CN104946526A - 核酸分析装置以及核酸分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供核酸分析装置及核酸分析方法。装置具备安装核酸扩增反应容器的安装部;分别加热容器的第一、第二部分的第一、第二加热器;使反应容器与加热器一体旋转的旋转机构;加热器控制部;旋转机构控制部;荧光测定器及核酸融解曲线解析部,容器含有核酸扩增反应溶液及与溶液相分离的油,旋转机构控制部进行核酸扩增反应循环期间,使容器的第一部分靠下的第一配置与第二部分靠下的第二配置交替地使容器旋转,循环结束后使容器为第二配置,加热器控制部在进行反应循环期间控制第一、第二加热器分别为第一、第二温度,结束后控制第二加热器使第二部分升温,荧光测定器测定从扩增了的核酸放出的荧光,解析部解析从荧光获得的核酸融解曲线。
Description
技术领域
本发明涉及核酸分析装置以及核酸分析方法。
背景技术
近年来,因利用遗传基因技术的发展,遗传基因诊断、遗传基因治疗等利用了遗传基因的医疗受到关注。另外,在农业和畜牧业领域,也开发出较多将遗传基因用于品种辨别、品种改进的方法。作为用于利用遗传基因的技术,PCR(Polymerase Chain Reaction:聚合酶链反应)等技术广泛普及。时至今日,PCR成为在生物体物质的信息解析中必不可缺的技术。PCR是通过对含有作为扩增的对象的核酸(目标核酸)以及试剂的溶液(反应液)实施热循环使目标核酸扩增的方法。作为PCR的热循环,一般为以两阶段或者三阶段的温度实施热循环的方法。
另一方面,对于医疗现场中的流感所代表的传染病的诊断,在现状中,使用免疫层析(immunochromato)等简易检查套件是主流。但是,在这种简易检查中,有可能精度不够,希望将能够获得更高检查精度的PCR用于传染病的诊断。另外,在医疗机构中的一般门诊等中,由于诊察的时间受限的关系,能够花费在检查的时间被限制在短时间。因此,例如,对于流感的检查,现状是牺牲了检查的精度,通过简易的免疫层析等的检查将时间缩短来进行。
根据这种情况,为了实现在医疗现场通过能够获得更高精度的PCR进行的检查,需要缩短反应所需要的时间。作为用于在短时间进行PCR的反应的装置,例如在专利文献1中公开了如下生物体样品反应装置,即,通过使填充有反应液以及未与反应液混和并且比反应液比重小的液体的生物体样品反应用芯片,绕水平方向的旋转轴旋转,使反应液移动从而实施热循环(专利文献1)。另外,作为PCR的方法,公开了使用磁珠的方法(专利文献2)、将磁珠作为液滴的移动机构来使用并且使基板上的在温度变化区域的液滴移动从而进行PCR的热循环的方法(专利文献3)等的。
但是,在现有的PCR装置中,无法调查扩增了的DNA的变异,对于定制医疗、细菌的耐药性的获得,无法容易对应。
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在使核酸扩增以后能够简便地检测出其变异的核酸扩增装置。
本发明的一个实施方式是如下核酸分析装置,即,该核酸分析装置具备:安装部,其能够安装核酸扩增反应容器;第一加热器,其对上述核酸扩增反应容器的第一部分进行加热;第二加热器,其对上述核酸扩增反应容器的第二部分进行加热;旋转机构,其使上述核酸扩增反应容器与上述加热器一体地旋转;加热器控制部,其控制上述加热器;旋转机构控制部,其控制上述旋转机构;荧光测定器,其测定荧光;以及核酸融解曲线解析部,其分析核酸的融解曲线,上述核酸扩增反应容器含有核酸扩增反应溶液以及与核酸扩增反应溶液相分离的油,上述旋转机构控制部在上述核酸扩增反应容器中上述核酸扩增反应循环进行的期间,以上述核酸扩增反应容器的上述第一部分处于与上述第二部分相比相对于重力作用的方向靠下的位置的第一配置、和上述第二部分处于与上述第一部分相比相对于重力作用的方向靠下的位置的第二配置交替的方式,使上述核酸扩增反应容器旋转,并且在上述核酸扩增反应循环结束后,控制上述旋转机构使上述核酸扩增反应容器成为上述第二配置,上述加热器控制部在上述核酸扩增反应循环进行的期间,控制上述第一以及第二加热器使上述第一部分成为第一温度,使上述第二部分成为第二温度,在上述核酸扩增反应循环结束后,控制上述第二加热器使上述第二部分的温度随时间经过而升温,荧光测定器在上述第二部分的温度上升期间,测定从通过上述核酸扩增反应循环扩增了的核酸放出的荧光,上述核酸融解曲线解析部对从通过上述荧光测定器测定的荧光获得的核酸融解曲线进行解析。另外,上述核酸扩增反应容器也可以具备管,该管在内部依次具备:第一液柱,其由第一油构成;第二液柱,其由与油相分离并且清洗结合有核酸的核酸结合性固相载体的清洗液构成;第三液柱,其由第二油构成;第四液柱,其由若与油混合则相分离并且从结合有核酸的核酸结合性固相载体将上述核酸溶出的溶出液构成;以及第五液柱,其由第三油构成,上述核酸扩增反应容器与上述管的第五液柱侧连通。
本发明的另一实施方式是核酸分析方法,该核酸分析方法包括:利用核酸扩增反应容器进行核酸扩增反应的工序,其中,所述核酸扩增反应容器具有第一部分、第二部分以及连结所述第一部分与所述第二部分的流路,并且所述核酸扩增反应容器含有反应溶液以及比重与所述反应溶液不同而相分离的油,在该工序中,将核酸扩增反应容器的所述第一部分加热至第一温度,将所述第二部分加热至第二温度,并且在所述第一部分处于与所述第二部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第一配置、与所述第二部分处于与所述第一部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第二配置之间,切换所述核酸扩增反应容器,使所述反应液在所述第一部分与所述第二部分之间移动;在所述核酸扩增反应结束后,使所述反应液向所述第二部分移动,使所述第二部分的温度随时间经过而升温,测定从通过所述核酸扩增反应扩增了的核酸放出的荧光的工序;以及对上述测定的从荧光获得的核酸融解曲线进行解析的工序。上述核酸扩增反应容器也可以与管的第五液柱侧连通,该管在内部依次具备:第一液柱,其由第一油构成;第二液柱,其由与油相分离并且清洗结合有核酸的核酸结合性固相载体的清洗液构成;第三液柱,其由第二油构成;第四液柱,其由若与油混合则相分离并且从结合有核酸的核酸结合性固相载体将上述核酸溶出的溶出液构成;以及第五液柱,其由第三油构成,并且通过上述管精制的核酸在上述核酸扩增反应中被扩增。
附图说明
图1A以及图1B是盒1的说明图。
图2A~图2C是盒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以及引导板26与安装部62的说明图。
图5A以及图5B是PCR容器30的周边的说明图。
图6A是PCR装置50的内部结构的立体图。图6B是PCR装置50的主要结构的侧视图。
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安装有盒1的状态的说明图。
图9A~图9D是安装盒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11的图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13A~图13C是液滴形成处理的说明图。
图14A以及图14B是热循环处理的说明图。
图15是表示在本发明的一个实施例中将野生型(实验例1)以及变异型(实验例2-3)的流感病毒的基因组扩增之后制成的核酸融解曲线的图。
图16是表示在本发明的一个实施例中对在图15中制作的图进行了一阶微分的结果的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式详细地进行说明。此外,本发明的目的、特征、优点及其想法通过本说明书的记载,对于本领域技术人员而言清楚易懂,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实施方式的例子,是用于例示或者说明而示出的,本发明并不被它们所限定。在本说明书所公开的本发明的意图以及范围内,基于本说明书的记载,能够进行各种改变以及修饰,这对本领域技术人员而言是显而易见的。
===核酸分析装置===
首先,在对PCR装置50(核酸扩增反应装置)说明了以后,对本实施方式的核酸分析装置的结构·动作进行说明。
<盒1>
图1A以及图1B是盒1的说明图。图2A~图2C是盒1的动作说明图。图2A是盒1的初始状态的说明图。图2B是从图2A的状态按压柱塞10从而密封件12A与下注射器22接触时的侧视图。图2C是按压柱塞10以后的盒1的说明图。
盒1是进行使核酸从结合有核酸的磁珠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。
核酸提取处理通过罐3进行,并且在通过管20期间被精制。管20的材质并不特别限定,例如能够为玻璃、塑料等树脂、金属等。尤其因为若选择透明的玻璃、树脂作为管20的材质则能够从管20的外部观察内部,所以更加优选。另外,对于管20的材质,若选择透过磁力的物质或非磁性体,则在使磁珠通过管20的情况下等,通过从管20的外部给予磁力容易使磁珠移动,因此优选。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),所以优选管的材质至少具有100℃以上的耐热性。此外,管20的材质与罐的材质相同也可。
管20具有清洗液液柱45、溶出液液柱47以及油液柱。由于结合有核酸的磁珠7被外部的磁铁吸引,所以通过沿着管20在外部使磁铁移动,从而磁珠7在管20内移动,通过清洗液液柱45到达溶出液液柱47。与磁珠7结合的核酸在清洗液液柱45通过清洗液清洗,在溶出液液柱47溶出。这里,“液柱”是指管20内的规定液体占据一区域时的液体。例如,将在图2A~图2C中的毛细管23内保持为柱状的液体称为“液柱”。此外,油与其他溶液相分离(不与其他溶液混和),因此,由油构成的液柱具有防止其两侧的水溶性的液柱相互混合的功能。虽然优选在液柱之中、液柱之间没有气泡和其他液体,但是只要磁珠7能够通过液柱,气泡、其他液体也可以存在。
虽然油的种类并不特别限定,能够使用矿物油、硅油(2CS硅油等)、植物油等,但是利用更高粘度的油,在与上侧的液柱的界面使核酸结合性固相载体移动的情况下,能够提高由油产生的“擦拭效果”。由此,在从上侧的液柱使核酸结合性固相载体移动至由油构成的液柱的情况下,能够使附着于核酸结合性固相载体的水溶性的成分更加难以带入油内。
热循环处理通过与管20连通的盒1的PCR容器30进行。优选PCR容器30由油充满,并且管的配置有第五液柱一侧的前端与保持在PCR容器30中的油接触。由于溶出液47与该油相分离,所以若从管20将溶出液液柱47压出至PCR容器30中,则成为液滴状,另外,由于与油相比,比重较大,所以成为液滴状的溶出液47沉降。这里,虽然油的粘性并不特别限定,但是如优选为90cs以下、更加优选为70cs以下、进一步优选为50cs以下、更进一步优选为30cs以下,如此这样优选小的,由此溶解液能够顺畅地沉降。PCR容器30还具有固定于与管20连通的一侧的相反侧的端部例如固定于容器内的底的、冻结干燥的核酸扩增反应试剂。在PCR容器30内沉降的溶出液47与冻结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,若通过外部的加热器在PCR容器30形成高温区域36A和低温区域36B,并且反复使盒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之间交互地移动,从而对作为PCR溶液的溶出液47实施两阶段的温度处理。
PCR容器30的材质并不特别限定,例如能够为玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,由于在附近具有高温侧加热器65B,所以优选PCR容器30的材质至少具有100℃以上的耐热性。若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)容易,因此优选。其中,不必在PCR容器30的全部区域为透明或者半透明,只要至少在与荧光测定器55对置的部位(例如PCR容器30的底35A)为透明或者半透明即可。此外,PCR容器30的材质与罐3、柱塞10的材质相同也可以。优选与管20连通的一侧的相反侧的端部为锥状,例如优选为剖面积伴随着接近前端变小的形状。因此,在成为液滴状的溶出液47沉降时,能够可靠地到达冻结干燥的核酸扩增反应试剂。
盒1由罐3与盒主体9构成。对于构成盒1的套件,与罐3以及盒主体9一起预先准备有适配器5。通过经由适配器5连接罐3与盒主体9来组装盒1。但是,也能够将罐3构成为直接安装于盒主体9。
在以下的盒1的构成要素的说明中,如图2A所示,将沿着长条的盒1的方向设为“长边方向”,将罐3侧设为“上游侧”,将PCR容器30侧设为“下游侧”。此外,有时候也将上游侧简单地表示为“上”,将下游侧表示为“下”。
(1)罐
图3A~图3D是罐3的说明图。
在预先准备为套件的罐3收容有溶解液41与磁珠7。在罐3的开口安装有能够取下的盖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)。作业者拆下盖3A将罐3的开口打开(参照图3B),将附着有病毒的棉签浸于罐3内的溶解液41,使病毒被溶解液41提取(参照图3C)。在搅拌罐3内的液体时,虽然也可以以图3C的状态振动罐3,但是由于这样溶解液41容易溢出,所以优选如图3D所示那样,将带有盖5A的适配器5安装于罐3的开口然后振动罐3。由此,搅拌罐3内的物质,通过溶解液41溶解病毒粒子,核酸游离,同时涂于磁珠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。然后,作业者将安装于罐3的开口的适配器5的盖5A拆下,经由适配器5将罐3安装于盒主体9(参照图2A)。
罐3由具有挠性的树脂构成,罐3能够膨胀。在柱塞10滑动而从图2A的状态成为图2B的状态时,通过罐3膨胀,抑制管20内的液体的压力过度上升,从而抑制将管20内的液体向下游侧压出。优选以罐3容易膨胀的方式在罐3形成变形部3B。
此外,对核酸进行提取·扩增的样品并不限定于病毒,也可以是细胞。细胞的由来也不特别限定,可以是微生物,也可以是高等生物的组织片、血液等均可。
此外,溶解液41是指使核酸吸附于作为核酸结合性固相载体的微粒子(例如磁珠M)的液体。虽然溶解液41只要含有离液物质就不特别限定,但是也可以以使细胞膜破坏或者细胞中所含有的蛋白质变性为目的含有表面活性剂。作为该表面活性剂,一般只要是提取来自细胞等的核酸所使用的物质,并不特别限定,具体而言,例举有Triton-X等氚核系表面活性剂、Tween20等双晶系表面活性剂那样的非离子性表面活性剂、N‐月桂酰肌氨酸钠(SDS)等阴离子性表面活性剂,特别优选将非离子性表面活性剂以成为0.1~2%的范围的方式使用。并且,优选使溶解液含有2-巯基乙醇或者二硫苏糖醇等还原剂。虽然溶解液41可以是缓冲液,但是优选为pH6~8的中性。考虑上述内容,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。
离液物质只要具有在水溶液中产生离液离子(离子半径较大的1价阴离子)并且增加疏水性分子的水溶性的作用,并且有助于核酸向固相载体吸附,并不特别限定。具体而言,例举有硫氰酸胍、盐酸胍、碘化钠、碘化钾、高氯酸钠等,这些中,优选蛋白质变质作用强的硫氰酸胍或者盐酸胍。这些离液物质的使用浓度根据各物质不同,例如在使用硫氰酸胍的情况下,优选为3~5.5M的范围,在使用盐酸胍的情况下,优选在5M以上使用。
优选该溶解液41含有酒精或者乙腈。在该情况下,虽然酒精等的浓度并不特别限定,下限可以是10%以上,也可以是20%以上,还可以是30%以上,但是最优选为40%以上。虽然上限可以是80%以下,也可以是70%以下,还可以是60%以下,但是最优选为50%以下。酒精的种类并不特别限定,能够例示甲醇、乙醇、丙醇等。通过向溶解液添加酒精等,能够提高将核酸吸附于粒子等的效果,在作为核酸提取用设备来观察的情况下,能够提高核酸的提取效率。
另外,提取样品的器具并不特别限定,可以取代棉签,只要配合用途选择抹刀、棒、刮刀等即可。
虽然罐3的内容积并不特别限定,例如能够为0.1mL以上100mL以下。虽然罐3的材质并不特别限定,例如能够为玻璃、塑料等树脂、金属等。尤其因为若选择透明的玻璃、树脂作为罐的材质则能够从罐3的外部观察内部,所以更加优选。此外,罐3与各管20可以一体成形,也可以是能够装卸的。对于罐3的材质,若利用橡胶、弹性体、高分子等具有可透性的材质,则通过在罐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,能够从管的内部向外部,从管的前端侧将管20的内容物压出。
(2)盒主体
盒主体9具有柱塞10、管20以及PCR容器30。
(2-1)柱塞
以下,一边参照图2A~图2C一边对柱塞10进行说明。
柱塞10是从作为注射器发挥功能的管20的下游侧将液体压出的可动式的按压件。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压出的功能。另外,柱塞10也具有经由适配器5安装罐3的功能。
柱塞10具有筒状部11以及棒状部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的下游侧的内壁由板状的两个肋13支承。棒状部12的下游侧从筒状部11向下游侧突出。
筒状部11在上游侧以及下游侧开口,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)的开口嵌合有适配器5。也可以在预先准备为套件的盒主体9的柱塞10安装有能够在筒状部11的上游侧的开口取下的盖。筒状部11的下游侧的开口位于管20的上注射器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,穿过肋13的正反面从筒状部11的下游侧的开口输出,导入管20的上注射器21。
筒状部11的下游侧与管20的上注射器21的内壁嵌合。筒状部11内接于管20的上注射器21,并且能够相对于上注射器21沿着长边方向滑动。
在筒状部11的上游侧的开口的周围形成有安装适配器5的安装台11A。另外,安装台11A也是按压柱塞10时被按压的部位。通过按压安装台11A,柱塞10相对于管20滑动,从图2A的状态成为图2C的状态。若柱塞10向下游侧移动,则安装台11A与管20的上缘接触(参照图2C)。即,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。
棒状部12在初始状态位于管20的上注射器21的内部,从下注射器22离开(参照图2A)。若柱塞10相对于管20滑动,则将棒状部12***管20的下注射器22,棒状部12内接于下注射器22,并且相对于下注射器22向下游方向滑动(参照图2B以及图2C)。
棒状部12的与长边方向正交的剖面的形状为圆形。其中,棒状部12的断面形状只要能够与管20的下注射器22的内壁嵌合,能够为圆、椭圆、多边形,并不特别限定。
在棒状部12的下游侧的端部形成有密封件12A。若密封件12A与下注射器22嵌合,则能够防止下游侧的管20内的液体向上注射器21反向流动。而且,若从图2B的状态按压柱塞10至图2C的状态,则仅以与在该期间密封件12A在下注射器22内滑动的体积相当的部分,将管20内的液体从下游侧压出。
此外,密封件12A在下注射器22内滑动的体积(将管20内的液体从下游侧压出的量)比管20内的溶出液液柱47以及第三油液柱48的合计多。由此,能够以在管20未残留溶出液47的方式将管20内的液体压出。
柱塞10的材质并不特别限定,例如能够为玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,柱塞10的筒状部11以及棒状部12可以由相同的材质一体地形成,也可以由其它材质形成。这里将筒状部11以及棒状部12由树脂分别成型,并且经由肋13将筒状部11与棒状部12接合,从而形成柱塞10。
在柱塞10的内部,预先收容有油42与第一清洗液43。由于柱塞10内的油42与第一清洗液43相比比重小,所以在将罐3安装于盒主体9时,若将柱塞10的安装台11A置于上而立起盒主体9,则如图2A所示那样,在罐3内的液体与盒主体9的第一清洗液43之间配置有油42。此外,作为油42,使用2CS硅油,作为第一清洗液43,使用8M盐酸胍、0.7%Triton X-100。
此外,第一清洗液43只要是与油42以及油44中的任一个在混合时都会相分离的液体即可。优选第一清洗液43为水或者低盐浓度水溶液,在为低盐浓度水溶液的情况下,优选为缓冲液。优选低盐浓度水溶液的盐浓度为100mM以下,更加优选为50mM以下,最优选为10mM以下。另外,虽然低盐浓度水溶液的下限并无特别,但是优选为0.1mM以上,更加优选为0.5mM以上,最优选为1mM以上。另外,该溶液也可以含有Triton、Tween、SDS等表面活性剂,pH并不特别限定。虽然用于作为缓冲液的盐并不特别限定,但是优选使用TRIS、HEPES、PIPES、磷酸等盐。并且,优选该清洗液仅以不会阻碍核酸向载体的吸附、逆转录反应、PCR反应等的量含有酒精。在该情况下,虽然酒精浓度并不特别限定,但是下限可以为50%以上,也可以为60%以上,但是最优选为70%以上。针对酒精浓度的上限,虽然可以为90%以下,也可以为80%以下,但是最优选为70%以下。酒精的种类并不特别限定,能够例示甲醇、乙醇、丙醇、乙腈等。此外,从核酸以及吸附有核酸的粒子等的清洗这一观点来看,若溶解液或者第一清洗液的至少一方含有酒精,则能够提高清洗效果,但是若溶解液与第一清洗液双方含有酒精,则能够进一步提高清洗效果,因此优选。
此外,也可以使第一清洗液43含有离液剂。例如,若使第一清洗液43含有盐酸胍,则能够维持或者强化吸附于粒子等的核酸的吸附并且对粒子等进行清洗。作为含有盐酸胍时的浓度,例如为3mol/L以上10mol/L以下,能够优选为5mol/L以上8mol/L以下。若盐酸胍的浓度处于该范围,则能够进一步稳定地吸附吸附于粒子等的核酸,并且能够对其他夹杂物等进行清洗。
(2-2)管
以下,一边参照图2A~图2C一边对管20进行说明。
管20为能够使液体沿着长边方向流通的筒状的形状。管20具有上注射器21、下注射器22以及毛细管23,各部分的内径阶段性地不同。
上注射器21为能够使液体沿着长边方向流通的筒状的形状。柱塞10的筒状部11以能够滑动的方式内接于上注射器21的内壁,上注射器21作为相对于柱塞10的筒状部11的注射器发挥功能。
下注射器22为能够使液体沿着长边方向流通的筒状的形状。柱塞10的棒状部12的密封件12A能够以能够滑动的方式嵌合于下注射器22的内壁,下注射器22作为相对于柱塞10的棒状部12的注射器发挥功能。
毛细管23为能够使液体沿着长边方向流通的细管状的形状。毛细管23的内径为液体能够维持液柱的形状的大小,这里为1.0mm。在毛细管23的末端(管20的下游侧的端),内径比1.0mm小,这里为0.5mm。毛细管23的末端的内径设定为比后述的液滴状的溶出液的直径(1.5~2.0mm)小。由此,在将溶出液液柱47从毛细管23的末端压出时,能够避免液滴状的溶出液附着于毛细管23的末端或者反向进入毛细管23内。
此外,毛细管23只要在内部具有空洞并且具有能够使液体沿着长边方向流通的筒状的形状即可,虽然也可以沿着长边方向弯曲,但是优选为直线状。管的内部的空洞只要液体能够在管内维持液柱的形状,大小、形状均不特别限定。另外,管内的空洞的大小、相对于长边方向垂直的剖面的形状也可以沿着管的长边方向变化。
管的外形的与长边方向垂直的剖面的形状也不限定。并且,管的壁厚(从内部的空洞的侧面至外部的表面的尺寸)也不特别限定。在管为圆筒状的情况下,其内径(内部的空洞的与长边方向垂直的剖面的圆的直径)例如能够为0.5mm以上2mm以下。若管的内径处于该范围,则管的材质容易在液体的种类中的较宽泛的范围形成液体的液柱。优选前端进一步锥状地变细,能够为0.2mm以上1mm以下。而且,通过缩小毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口径),能够抑制在PCR容器30内液滴化的溶出液47吸附于毛细管23的开口不会离开的情况。但是,若过度缩小毛细管23的末端的内径,则形成许多较小的液滴的溶出液47。此外,若与末端相同地将内径细化至毛细管23的除末端以外的部分,则从确保各液柱的体积的必要性来看,盒1变长,不优选。
毛细管23从上游侧按顺序在内部具备第一油液柱44、清洗液液柱45、第二油液柱46、溶出液液柱47以及第三油液柱48。即,在水溶性的液柱(清洗液液柱45或者溶出液液柱47)的两侧配置有油液柱。
此外,在比第一油液柱44靠上游侧的上注射器21以及下注射器22,预先收容有油42以及清洗液43(参照图2A)。上注射器21以及下注射器22的内径比毛细管23的内径大,在上注射器21以及下注射器22中,虽然无法将液体(油42以及清洗液43)维持为液柱那样的柱状,但是由于第一油液柱44通过毛细管23以液柱的形状保持,所以能够抑制构成第一油液柱44的油向上游侧移动。
虽然清洗液液柱45也可以由作为第二清洗液的5mMTRIS盐酸缓冲液构成,但是优选为酸性溶液,特别优选为酸性水溶液。虽然含有的酸并不特别限定,但是优选为柠檬酸、乙酸、甘氨酸盐酸盐等水溶液。虽然也可以含有EDTA(乙二胺四乙酸)、表面活性剂(Triton、Tween、SDS等)等,但是优选为实际上不含有离液物质的溶液。优选pH的下限为1以上,更加优选为2以上,进一步优选为3以上,最优选为4以上,优选上限为6以下,更加优选为5以下,最优选为4以下。通过采用这种第一清洗液,即便在第二清洗液的上游侧,核酸、吸附有核酸的粒子与含有酒精的溶液接触,即,即便在通过含有酒精的溶解液提取核酸的情况下、通过含有酒精的清洗液清洗吸附有核酸的粒子的情况下,也能够通过第二清洗液高效地清洗吸附有核酸的粒子等,并且能够防止酒精向下游带入即所谓的携带酒精过多(carryover of alcohol),从而能够防止酒精阻碍酶反应。
清洗液液柱45也可以由通过油的液柱断开的多个液柱构成。在清洗液液柱45由多个液柱构成的情况下,各液柱的液体可以相同也可以不同。其中,只要具有至少一个清洗液的液柱,其他液柱的液体并不特别限定,但是优选全部的液柱为清洗液。清洗液液柱45分割的数量例如能够考虑管20的长度、清洗的对象等适当地设定。此时,优选最靠溶出液侧的清洗液为清洗液液柱45所述那样的酸性溶液,优选其他清洗液如第一清洗液43所述那样含有酒精。
溶出液47是指使吸附于核酸结合性固相载体的核酸从载体溶出至液中然后进行逆转录反应以及聚合酶反应的液体。因此,溶出液47可以为水、缓冲液,也可以以核酸溶出后的溶出液47保持原样成为逆转录反应以及聚合酶反应所使用的缓冲液溶液的方式预先调制。用于作为缓冲液的盐,只要不阻碍酶反应,并不特别限定,但是优选使用TRIS、HEPES、PIPES、磷酸等盐。另外,为了逆转录反应,也可以含有逆转录酶、dNTP以及逆转录酶用引物(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)或者明胶。优选溶剂为水,更加优选实际上不含有乙醇、异丙醇等有机溶剂以及离液物质的物质。
对于溶出液所含有的盐、dNTP、盐的浓度,虽然只要考虑冻结干燥的核酸扩增反应试剂中的dNTP、盐的浓度,最终成为适于所使用的酶的浓度即可,但是通常将dNTP设为10~1000μM,优选为100~500μM,将Mg2+设为1~100mM,优选为5~10mM,将Cl-设为1~2000mM,优选为200~700mM即可,虽然总离子浓度并不特别限定,但是也可以为比50mM高的浓度,优选为比100mM高的浓度,更加优选为比120mM高的浓度,进一步优选为比150mM高的浓度,更进一步优选为比200mM高的浓度。优选上限为500mM以下,更加优选为300mM以下,进一步优选为200mM以下。引物用寡核苷酸分别为0.1~10μM,优选使用0.1~1μM。对于BSA或者明胶的浓度,在1mg/mL以下,反应阻碍防止效果较小,在10mg/mL以上,有可能阻碍逆转录反应、其后的酶反应,因此优选为1~10mg/mL。在使用明胶的情况下,明胶的由来例如能够来自牛皮、猪皮、牛骨,并不特别限定。在明胶难以溶解时,也可以加温使其溶解。
溶出液液柱47的体积并不特别限定,能够将吸附核酸的粒子等的量等作为指标适当地设定。例如,在粒子等的体积为0.5μL的情况下,溶出液液柱47的体积为0.5μL以上就足够了,优选为0.8μL以上5μL以下,更加优选为1μL以上3μL以下。只要溶出液液柱47的体积处于上述范围,例如即便将核酸结合性固相载体的体积设为0.5μL,也能够从载体充分溶出核酸。
毛细管23的下游部***PCR容器30。由此,通过从管20压出管20内的溶出液液柱47,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,通过比上密封部靠下游侧的毛细管23的外壁与PCR容器30的内壁接触,形成下密封部。上密封部与下密封部如后所述。
管20还具有固定爪25以及引导板26。图4是固定爪25以及引导板26与安装部62的说明图。
固定爪25是在安装部62固定盒1的部件。若将盒1***安装部62直至固定爪25钩挂为止,则盒1相对于安装部62固定于正常的位置。换言之,在盒1相对于安装部62位于异常的位置时,固定爪25未钩挂于安装部62。
引导板26是在将盒1安装于PCR装置50的安装部62时引导盒1的部件。在PCR装置50的安装部62形成有导轨63A,管20的引导板26一边沿着导轨63A引导,一边将盒1***并固定于安装部62。虽然盒1呈长条的形状,但是由于一边通过引导板26引导一边将盒1***安装部62,所以容易将盒1相对于安装部62固定于正常的位置。
固定爪25以及引导板26是从毛细管23的左右突出的板状部件。在通过磁铁使管20内的磁珠7移动时,从板状的固定爪25、引导板26的垂直方向使磁铁接近。由此,能够使磁铁与管20内的磁珠7的距离接近。其中,只要能够使磁铁与管20内的磁珠7的距离接近,固定爪25以及引导板26也可以为其他形状。
(2-3)PCR容器
图5A以及图5B是作为核酸扩增用容器的PCR容器30的周边的说明图。图5A是初始状态的说明图。图5B是按压柱塞10以后的状态的说明图。以下,也参照图2A~图2C并对PCR容器30进行说明。
PCR容器30是接收从管20压出的液体的容器,并且是在热循环处理时收容溶出液47的容器。PCR容器30包括冻结干燥的核酸扩增反应试剂、油、和收容核酸扩增反应试剂以及油的容器,并且核酸扩增反应试剂保持于油中。
虽然优选冻结干燥的核酸扩增反应试剂不溶解于油,至少包含DNA聚合酶以及dNTP,但是优选包含核酸扩增反应用引物以及/或者核酸扩增反应用探针。另外,冻结干燥的核酸扩增反应试剂也可以包含逆转录酶。在该情况下,逆转录用引物可以与核酸扩增反应用引物不同地另外含有,也可以与核酸扩增反应用引物共用。优选核酸扩增反应用探针为Q-probe(日铁住金环境股份有限公司)或者E-probe(DNAFORM:公司名)。
DNA聚合酶虽然并不特别限定,但优选为耐热性的酶、PCR用酶,虽然例如Taq聚合酶、Tfi聚合酶、Tth聚合酶或者它们的改进型等有非常多的出售品,但优选为能够进行热启动的DNA聚合酶。另外,逆转录酶也并不特别限定,虽然例如能够使用出自禽成髓细胞病毒(AvianMyeloblast Virus)、Ras相关病毒2型(Ras Associated Virus2型)、莫洛尼鼠白血病病毒(Mouse Molony Murine Leukemia Virus)以及人免疫缺陷病毒1型(Human Immunodefficiency Virus1型)的逆转录酶等,但优选为耐热性的酶。
虽然dNTP、盐的浓度只要为适于所使用的酶的浓度即可,通常将dNTP设为10~1000μM,优选为100~500μM,将Mg2+设为1~100mM,优选为5~10mM,将Cl-设为1~2000mM,优选为200~700mM即可,虽然总离子浓度并不特别限定,但是也可以为比50mM高的浓度,优选为比100mM高的浓度,更加优选为比120mM高的浓度,进一步优选为比150mM高的浓度,更加进一步优选为比200mM高的浓度。优选上限为500mM以下,更加优选为300mM以下,进一步优选为200mM以下。引物用寡核苷酸分别为0.1~10μM,优选使用0.1~1μM。
核酸扩增反应试剂的冻结干燥可以以通常进行的方法进行,例如,在用为PCR容器30的容器中,向核酸扩增反应用缓冲液中倒入1反应份的核酸扩增反应试剂使之迅速冻结,并且形成低压放置规定时间。核酸扩增反应用缓冲液的量虽然并不特别限定,也可以为5μL,优选为2.5μL,更加优选为1.6μL,缓冲液的量越少,核酸扩增反应试剂就越小越硬地固定于容器的底。迅速冻结时的温度并不特别限定,虽然优选为从-10℃至-160℃,但最优选为约-80℃。优选冻结干燥的核酸扩增反应试剂为海绵状或蛋糕状,且为具有大量在其中存积有气泡的微小孔(气孔)的多孔质,由此,溶解性良好。而且,迅速冻结使微小孔进一步缩小,保存性变得更好。优选孔的平均空隙直径(例如,在显微镜下对剖面的孔的直径进行一定次数的测量并取其平均值)为20μm以下。低压时的压力并不特别限定,虽然优选为100mmHg以下,但最优选为20mmHg以下。保持为低压的时间也不特别限定,虽然优选为2-24小时,但最优选为8小时左右。此外,优选用于冻结干燥核酸扩增反应试剂的核酸扩增反应试剂溶液的量比溶解核酸扩增反应试剂的水溶液的量少。
通过这样在作为PCR容器30使用的容器中将核酸扩增反应试剂冻结干燥,使核酸扩增反应试剂固定于容器的底。然后添加油,但是优选以填满容器的方式添加。冻结干燥的核酸扩增反应试剂防潮性差,在有水分的状态下无法长期稳定地保存,所以优选将油预先通过硅胶等进行脱水,并优选在手套式操作箱(glove box)内等进行油的添加。另外,优选在添加油以后,稍微使容器离心来除去气泡。
在向冻结干燥的核酸扩增反应试剂添加油以前,添加溶解的蜡,在蜡固形化以后添加油,能够防止冻结干燥的核酸扩增反应试剂在油中扩散。这里,蜡是在室温下为固体并且在加热时成为液体的有机物,但能够在本发明中使用的蜡具有31℃以上的熔点,优选为36℃以上,更加优选为41℃以上,进一步优选为46℃以上,并且具有100℃以下的熔点,优选为90℃以下,更加优选为80℃以下,进一步优选为70℃以下,优选由中性脂肪、高级脂肪酸、烃等构成。作为蜡,并不特别限定,例如除了能够使用石蜡、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,还能够使用EL CHRISTA(注册商标,出光兴产)、NISSAN ELECTORR(注册商标,日油株式会社)、POEM(注册商标,理研维他命)、RIKEMAL(注册商标,理研维他命)、NEOWAX(注册商标,安原化工(Yasuhara Chemical)(株))、HI-WAX(注册商标,三井化学)、SILICON WAX(注册商标,道康宁东丽(Dow Corning Toray))等。
该PCR容器30具有密封形成部31以及流路形成部35。密封形成部31是供管20***的部分,并且是抑制从流路形成部35溢出的油向外部泄漏的部位。流路形成部35是比密封形成部31靠下游侧的部分,并且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与下密封部34B两个位置相对于管20固定。
密封形成部31具有油容纳部32以及台阶部33。
油容纳部32是筒状的部位,作为容纳从流路形成部35溢出的油的存储部发挥功能。在油容纳部32的内壁与管20的毛细管23的外壁之间具有缝隙,该缝隙成为容纳从流路形成部35溢出的油的油容纳空间32A。油容纳空间32A的体积比柱塞10的密封件12A在管20的下注射器22滑动的体积大。
通过油容纳部32的上游侧的内壁与管20的环状的凸部接触,形成上密封部34A。上密封部34A是允许空气通过并且抑制油容纳空间32A的油向外部泄漏的密封件。上密封部34A以通过油的表面张力而使油不会泄漏的程度形成有通气口。上密封部34A的通气口可以为管20的凸部与油容纳部32的内壁之间的缝隙,也可以为在管20的凸部形成的孔、槽或者切口。另外,也可以通过吸收油的油吸收件形成上密封部34A。
台阶部33是在油容纳部32的下游侧设置的具有阶梯差的部位。台阶部33的下游部的内径比油容纳部32的内径小。台阶部33的内壁与管20的毛细管23的下游侧的外壁接触。通过台阶部33的内壁与管20的外壁接触,形成下密封部34B。下密封部34B是允许流路形成部35的油向油容纳空间32A流动并且对该流动进行阻碍的密封件。由于通过在下密封部34B的压力损失,使流路形成部35的压力比外部空气压力高,所以在热循环处理时即便对流路形成部35的液体进行加热,也难以在流路形成部35的液体中产生气泡。
流路形成部35是管状的部位,并且成为形成液滴状的溶出液47移动的流路的容器。在流路形成部35填充有油。流路形成部35的上游侧通过管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,并且比溶出液液柱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不附着的程度的防水性。
此外,流路形成部35的上游侧通过外部的高温侧加热器65B加热为相对的高温(例如约95℃),从而形成高温区域36A。流路形成部35的下游侧通过外部的低温侧加热器65C加热为相对的低温(例如约60℃),从而形成低温区域36B。PCR容器30的底35A(下游侧的端部)包含于低温区域36B。由此,在流路形成部35内的液体中形成有温度梯度。
如图5A所示,在初始状态,在PCR容器30的流路形成部35填充有油。油的界面位于油容纳空间32A的比较靠下游侧。油容纳空间32A中的比油的界面靠上游侧的体积比柱塞10的密封件12A在管20的下注射器22滑动的体积大。
如图5B所示,若按压柱塞10,则将管20内的液体向流路形成部35压出。由于在流路形成部35预先填充有油,并且向其中将管20内的液体压出,所以气体未流入流路形成部35。
若按压柱塞10,则首先,管20的第三油液柱48流入流路形成部35,流入部分的油从流路形成部35流入油容纳空间32A,油容纳空间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的液体的压力升高。将第三油液柱48从管20压出以后,溶出液液柱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内呈液柱状(柱状)的溶出液47在流路形成部35的油中呈液滴状。此外,由于油容纳空间32A中的在初始状态比油的界面靠上游侧的体积比柱塞10的密封件12A在管20的下注射器22滑动的体积大,所以实现油未从油容纳空间32A溢出。液滴状的溶出液47溶解在PCR容器30内冻结干燥的核酸扩增反应试剂,从而成为RT-PCR反应液或者PCR反应液。
<PCR装置50>
图6A是PCR装置50的内部结构的立体图。图6B是PCR装置50的主要结构的侧视图。图7是PCR装置50的框图。PCR装置50使用盒1进行核酸溶出处理以及热循环处理。
在以下的PCR装置50的说明中,如图所示,对上下、前后、左右进行定义。即,将沿着水平设置有PCR装置50的基座51时的铅直方向设为“上下方向”,根据重力方向定义“上”与“下”。另外,将盒1的旋转轴的轴向设为“左右方向”,将与上下方向以及左右方向垂直的方向设为“前后方向”。从盒1的旋转轴观察,将盒***口53A一侧设为“后”,将相反侧设为“前”。将从前侧观察时的左右方向的右侧设为“右”,将左侧设为“左”。
PCR装置50具有旋转机构60、磁铁移动机构70、按压机构80、荧光测定器55以及控制器90。
(1)旋转机构60
旋转机构60是使盒1以及加热器一体地旋转的机构。通过旋转机构60使盒1以及加热器上下反转,PCR容器30的流路形成部35内的液滴状的溶出液47移动,进行热循环处理。
旋转机构60具有旋转体61与旋转用马达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安装有盒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的旋转轴支承于在基座51固定的支承台52。在旋转体61设置有安装盒1的安装部62以及加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)。若旋转体61旋转,则能够保持维持着盒1与加热器的位置关系的状态,使盒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旋转至规定的位置。在旋转用马达66与旋转体61之间也可以夹设齿轮等传递机构。
此外,旋转体61的旋转轴位于盒1的比PCR容器30靠管20的附近。换言之,旋转体61的旋转轴的高度位于在安装部62安装的盒1的管20的高度。由于管20比PCR容器30长,所以假设若将PCR容器30的中心设为旋转轴(假设若旋转体61的旋转轴的高度位于PCR容器的高度),则使旋转体61大型化。
安装部62是安装盒1的部位。安装部62具有形成有槽口的固定部63。另外,在加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)形成的***孔64A也作为安装部62发挥功能。以在***孔64A***有PCR容器30的状态,在固定部63的槽口钩挂有盒1的固定爪25,将盒1安装于旋转体61(参照图4)。这里,虽然加热器的一部分兼作为安装部62,但是安装部62与加热器也可以各自分开。另外,虽然安装部62经由溶出用加热器65A间接地固定于旋转体61,但是也可以直接设置于旋转体61。另外,安装部62能够安装的盒1的数量并不限定于一个,也可以为多个。
此外,安装部62的固定部63作为固定盒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以及PCR容器30构成的长条的盒1稳定地固定于安装部62。
在固定部63沿着上下方向形成有导轨63A(参照图4)。导轨63A一边沿着前后方向限制盒1的引导板26一边沿着***方向引导盒1的引导板26。由于一边通过导轨63A引导引导板26一边将盒1***安装部62,所以盒1的PCR容器30被***孔64A导向,从而将盒1相对于安装部62固定于正常的位置。
PCR装置50具备溶出用加热器65A,并且作为PCR用加热器,具备高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C。各加热器由未图示的发热源与加热块构成。发热源例如为盒加热器,并且被***加热块。加热块例如是热传导率较高的铝等金属,抑制散热不均从而通过来自发热源的热对盒1内的液体进行加热。另外,为了使移动磁珠7的磁铁71不吸附,优选加热块为非磁性体。
溶出用加热器65A是对盒1的溶出液液柱47进行加热的加热器。若将盒1固定于正常的位置,则溶出用加热器65A与管20的溶出液液柱47对置。例如,通过溶出用加热器65A将溶出液液柱47加热至约50℃,促进核酸从磁珠游离。
高温侧加热器65B是对PCR容器30的流路形成部35的上游侧进行加热的加热器。若将盒1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至约90~100℃。
低温侧加热器65C是对PCR容器30的流路形成部35的底35A进行加热的加热器。若将盒1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的液体加热至约50~75℃。
在高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间配置有隔离物65D。隔离物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,隔离物65D也用于准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,通过高温侧加热器65B和低温侧加热器65C,在PCR容器30的流路形成部35内的液体中形成温度梯度。
在分别构成溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C的加热块分别形成有构成***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的下侧的开口测定溶出液47的亮度。
此外,在高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C分别设置有温度控制装置,能够设定为适于各种聚合酶反应的温度。
(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使磁铁71吸引盒1内的磁珠7,并且通过使磁铁71移动使磁珠7在盒1内移动。磁铁移动机构70具有一对磁铁71、升降机构73以及摆动机构75。
磁铁71是吸引磁珠7的部件。作为磁铁71,虽然能够使用永久磁铁、电磁铁等,但是这里使用不产生发热等的永久磁铁。一对磁铁71以沿着前后方向对置的方式,在臂72保持为上下方向的位置大致相同。各磁铁71能够从在安装部62安装的盒1的前侧或者后侧对置。一对磁铁71能够从前后方向夹持在安装部62安装的盒1。从与设置有盒1的固定爪25或者引导板26的方向(这里为左右方向)正交的方向(这里为前后方向)使磁铁71对置,能够使盒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沿着上下方向移动的机构。由于磁铁71吸引磁珠7,所以若配合磁珠7的移动使磁铁71沿着上下方向移动,则能够沿着上下方向吸引盒1内的磁珠7。
升降机构73具有沿着上下方向移动的滑架73A与升降用马达73B。滑架73A是能够沿着上下方向移动的部件,通过在具有盒***口53A的侧壁53设置的滑架引导73C以能够沿着上下方向移动的方式引导。由于在滑架73A安装有保持一对磁铁71的臂72,所以若滑架73A沿着上下方向移动,则磁铁71沿着上下方向移动。升降用马达73B是使滑架73A沿着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移动至上下方向的规定位置。虽然升降用马达73B使用传送带73D以及带轮73E使滑架73A沿着上下方向移动,但是也可以通过其他传递机构使滑架73A沿着上下方向移动。
在滑架73A位于最靠上的位置(退避位置)时,磁铁71位于比盒1靠上侧。在滑架73A位于退避位置时,即便盒1旋转,升降机构73也不与盒1接触。另外,升降机构73能够使滑架73A的位置下降至磁铁71与反应液柱对置的位置。由此,升降机构73能够以使罐3内的磁珠7移动至反应液柱的位置的方式使磁铁71移动。
摆动机构75是使一对磁铁71沿着前后方向摆动的机构。若使一对磁铁71沿着前后方向摆动,则各磁铁71与盒1的间隔相互不同地发生变化。由于磁珠7被距离近的磁铁71一方吸引,所以通过使一对磁铁71沿着前后方向摆动,盒1内的磁珠7沿着前后方向移动。
摆动机构75具有摆动用马达75A以及齿轮。摆动用马达75A以及齿轮设置于滑架73A,能够与滑架73A一起沿着上下方向移动。通过摆动用马达75A的动力经由齿轮传递至臂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。为了防止磁铁71与盒1接触从而损伤盒1,摆动机构75在磁铁71与盒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。摆动旋转轴75B以能够沿着前后方向摆动磁铁71的方式与左右方向平行。在从右或者左观察摆动旋转轴75B时,摆动旋转轴75B配置为比盒1向前侧或者后侧偏移。由此,在滑架73A向下移动时,能够避免盒1与臂72的接触。此外,若能够沿着前后方向摆动磁铁71,摆动旋转轴75B也可以是与上下方向平行的轴。
(3)按压机构80
按压机构80是按压盒1的柱塞10的机构。通过按压机构80按压柱塞10,将盒1的溶出液液柱47以及油液柱向PCR容器30压出,从而在PCR容器30的油中形成液滴状的溶出液47。
按压机构80具有柱塞用马达81与杆82。柱塞用马达81是使杆82移动的动力源。杆82是按压盒1的柱塞10的安装台11A的部件。不按压盒1的罐3而是按压安装台11A的理由是罐3由能够膨胀且具有挠性的树脂构成。在罐3不变形的情况下,按压机构80也可以通过按压罐3按压柱塞10。
杆82按压柱塞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,在通过按压机构80按压柱塞10时,PCR装置50使旋转体61旋转45度,从而使盒1的长边方向配合杆82的移动方向,然后使杆82移动。由于杆82按压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,所以容易以不与升降机构73发生干扰的方式配置按压机构80。另外,由于杆82按压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,所以能够将PCR装置50的上下方向的尺寸缩小。
(4)荧光测定器55
荧光测定器55具备向PCR容器30的溶出液47照射激发光的激发光源、以及测定从溶出液47放出的荧光的强度的荧光光度计。荧光测定器55以与盒1的PCR容器30的底35A对置的方式,配置于比旋转体61靠下侧。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的控制的控制部。控制器90具有例如CPU等的处理器与ROM、RAM等的存储装置。在存储装置存储有各种程序以及数据。另外,存储装置提供对程序进行展开的区域。通过处理器执行在存储装置存储的程序,实现各种处理。
例如,控制器90具有旋转机构控制部,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设置有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具有加热器控制部,控制加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C),使各加热器发热。在构成加热器的加热块设置有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,控制盒加热器的ON·OFF。
另外,控制器90具有升降用马达控制部,控制升降用马达73B使磁铁71沿着上下方向移动。在PCR装置50设置有对滑架73A的位置进行检测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具有摆动用马达控制部,控制摆动用马达75A使磁石71沿着前后方向摆动。在PCR装置50设置有对保持磁铁71的臂72的位置进行检测的位置传感器,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具有荧光测定器控制部,控制荧光测定器55对PCR容器30的溶出液47的亮度进行测定。控制器90在荧光测定器55与盒1的PCR容器30的底35A对置时,使荧光测定器55进行测定。测定结果保存于存储装置。
(6)核酸融解曲线解析部
核酸融解曲线解析部对从在核酸扩增以后通过荧光测定器55测定的荧光获得的核酸的融解曲线进行解析。由此,能够清楚了解扩增了的核酸的变异(点突变、缺失·***突变等)、多型(polytypism:多态性),从而能够进行基因诊断、病原体的变异的确定等。
<动作说明>
(1)盒1的安装动作
图9A~图9D是盒1安装时的PCR装置50的状态的说明图。图9A是盒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是盒1刚安装后的说明图。图9D是盒1在安装状态下的初始状态的说明图。
如图9A所示,在盒1安装前的初始状态,安装部62的安装方向为上下方向。在以下的说明中,以该状态的旋转体61的旋转位置为基准(0度),从右观察将绕逆时针作为正方向来表示旋转体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。在该状态下,作业者将盒1从盒***口53A***安装部62。此时,由于一边通过导轨63A引导引导板26一边将盒1***安装部62,所以盒1的PCR容器30被安装部62的***孔64A导向。作业者将盒1***,直至盒1的固定爪25钩挂于固定部63的槽口为止。由此,盒1相对于安装部62固定于正常的位置。假设在未将PCR容器30******孔64A从而盒1相对于安装部62位于异常的位置的情况下,由于盒1的固定爪25未钩挂于固定部63的槽口,所以作业者能够识别盒1位于异常的位置。
如图9C所示,若盒1相对于安装部62固定于正常的位置,则管20的溶出液液柱47与溶出用加热器65A对置,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。因为在旋转体61设置有安装部62以及加热器,所以即便旋转体61旋转,也能够保持原样地维持盒1与加热器的位置关系。
在将盒1安装于安装部62以后,如图9D所示,控制器90使旋转体61旋转30度,使旋转体61的位置返回至基准。此外,对于盒1安装于安装部62的情况,控制器90可以通过未图示的传感器检测,也可以通过来自作业者的输入操作检测。
(2)核酸溶出处理
·磁铁71的上下动作
图10是使磁铁71向下方移动时的磁珠7的举动的概念图。盒1内的磁珠7被磁铁71吸引。因此,若磁铁71在盒1的外部移动,则盒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移动至溶出液液柱47时的PCR装置50的状态的说明图。图11C是吊起磁铁71时的PCR装置50的状态的说明图。
如图11A所示,初始状态的盒1将罐3置为上侧,长边方向与铅直方向平行。在该状态下,如图2A所示,盒1从上按顺序具备含有磁珠7的溶解液41(罐3)、油42(柱塞10)、清洗液43(管20的上游侧)、第一油液柱44(毛细管23)、清洗液液柱45(毛细管23)、第二油液柱46(毛细管23)、溶出液液柱47(毛细管23)、第三油液柱48(毛细管23)以及油(PCR容器30)。
如图11A所示,在初始状态,滑架73A位于最靠上的位置(退避位置),磁铁71位于比盒1靠上侧。控制器90从该状态驱动升降用马达73B,使滑架73A缓缓向下方移动,从而使磁铁71缓缓向下方移动。此外,由于盒1的长边方向与铅直方向平行,所以磁铁71沿着盒1移动。
若磁铁71向下方移动,则磁铁71与罐3对置,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。
若磁铁71从与罐3对置的位置(罐3的高度)移动至与柱塞10对置的位置(柱塞10的高度),则磁珠7通过柱塞10的筒状部11的上游侧的开口,并且通过罐3内的溶解液41与盒主体9的上游侧的油42的界面。由此,将结合有核酸的磁珠7导入盒主体9。在磁珠7通过与油42的界面时,由于通过油42洗涮溶解液41,所以溶解液41的成分难以带入油42。由此,能够抑制溶解液41的成分混入清洗液、溶出液47。
若磁铁71以与柱塞10对置的状态向下方移动,则磁珠7通过筒状部11的内部,穿过肋13的正反面从筒状部11的下游侧的开口输出,从而导入管20的上注射器21。在该期间,磁珠7在柱塞10内通过油42与清洗液43的界面。若将磁珠7导入清洗液43,则通过清洗液43清洗与磁珠7结合的核酸。
由于在该阶段,柱塞10的棒状部12未***管20的下注射器22,所以若磁铁71从与上注射器21对置的位置(上注射器21的高度)移动至与毛细管23对置的位置(毛细管23的高度),则磁珠7从上注射器21向下注射器22移动,从下注射器22移动至毛细管23。在毛细管23的上游侧具有第一油液柱44,在磁珠7从下注射器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,由于通过油洗涮清洗液43,所以清洗液43的成分难以带入油。由此,能够抑制清洗液43的成分混入清洗液液柱45、溶出液液柱47。
若磁铁71从与第一油液柱44对置的位置(第一油液柱44的高度)移动至与清洗液液柱45对置的位置(清洗液液柱45的高度),则磁珠7通过油与清洗液的界面。若将磁珠7导入清洗液液柱45,则通过清洗液清洗与磁珠7结合的核酸。
若磁铁71从与清洗液液柱45对置的位置(清洗液液柱45的高度)移动至与第二油液柱46对置的位置(第二油液柱46的高度),则磁珠7通过清洗液与油的界面。此时,由于通过油洗涮清洗液,所以清洗液的成分难以带入油。由此,能够抑制清洗液的成分混入溶出液液柱47。
若磁铁71从与第二油液柱46对置的位置(第二油液柱46的高度)移动至与溶出液液柱47对置的位置(溶出液液柱47的高度),则磁珠7通过油与溶出液47的界面。
控制器90在将磁珠7导入溶出液液柱47以前,控制溶出用加热器65A将溶出液液柱47加热至约50℃。另外,通过在将磁珠7导入以前加热溶出液47,能够缩短从将磁珠7导入溶出液47至核酸的溶出结束为止的时间。
如图11B所示,若在磁铁71移动至与溶出液液柱47对置的位置(溶出液液柱47的高度)为止以后,控制器90使升降用马达73B停止,从而使磁铁71的上下方向的移动停止,并且在30秒期间以50℃进行处理,则与磁珠7结合的核酸在溶出液液柱47的液中游离,进行逆转录反应。通过对溶出液47进行加热,促进来自磁珠7的核酸的溶出以及逆转录反应。
在通过溶出液液柱47使核酸溶出以后,控制器90向与至此为止相反的方向驱动升降用马达73B,使滑架73A缓缓向上方移动,从而使磁铁71缓缓向上方移动。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。
若磁铁71从图11B所示的状态向上方移动,则磁珠7从溶出液液柱47向第二油液柱46移动,从而从溶出液液柱47除去磁珠7。
若磁铁71缓缓移动至与上注射器21对置的位置,则磁珠7也移动至上注射器21,磁珠7位于比下注射器22靠上侧。若使磁珠7移动至该位置,则在按压柱塞10时,不会将磁珠7导入PCR容器30。因此,控制器90也可以在从该状态至图11C所示的状态为止期间,以磁珠7无法追随于磁铁71的移动的程度的速度,使滑架73A向上方移动。此外,只要在按压柱塞10时不会将磁珠7导入PCR容器30,也可以在更早的阶段对滑架73A的移动速度进行加速。
在控制器90的存储装置存储有与磁铁71的移动速度有关的信息,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
也可以在使磁铁71沿着上下方向移动期间,控制器90驱动摆动用马达75A使夹持盒1的一对磁铁71沿着前后方向摆动。
图12是使磁铁71摆动时的磁珠7的举动的概念图。
在磁铁71沿着上下方向移动期间,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的前后方向的距离大致恒定。因此,若一对磁铁71中的一方与管20接近,则另一方从管20离开。
由于磁珠7被距离近的磁铁71一方吸引,所以若一方的磁铁71与管20接近,则磁珠7被吸引至该磁铁71一侧。然后,若该磁铁71从管20离开,相反侧的磁铁71与管20接近,则此次磁珠7被相反侧的磁铁71吸引。由此,磁珠7沿着前后方向移动。若使一对磁铁71沿着前后方向摆动,则磁珠7沿着前后方向往复移动。
若磁珠7沿着前后方向往复移动,则液体容易与磁珠7接触。尤其由于毛细管23内的液体几乎不具有流动性,所以在想要使毛细管23内的液体尽可能地与磁珠7接触的情况下,磁珠7沿着前后方向往复移动是有效的。
表1表示磁铁71有无摆动。
表1
磁铁的位置 | 有无摆动 |
第一油液柱 | 无 |
油与清洗液的界面 | 无 |
清洗液液柱 | 有 |
清洗液与油的界面 | 无 |
第二油液柱 | 无 |
油与反应液的界面 | 无 |
反应液液柱 | 有 |
(提拉磁铁时) | (无) |
在磁珠7在油液柱(第一油液柱44或者第二油液柱46)向下方移动时,控制器90使摆动马达停止,从而使磁铁71不摆动。此时,控制器90以使一对磁铁71中的一方与管20接近的状态,使磁铁71向下方移动。因为与使各磁铁71与管20的距离均衡的情况相比,这更容易使磁珠7追随于磁铁71的移动。
在磁珠7在清洗液液柱45向下方移动时,控制器90驱动摆动马达,从而使磁铁71沿着前后方向摆动。由此,由于磁珠7一边在洗净液液柱45内沿着前后方向摆动一边向下方移动,所以能够提高磁珠7的清洗效率。另外,由于提高了清洗效率,所以能够抑制清洗液液柱45的量,从而能够实现盒1的小型化。
在磁珠7通过清洗液与油(第二油液柱46)的界面时,控制器90使摆动马达停止,从而使磁铁71不摆动。由此,由于磁珠7不摆动地通过界面,所以清洗液的成分难以带入油。此外,控制器90以使一对磁铁71中的一方与管20接近的状态,使磁铁71向下方移动。由此,磁珠7被距离近的磁铁71吸引而集聚,附着于磁珠7的清洗液被挤出,所以清洗液的成分难以带入油。
在磁珠7位于溶出液液柱47时,控制器90驱动摆动马达,使磁铁71沿着前后方向摆动。由此,由于磁珠7在溶出液液柱47内沿着前后方向摆动,所以能够提高与磁珠7结合的核酸的溶出效率。另外,由于提高了溶出效率,所以能够缩短从将磁珠7导入溶出液47至使核酸的溶出结束为止的时间。
此外,在通过溶出液液柱47使核酸溶出以后,使磁铁71向上方移动来提拉磁珠7时,控制器90使摆动马达停止,从而使磁铁71不摆动。此时,控制器90以使一对磁铁71中的一方与管20接近的状态,使磁铁71向下方移动。由此,磁珠7容易追随于磁铁71的移动,从而能够对磁铁71的移动速度加速。
在控制器90的存储装置存储有与毛细管23的各液柱的位置有关的信息以及表1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13A~图13C是液滴形成处理的说明图。图13A是将磁铁71吊起时的PCR装置50的状态的说明图。图13B是使旋转体61旋转45度的状态的说明图。图13C是按压机构80的杆82按压柱塞10的状态的说明图。
如图13A所示,在滑架73A位于退避位置时,即便盒1旋转,升降机构73也不与盒1接触。控制器90使旋转体61从这种状态旋转45度。
如图13B所示,若旋转体61旋转45度,则盒1的长边方向与按压机构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。若杆82与盒1的柱塞10的安装台11A接触然后杆82进一步移动,则将柱塞10向管20侧压入。控制器90使杆82移动至图13C所示的状态,按压柱塞10直至柱塞10的安装台11A与管20的上缘接触。
若将柱塞10向管20侧压入,则柱塞10的棒状部12的密封件12A与管20的下注射器22嵌合(参照图2B)。而且,若进一步压入柱塞10,则密封件12A在下注射器22内滑动。由此,仅以与密封件12A在下注射器22内滑动的体积相当的部分,将管20的下游侧的液体(第三油液柱48、溶出液液柱47等)向PCR容器30的流路形成部35压出。
首先,管20的第三油液柱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流入油容纳空间32A,从而油容纳空间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力(油容纳空间32A的压力)高。在将第三油液柱48从管20压出以后,溶出液液柱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内呈液柱状的溶出液47在流路形成部35的油中呈液滴状。
由于密封件12A在下注射器22内滑动的体积(将管20内的液体从下游侧压出的量)比管20内的溶出液液柱47以及第三油液柱48的合计多,所以在将溶出液液柱47从管20压出以后,也将第二油液柱46的一部分向流路形成部35压出。由此,在管20未残留有溶出液47,溶出液液柱47的液量全部成为液滴状。另外,通过将第二油液柱46的一部分从管20的下游侧压出,液滴状的溶出液47容易从管20离开(液滴状的溶出液47难以吸附于毛细管23的开口)。
由于将毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口径)设计为比较小,所以在PCR容器30内液滴化的溶出液47难以吸附于毛细管23的开口。另外,溶出液47与PCR容器30的油相比比重较大。因此,液滴状的溶出液47从毛细管23的末端离开,将流路形成部35作为流路朝向底35A沉降。而且,到达PCR容器30的底35A,在此处结束沉降与冻结干燥的核酸扩增反应试剂接触,使核酸扩增反应试剂溶解。但是,由于在该阶段,流路形成部35的流路倾斜为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,需要使流路形成部35的流路返回至铅直方向。
在形成有液滴状的溶出液47以后(按压柱塞10以后),控制器90向与至此为止相反的方向驱动柱塞用马达81,使杆82返回至原来的位置。在该状态下,即便盒1旋转,按压机构80的杆82也不与盒1接触。控制器90使旋转体61从这种状态返回至基准位置。若旋转体61成为基准位置,则由于流路形成部35的流路成为铅垂方向,所以液滴状的溶出液47难以附着于流路形成部35的内壁。
(4)热循环处理
控制器90具有的旋转机构控制部控制旋转用马达66,在核酸扩增反应容器中核酸扩增反应循环进行的期间,以第一部分处于与第二部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第一配置、以及第二部分处于与第一部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第二配置交替的方式使核酸扩增反应容器旋转,并且在核酸扩增反应循环结束以后,控制旋转机构使核酸扩增反应容器成为第二配置。以下,具体地对这样进行的核酸扩增反应进行说明。
图14A以及图14B是热循环处理的说明图。图14A是对溶出液47实施低温侧的温度处理的状态的说明图。图14B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PCR装置50的状态,在各图的右侧示出PCR容器30的流路形成部35的内部的状态。
若将盒1相对于安装部62固定于正常的位置,则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。在热循环处理期间,控制器90通过在旋转体61设置的高温侧加热器65B,将PCR容器30的流路形成部35的上游侧的高温区域36A的液体加热至约90~100℃。另外,控制器90通过在旋转体61设置的低温侧加热器65C,将流路形成部35的下游侧的低温区域36B的液体加热至约50~75℃。由此,在热循环处理期间,在PCR容器30的流路形成部35内的液体中形成温度梯度。因为在旋转体61设置有安装部62以及加热器,所以即使旋转体61旋转,也保持原样地维持盒1与加热器的位置关系。此外,在PCR容器30内进行RT-PCR的情况下,在热循环处理之前,通过低温侧加热器65C,对使核酸扩增反应试剂溶解了的溶出液47以约42~55℃进行处理,从而进行逆转录反应即可。
在热循环处理期间,加热PCR容器30内的液体。假设若因加热PCR容器30的液体产生气泡,则担心流路形成部35内的液体的温度产生偏差、或者阻碍流路形成部35中的液滴状的溶出液47的移动(沉降)。但是,在本实施方式中,由于因在下密封部34B的压力损失,流路形成部35的液体的压力比外部空气压力高,所以难以在PCR容器30的液体中产生气泡。
如图14A所示,在旋转体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,盒1的PCR容器30的底35A为下。由于液滴状的溶出液47与油相比比重较大,所以液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降。若液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降,则到达PCR容器30的底35A,在此处结束沉降存积于低温区域36B。由此,液滴状的溶出液47移动至低温区域36B。控制器90在规定时间保持图14A的状态,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)。在该期间,产生聚合酶反应的伸长反应。
若从图14A的状态,控制器90驱动旋转用马达66使旋转体61旋转180度,则成为图14B所示的状态。若旋转体61从基准位置旋转180度,则盒1上下反转,并且高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C也上下反转。即,高温侧加热器65B位于低温侧加热器65C的下侧,盒1的PCR容器30的底35A朝上。若液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降,则到达管20的末端(毛细管23的末端),并在此处结束沉降,存积于高温区域36A。由此,液滴状的溶出液47向高温区域36A移动。控制器90将图14B的状态保持规定时间,将液滴状的溶出液47在高温区域36A加热至约90~100℃(实施高温侧的温度处理)。在该期间,产生聚合酶反应的变性反应。
若从图14B的状态,控制器90驱动旋转用马达66使旋转体61旋转-180度,则返回至图14A的状态。若在该状态下,液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降,则液滴状的溶出液47向低温区域36B移动,并且在低温区域36B再次被加热至约50~75℃(实施低温侧的温度处理)。此外,由于毛细管23的末端的内径(毛细管23的开口径)设计为比较小,所以溶出液47难以吸附于毛细管23的开口,因此若旋转体61从图14B的状态旋转-180度,则液滴状的溶出液47不会吸附于毛细管23的开口而是离开管20朝向PCR容器30的底35A沉降。
控制器90驱动旋转用马达66将旋转体61的旋转位置,以规定循环数反复形成为图14A的状态与图14B的状态。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、以图14A的状态保持的时间、以图14B的状态保持的时间以及循环数(图14A的状态与图14B的状态的反复次数)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14A所示,若旋转体61位于基准位置,则荧光测定器55与盒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以使旋转体61位于基准位置的状态,从低温侧加热器65C的***孔64A的下侧开口,使荧光测定器55测定位于PCR容器30的底35A的溶出液47的荧光强度。
在旋转体61刚刚旋转180度位于基准位置之后,有时候液滴状的溶出液47在PCR容器30的流路形成部35沉降并且液滴状的溶出液47未到达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14A的状态之后经过规定时间之后(即将从图14A的状态使旋转体61旋转之前),测定荧光强度。或者,控制器90也可以在距使旋转体61位于基准位置时规定时间期间,使荧光测定器55测定荧光强度,并且存储荧光强度的时间经历。
(6)核酸融解曲线解析
核酸扩增反应容器采取第二配置,在旋转体61位于基准位置时,能够通过荧光测定器55测定从对核酸进行了标识的荧光标记放出的荧光强度。因此,通过在该状态下,控制低温侧加热器65C使温度上升,并且测定荧光,能够制成表示由温度上升产生的探针与扩增了的核酸的双链的解离的融解曲线。温度变化并不特别限定,例如也可以将初始温度设为45℃,将最终温度设为90℃,将温度上升速度设为0.1~0.5℃/1~3秒。
核酸融解曲线解析部进行这样获得的融解曲线的解析。由此,由于只要在扩增了的核酸具有与探针的序列不同的碱基就能够检测出,所以能够清楚了解扩增了的核酸的变异(点突变、缺失·***突变等)、多型(多态性)。
这样,通过本发明的结构,能够简便地调查在核酸扩增以后扩增了的核酸的变异、多型。
===其他===
上述实施方式是用于容易理解本发明的,并不是用于限定本发明来解释的。理所当然,本发明能够不脱离其主旨地变更、改进,并且本发明包含其等价物。
<PCR装置>
对于上述PCR装置50,作为热循环处理,以规定循环数变化盒1的姿势使PCR容器30上下反转。其中,变化盒1的姿势的次数并不限定于多次,也可以是一次。
在上述PCR装置中,虽然旋转体的旋转轴位于比PCR容器靠管的附近,但是只要在旋转旋转体使盒的姿势变化时,PCR容器的内部的液滴能够移动,旋转体的旋转轴的位置并不限定于此。
在上述PCR装置中,虽然将形成有槽口的固定部63与***孔64A作为盒的安装部,但是只要能够将盒安装于旋转体,并不限定于该结构。另外,安装部可以是通过仅固定管侧将盒固定于旋转体的构造,也可以是通过仅固定PCR容器侧,将盒固定于旋转体的构造。其中,安装部需要是即便旋转体旋转使盒的姿势变化,盒也稳定地固定于旋转体的构造。
虽然上述PCR装置50具备高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C作为PCR用加热器,但是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,并不限定于该结构。例如,也可以仅在高温侧设置加热器。或者,也可以在高温侧设置加热器并且在低温侧设置冷却器。
另外,虽然上述PCR装置50在旋转体设置有PCR用加热器(高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C),但是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,也可以在旋转体的外部设置PCR用加热器。例如,PCR装置也可以在旋转体的外部具备在如图14A所示那样旋转体61位于基准位置时与PCR容器对置的第一PCR用加热器、以及在如图14B所示那样使旋转体旋转180度时与PCR容器对置的第二PCR用加热器。即便这样,也能够在核酸扩增反应容器亦即PCR容器的内部形成温度梯度。其中,若PCR用加热器设置于旋转体,则无论旋转体的旋转位置如何,均维持盒的PCR容器与加热器的位置关系,因此优选。
PCR装置50也可以不具备溶出用加热器65A,仅具备PCR用加热器(例如高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)。其中,只要PCR装置50具备溶出用加热器65A,就会促进核酸从磁珠游离,因此优选。
PCR装置50也可以不具备沿着管使磁铁移动的磁铁移动机构。在该情况下,例如作业者拿着磁铁沿着管使磁铁移动即可。其中,由于担心因作业者使核酸结合性固相载体亦即磁珠的移动速度等不同,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也可以不具备摆动机构75。在该情况下,尽管无法使磁铁摆动,仍能够沿着管使磁铁移动,因此能够使结合有核酸的磁珠移动至含有溶出液的液柱。
PCR装置50也可以不具备按压机构80,只要具备替代的按压机构即可。在该情况下,例如柱塞、罐能够成为按压机构。即,作业者用手按压盒的柱塞即可。在盒未设置有柱塞的情况下,也可以通过作业者使由上述能够变形的材质作成的罐变形,对罐的内部进行加压从而从管向PCR容器压出液体。
【实施例】
在本实施例中,使用日本特开2012-115208所记载的PCR装置,使用以下的RT-PCR用样品,对流感病毒的RNA进行逆转录,并使其进行了扩增。
1.0μM引物F:GAC CAA TCC TGT CAC CTC TGA C(序列号1)
0.3μM引物R:AGG GCA TTT TGG ACA AAG CGT CTA(序列号2)
2.0μM探针
Q探针:Bodipy-CACAAATCCTAAAATTCCCT(序列号3)
1xSuperScriptIII RT/Platimun Taq Mix
1xPCR Master Mix
然后,以从45℃至90℃温度每10秒上升1℃的方式进行了加热。在图15中示出反应液的相对于通过本温度控制获得的各温度的亮度值。图中的实验例1是没有变异的DNA,实验例2、实验例3是包含变异的DNA。另外,在图16中示出对图15所示的结果进行了一阶微分的结果。在上述图中,没有变异的核酸与有变异的核酸在亮度值的变化曲线能够看到差异。这样,通过使用本发明的核酸分析装置,能够简便地辨别有无核酸变异。
附图标记的说明:
1…盒;3…罐;3A…盖;3B…变形部;5…适配器;5A…盖;7…磁珠;9…盒主体;10…柱塞;11…筒状部;11A…安装台;12…棒状部;12A…密封件;13…肋;20…管;21…上注射器;22…下注射器;23…毛细管;25…固定爪;26…引导板;30…PCR容器;31…密封形成部;32…油容纳部;32A…油容纳空间;33…台阶部;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…第一油液柱;45…清洗液液柱;46…第二油液柱;47…溶出液(PCR溶液);47A…溶解液;47B…油液柱;47C…核酸扩增反应液;48…第三油液柱;50…PCR装置;51…基座;52…支承台;53…侧壁;53A…盒***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…隔离物;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…滑架引导;73D…传送带;73E…带轮;75…摆动机构;75A…摆动用马达;75B…摆动旋转轴;80…按压机构;81…液柱用马达;82…杆;90…控制器。
Claims (5)
1.一种核酸分析装置,其特征在于,具备:
安装部,其能够安装包含反应溶液以及与所述反应溶液相分离的油的核酸扩增反应容器;
第一加热器,其对所述核酸扩增反应容器的第一部分进行加热;
第二加热器,其对所述核酸扩增反应容器的第二部分进行加热;
驱动机构,其在所述核酸扩增反应容器的所述第一部分处于与所述第二部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第一配置、和所述第二部分处于与所述第一部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第二配置之间,切换所述安装部的配置;
加热器控制部,其控制所述加热器;
驱动机构控制部,其控制所述驱动机构;
荧光测定器,其测定荧光;以及
核酸融解曲线解析部,其分析核酸的融解曲线,
所述驱动机构控制部控制所述驱动机构,在所述核酸扩增反应容器中所述核酸扩增反应进行的期间,以所述第一配置与所述第二配置交替的方式切换所述安装部的配置,在所述核酸扩增反应结束后,使所述安装部成为所述第二配置;
所述加热器控制部在所述核酸扩增反应进行的期间,控制所述第一以及第二加热器使所述第一部分成为第一温度而使所述第二部分成为第二温度,在所述核酸扩增反应结束后,控制所述第二加热器使所述第二部分的温度随时间经过而升温,
荧光测定器测定在所述核酸扩增反应结束后使所述第二部分的温度上升期间,从通过所述核酸扩增反应扩增了的核酸放出的荧光;
所述核酸融解曲线解析部对从通过所述荧光测定器测定的荧光获得的核酸融解曲线进行解析。
2.一种核酸分析装置,其特征在于,具备:
安装部,其能够安装包含反应溶液以及与所述反应溶液相分离的油的核酸扩增反应容器;
第一加热器,其对所述核酸扩增反应容器的第一部分进行加热;
第二加热器,其对所述核酸扩增反应容器的第二部分进行加热;
旋转机构,其使所述核酸扩增反应容器与所述加热器一体地旋转;
加热器控制部,其控制所述加热器;
旋转机构控制部,其控制所述旋转机构;
荧光测定器,其测定荧光;以及
核酸融解曲线解析部,其分析核酸的融解曲线,
所述旋转机构控制部在所述核酸扩增反应容器中所述核酸扩增反应进行的期间,以所述核酸扩增反应容器的所述第一部分处于与所述第二部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第一配置、与所述第二部分处于与所述第一部分相比中重力作用的方向上靠下的位置的第二配置交替的方式,使所述核酸扩增反应容器旋转,在所述核酸扩增反应结束后,控制所述旋转机构使所述核酸扩增反应容器成为所述第二配置,
所述加热器控制部在所述核酸扩增反应进行的期间,控制所述第一以及第二加热器使所述第一部分成为第一温度而使所述第二部分成为第二温度,在所述核酸扩增反应结束后,控制所述第二加热器使所述第二部分的温度随时间经过而升温,
荧光测定器测定在所述核酸扩增反应结束后使所述第二部分的温度上升期间,从通过所述核酸扩增反应扩增了的核酸放出的荧光;
所述核酸融解曲线解析部对从通过所述荧光测定器测定的荧光获得的核酸融解曲线进行解析。
3.根据权利要求1或2所述的核酸分析装置,其特征在于,
具备管,该管在内部依次具备:
第一液柱,其由第一油构成;
第二液柱,其由与油相分离并且清洗结合有核酸的核酸结合性固相载体的清洗液构成;
第三液柱,其由第二油构成;
第四液柱,其由若与油混合则相分离并且从结合有核酸的核酸结合性固相载体将所述核酸溶出的溶出液构成;以及
第五液柱,其由第三油构成,
所述核酸扩增反应容器与所述管的第五液柱侧连通。
4.一种核酸分析方法,其特征在于,包括:
利用核酸扩增反应容器进行核酸扩增反应的工序,其中,所述核酸扩增反应容器具有第一部分、第二部分以及连结所述第一部分与所述第二部分的流路,并且所述核酸扩增反应容器含有反应溶液以及比重与所述反应溶液不同而相分离的油,在该工序中,将核酸扩增反应容器的所述第一部分加热至第一温度,将所述第二部分加热至第二温度,并且在所述第一部分处于与所述第二部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第一配置、与所述第二部分处于与所述第一部分相比在重力作用的方向上靠下的位置的第二配置之间,切换所述核酸扩增反应容器,使所述反应液在所述第一部分与所述第二部分之间移动;
在所述核酸扩增反应结束后,使所述反应液向所述第二部分移动,使所述第二部分的温度随时间经过而升温,测定从通过所述核酸扩增反应扩增了的核酸放出的荧光的工序;以及
对从所述测定的荧光获得的核酸融解曲线进行解析的工序。
5.根据权利要求4所述的核酸分析方法,其特征在于,
所述核酸扩增反应容器与管的第五液柱侧连通,该管在内部依次具备:
第一液柱,其由第一油构成;
第二液柱,其由与油相分离并且清洗结合有核酸的核酸结合性固相载体的清洗液构成;
第三液柱,其由第二油构成;
第四液柱,其由若与油混合则相分离并且从结合有核酸的核酸结合性固相载体将所述核酸溶出的溶出液构成;以及
所述第五液柱,其由第三油构成,
通过所述管精制的核酸在所述核酸扩增反应中被扩增。
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