各3秒,第2塞子:20秒,第4塞子:20秒,第6塞子:30秒。应予说明,在第2塞子220和第4塞子240中,没有进行使磁性珠振动等操作。另外,第2塞子220、第4塞子240和第6塞子260的体积分别为25μL、25μL和1μL。
接下来,取下管的第7塞子侧的栓110,用手使容器120变形,将第7塞子270和第6塞子260排出到PCR的反应容器。该操作是在利用永磁铁移动磁性珠使其退避到第2塞子220的基础上进行的。
然后,向其提取液加入19μL的PCR的反应试剂,根据常规办法进行实时PCR。PCR的反应试剂的详细内容如下:LightCycler480Genotyping Master(Roche-Diagnostics公司制4707524)4μL、用灭菌水稀释1000倍的SYBR Green I(Life Technologies公司制S7563)0.4μL、100μM的β肌动蛋白检测用引物(F/R)各0.06μL、灭菌水14.48μL。将实验例1的PCR的扩增曲线示于图21。应予说明,图17的纵轴是荧光亮度,横轴是PCR的循环次数。
[实验例2]
实验例2中,利用一般的核酸提取法进行核酸的提取。
首先,使容量1.5mL的聚乙烯制容器(Eppendorf管)中收容375μL的溶解液和20μL的磁性珠分散液。作为溶解液、磁性珠分散液的组成,与上述实验例相同。
接下来使用移液管从容器的口导入50μL从人体采集的血液,给容器装上盖,用旋涡混合器搅拌10分钟,操作磁性架和移液管进行B/F分离操作。该状态下,容器内残留磁性珠和少量的溶解液。
接下来向容器导入与实验例1相同组成的第1清洗液450μL,装上盖利用旋涡混合器搅拌5秒钟,操作磁性架和移液管除去第1清洗液。重复2次该操作。该状态下,容器内残留磁性珠和少量的第1清洗液。
接下来向容器导入与实验例1相同组成的第2清洗液450μL,装上盖利用旋涡混合器搅拌5秒钟,操作磁性架和移液管除去第2清洗液。重复2次该操作。该状态下,容器内残留磁性珠和少量的第2清洗液。
然后,向容器加入灭菌水(溶出液)50μL,装上盖利用旋涡混合器搅拌10分钟,操作磁性架和移液管回收上清液。该上清液含有靶核酸。
然后从其提取液分注出1μL,进一步加入19μL的PCR的反应试剂,根据常规办法进行实时PCR。PCR的反应试剂的详细内容如下:LightCycler480Genotyping Master(Roche-Diagnostics公司制4707524)4μL、用灭菌水稀释了1000倍的SYBR Green I(Life Technologies公司制S7563)0.4μL、100μM的β肌动蛋白检测用引物(F/R)各0.06μL、灭菌水14.48μL。将此时的扩增曲线示于图17。
[实验结果]
由上述实验例能够理解以下的内容。
(1)若比较作为PCR前处理的核酸的提取处理所需时间,则从将检体***容器到向PCR的反应容器导入靶核酸的时间在实验例1中约为2分钟。在实验例2中约为30分钟。由此实验例1的核酸提取方法与实验例2的核酸提取方法相比,核酸提取所需时间大幅缩短。
(2)各清洗液在实验例1中为实验例2的约18分之1的量。并且,溶出液的量在实验例1中也为实验例2的约50分之1。因此,实验例1中,清洗液和溶出液的量相对于实验例2非常少量就足够。
(3)若在溶解液和溶出液的量中比较溶出液中的靶核酸的浓度,认为理想的是实验例1中为实验例2的50倍的浓度。但是,这次实验例中,血液样品所含的核酸量多,超出了1μL的磁性珠可吸附的量,无法将血液样品所含的核酸全量回收,因此实验例1中得不到实验例2的50倍浓度。如果为核酸含量少、不超出1μL的磁性珠的可吸附量的检体,则实验例1中可得到实验例2的50倍浓度。
(4)观察图17的图可知即便是核酸含量多的全血样品,核酸的扩增率的上升在实验例1中也比实验例2早约0.6个循环。即,实验例1中使用的PCR的反应液与实验例2中使用的PCR的反应液相比,靶核酸的浓度高。即,溶出液中的靶核酸的浓度在实验例1中比实验例2高。
[实验例3]
本实施例中,进行核酸扩增用试剂为溶液的状态时和冷冻干燥时的保存稳定性能的比较。
首先,向200μL的Eppendorf PCR管(核酸扩增反应用容器)内加入10μL制备的核酸扩增溶液,一方保持溶液状态,另一方实施冷冻干燥。应予说明,核酸扩增溶液如下。
0.8μM引物F:GAC CAA TCC TGT CAC CTC TGA C
0.8μM引物R:AGG GCA TTT TGG ACA AAG CGT CTA
0.2μM探针
TaqMan probe:FAM-TGC AGT CCT CGC TCA CTG GGC ACG–TAMRA
1xSuperScriptIII RT/Platimun Taq Mix
1xPCR Master Mix
对冷冻干燥的核酸扩增用试剂覆盖油层,分别在室温(25℃)下保存,分析数日~1个月后的RT-PCR的反应。应予说明,RT-PCR的条件如下。
逆转录  50℃  60秒
酶失活  95℃  10秒
变性    95℃  5秒
退火·延伸57℃20秒
(50循环)
如图18(A)所示,溶液状态下,一天也保存不了。另一方面,如图18(B)所示,冷冻干燥状态下,能够保存1个月以上。
这样,只要核酸扩增用试剂为冷冻干燥状态,则即便是室温下保存1个月以上的样品,也能够与制备之后同样地发生反应。并且,即使冷冻干燥物被油覆盖,也能够不受油的阻碍地发生反应。
〔实验例4〕
在与实验例3相同的条件下,像图19A那样使用制备的冷冻干燥的核酸扩增用试剂300,像图20那样使核酸扩增用试剂300溶解于溶出液47,使用推出所得的溶出液47,进行RT-PCR(图21中为虚线)。作为对照,使用实验之前才制备的核酸扩增用试剂,同样进行RT-PCR(图21中为实线)。
如图21所示,关于扩增,两者几乎相同。这样,即使将冷冻干燥的核酸扩增用试剂固定在管上,RT-PCR中也能够以与没有冷冻干燥的核酸扩增用试剂同样的效率扩增核酸。
符号说明
1   筒、
3   罐、3A盖、3B  变形部、
5   适配体、5A盖、7  磁珠、
9   筒主体、
10  柱塞、11  筒状部、11A  安装台、
12  棒状部、12A  密封部件、13  凸缘、
20  管、21  上注射筒、22  下注射筒、
23  毛细管、25  固定爪、26  导板、
30  PCR容器、31  密封形成部、
32  油接收部、32A  油接收空间、
33  阶梯部、34A  上密封部、34B  下密封部、
35  流路形成部、35A  底、
36A 高温区域、36B  低温区域、
41  溶解液、42  油、43  清洗液、
44  第1油塞子、45  清洗液塞子、46  第2油塞子、
47  溶出液(PCR溶液)、
47A 溶解液、47B  油塞子、47C  核酸扩增反应液、
48  第3油塞子、
50  PCR装置、51  基座、52  支撑台、53  侧壁、
53A 筒***口、55  荧光测定器、
60  旋转机构、61  旋转体、
62  安装部、63  固定部、
63A 导轨、64A  ***孔、
65  加热器、65A  溶出用加热器、
65B 高温侧加热器、65C  低温侧加热器、
65D 隔离件、66  旋转用马达、
70  磁铁移动机构、71  磁铁、72  臂、
73  升降机构、73A  滑架、
73B 升降用马达、73C  滑架导向部、
73D 带、73E  滑轮、
75  摆动机构、75A  摆动用马达、75B  摆动旋转轴、
80  挤压机构、81  柱塞用马达、82  杆、
90  控制器
110 栓
120 (安装后的)罐
121 开口部
122 盖
123 空间
124 溶解液
125 磁珠
130 (安装前的)罐
200 毛细管
210~270 第1~第7塞子
300 冷冻干燥的核酸扩增用试剂
301 管
302 厚壁部
303 泡
311 油

Claims (26)

1.一种核酸扩增反应用容器,包含冷冻干燥的核酸扩增反应试剂、油以及***述核酸扩增反应试剂和所述油的容器,
其中,所述核酸扩增反应试剂被保持在所述油中。
2.根据权利要求1所述的核酸扩增反应用容器,其中,所述油被脱水处理。
3.根据权利要求1或2所述的核酸扩增反应用容器,其特征在于,所述冷冻干燥的核酸扩增反应试剂为饼状。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的核酸扩增反应用容器,其特征在于,所述冷冻干燥的核酸扩增反应试剂是具有直径20μm以下的孔的多孔质。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的核酸扩增反应用容器,其中,所述核酸扩增反应试剂含有DNA聚合酶和dNTP。
6.根据权利要求5所述的核酸扩增反应用容器,其中,所述核酸扩增反应试剂含有核酸扩增反应用引物。
7.根据权利要求5或6所述的核酸扩增反应用容器,其中,所述核酸扩增反应试剂含有逆转录酶。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的核酸扩增反应用容器,其中,所述核酸扩增反应试剂和所述核酸扩增反应用油被固体蜡隔开。
9.一种核酸扩增反应用筒,具有长边方向,具备管和核酸扩增反应用容器,
所述管在内部依次具备:
由油构成的第1塞子,
由与油发生相分离且清洗结合有核酸的微粒的第1清洗液构成的第2塞子,
由油构成的第3塞子,
由与油发生相分离且从所述结合有核酸的微粒溶出所述核酸的溶出液构成的第4塞子,以及
由油构成的第5塞子;
所述核酸扩增反应用容器与所述管的配置所述第5塞子侧连通且包含油,
其中,冷冻干燥的核酸扩增反应试剂被保持在所述核酸扩增反应用容器所含的所述油中。
10.根据权利要求9所述的核酸扩增反应用筒,其特征在于,所述核酸扩增反应试剂配置在所述核酸扩增反应用容器的与所述管连通侧相反侧的端部。
11.根据权利要求10所述的核酸扩增反应用筒,其特征在于,所述核酸扩增反应用容器的与所述管连通侧的相反侧的端部为锥状。
12.根据权利要求10或11所述的核酸扩增反应用筒,其特征在于,所述核酸扩增反应用容器所含的所述油的比重小于所述溶出液的比重。
13.根据权利要求9~12中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其特征在于,所述核酸扩增反应用容器所含的所述油的粘度为50cs以下。
14.根据权利要求9~13中任一项所述的核酸扩增反应用筒,具备挤压机构,所述挤压机构安装在所述管的配置第1塞子侧的开口部,用于将所述溶出液从所述管的配置有第5塞子侧向所述核酸扩增反应用容器推出。
15.根据权利要求9~14中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其特征在于,所述管的配置有第5塞子侧的前端与保持在所述核酸扩增反应用容器中的油相接。
16.根据权利要求9~15中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述核酸扩增反应用容器中的油经脱水处理。
17.根据权利要求9~16中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述核酸扩增反应试剂含有DNA聚合酶和dNTP。
18.根据权利要求17所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述核酸扩增反应试剂含有核酸扩增反应用引物。
19.根据权利要求17所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述溶出液含有核酸扩增反应用引物。
20.根据权利要求17~19中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述核酸扩增反应试剂含有逆转录酶。
21.根据权利要求9~20中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其中,所述核酸扩增反应试剂和油被固体蜡隔开。
22.根据权利要求9~21中任一项所述的核酸扩增反应用筒,其中,用于使所述核酸扩增反应试剂冷冻干燥的核酸扩增反应试剂溶液的量比所述溶出液的溶液量少。
23.一种核酸扩增反应用筒试剂盒,具备权利要求9~22所述的核酸扩增反应用筒和用于向所述管导入核酸结合性固相载体的罐。
24.根据权利要求23所述的核酸扩增反应用筒试剂盒,其中,所述罐包含用于提取核酸的溶解液和所述核酸结合性固相载体。
25.根据权利要求23或24所述的核酸扩增反应用筒试剂盒,其中,所述罐具有开口部,在所述开口部具有可装卸的盖。
26.根据权利要求23~25中任一项所述的核酸扩增反应用筒试剂盒,其中,所述罐的开口部以可安装于所述管的第1塞子侧的开口部的方式构成。
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