JP2018198543A - 核酸増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単にマイクロ流体チップを加熱部に密着して固定することができ、かつ、加熱部に対するマイクロ流体チップの位置合わせを簡単に行うことができる核酸増幅装置を提供する。【解決手段】核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００が挿入される挿入部１２を備えた筐体１０と、マイクロ流体チップ１００を加熱する加熱部２０と、加熱部２０が配置され、マイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入される動きに連動して加熱部２０を移動させて加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付ける移動部３０と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、検体に含まれる核酸（デオキシリボ核酸、リボ核酸）を増幅させるための核酸増幅装置に関する。

飲料又は食品等に含まれる細菌等の微生物の検査においては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を利用したＰＣＲ法が知られている。ＰＣＲ法を利用した検査方法では、培養法と比べて大幅に検査工程を高速化及び簡略化することができる利点がある。

ＰＣＲ法は、例えば核酸増幅デバイスを用いて行われる。この種の核酸増幅デバイスとして、マイクロ流路を有するマイクロ流体チップが知られている。マイクロ流体チップを用いてＰＣＲ法を行う場合、検査対象となる微生物を含む検体（検体原液）と反応試薬（ＰＣＲ試薬等）とを含む反応溶液をマイクロ流体チップのマイクロ流路に流して、反応溶液に昇降温度サイクルを与える。これにより、検体に含まれる標的核酸を指数関数的に高速に増幅することができるので、迅速に検体の検査を行うことができる。

ＰＣＲ法による検体の検査に用いられるマイクロ流体チップの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１には、異なる温度領域を形成する加熱部の上に配置されるマイクロ流体チップが開示されている。マイクロ流体チップは、加熱部の異なる温度領域を通過するように蛇行して形成されたマイクロ流路を有する。これにより、反応溶液をマイクロ流路に送液させるだけで、反応溶液に昇降温度サイクルを与えることができる。

国際公開第２０１５／０１９５２２号

マイクロ流体チップを加熱部で加熱して効率良くＰＣＲを実施するためには、マイクロ流体チップのマイクロ流路に所望の温度領域を精度良く形成する必要がある。

特許文献１に開示された構成では、マイクロ流体チップを加熱部の上に載置することにより、マイクロ流路に所望の温度領域を形成し、核酸増幅を行っている。ここで、効率よく核酸増幅を行うために、マイクロ流体チップと加熱部とをより密着させることで、より高精度にマイクロ流路に所望の温度領域を形成することが要求されている。

また、手作業でマイクロ流体チップを加熱部の上に載置する方法では、マイクロ流路と加熱部との位置合わせを精度良く行うことが難しく、マイクロ流路と加熱部との位置を精度良く合わせるには熟練した操作が必要になる。

また、ＰＣＲ法による検体の検査が終わったマイクロ流体チップは加熱部から取り外され、加熱部には次のマイクロ流体チップがセットされることになる。したがって、マイクロ流体チップは加熱部に対して簡単に設置できることが望ましい。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡単にマイクロ流体チップを加熱部に密着して固定することができ、かつ、加熱部に対するマイクロ流体チップの位置合わせを簡単に行うことができる核酸増幅装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る核酸増幅装置は、第１開口部と、第２開口部と、前記第１開口部から導入された反応溶液を前記第２開口部に向けて送液するためのマイクロ流路と、を有するマイクロ流体チップを加熱することで前記反応溶液に含まれる標的核酸を増幅させるための核酸増幅装置であって、前記マイクロ流体チップが挿入される挿入部を備えた筐体と、前記マイクロ流体チップを加熱する加熱部と、前記加熱部が配置され、前記マイクロ流体チップが前記筐体に挿入される動きに連動して、前記加熱部を移動させて前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付ける移動部と、を備える。

本発明の核酸増幅装置によれば、簡単にマイクロ流体チップを加熱部に密着して固定することができ、かつ、加熱部に対するマイクロ流体チップの位置合わせを簡単に行うことができる。

図１は、実施の形態に係る核酸増幅装置を示す外観斜視図である。 図２は、図１の一点鎖線に囲まれた領域ＩＩを示すマイクロ流体チップの部分拡大図である。 図３Ａは、実施の形態に係る核酸増幅装置を示す上面図である。 図３Ｂは、マイクロ流体チップが配置された場合における実施の形態に係る核酸増幅装置を示す上面図である。 図４は、実施の形態に係る核酸増幅装置の内部構成を示す上面図である。 図５は、図３Ａに示すＶ−Ｖ線における、実施の形態に係る核酸増幅装置にマイクロ流体チップが固定される手順を説明するための断面図である。 図６は、実施の形態に係る核酸増幅装置にマイクロ流体チップが固定される手順を説明するための、実施の形態に係る核酸増幅装置の内部構成を示す上面図である。 図７は、図３Ａに示すＶ−Ｖ線における、実施の形態に係る核酸増幅装置に固定されているマイクロ流体チップを排出させる手順を説明するための断面図である。 図８は、実施の形態の変形例１に係る核酸増幅装置を示す断面図である。 図９は、実施の形態の変形例２に係る核酸増幅装置の内部構成を示す上面図である。

以下、実施の形態に係る核酸増幅装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していないし、各図の装置及び部品等は省略して図示されている場合がある。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。

また、本明細書及び図面において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｚ軸に垂直な方向（ＸＹ平面に平行な方向）を水平方向としている。Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、且つ、いずれもＺ軸に直交する軸である。また、Ｚ軸正方向側を、上側として記載する場合がある。

また、本明細書において、「略垂直方向」、「略水平方向」等の「略」を用いた表現で記載されている場合がある。例えば、略垂直方向は、完全に垂直であることを意味するだけでなく、実質的に垂直である。すなわち、例えば数％程度の差異を含むことを意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。

（実施の形態）
［構造］
まず、図１〜図４を参照して、実施の形態に係る核酸増幅装置の構造について説明する。

図１は、実施の形態に係る核酸増幅装置を示す外観斜視図である。図２は、図１の一点鎖線に囲まれた領域ＩＩを示すマイクロ流体チップ１００の部分拡大図である。図３Ａは、実施の形態に係る核酸増幅装置を示す上面図である。図３Ｂは、マイクロ流体チップが配置された場合における実施の形態に係る核酸増幅装置を示す上面図である。

図１に示すように、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００を核酸増幅装置１の内部に挿入するための開口である挿入部１２が形成された筐体１０を備える。

筐体１０は、マイクロ流体チップ１００に温度サイクルを与えるための加熱部（図４参照）を覆う箱体である。筐体１０の材料としては、樹脂、金属等が例示される。

マイクロ流体チップ１００は、核酸増幅装置１の筐体１０が備える挿入部１２から挿入されて、筐体１０の内部に配置される。その後、マイクロ流体チップ１００は、検査対象となる微生物を含む検体（検体原液）と反応試薬（ＰＣＲ試薬等）とを含む反応溶液をマイクロ流体チップ１００のマイクロ流路１３０に流される。マイクロ流路１３０に流された反応溶液は、昇降温度サイクルを核酸増幅装置１が備える加熱部２０に与えられる。

マイクロ流体チップ１００は、マイクロ流体である反応溶液が流れるマイクロ流体チップであり、図２に示すように、第１開口部１１０と、第２開口部１２０と、マイクロ流路１３０とを有する。第１開口部１１０と第２開口部１２０とは、マイクロ流路１３０によって連結されている。

本実施の形態において、マイクロ流体チップ１００は、マイクロ流体チップ１００に導入される反応溶液に含まれる検体の標的核酸を増幅させるための核酸増幅デバイスである。

マイクロ流体チップ１００に導入される反応溶液は、例えば、標的核酸を含む検体と、標的核酸に反応する反応試薬とを含む水溶液である。検体は、例えば、検査対象となる微生物（細菌、ウイルス又は組織細胞等）から核酸抽出試薬により予め抽出された標的核酸を含む検体原液である。反応試薬は、例えば、蛍光物質を含むＰＣＲ試薬等の反応試薬溶液である。

マイクロ流体チップ１００は、下基板である第１基板１０１と上基板である第２基板１０２とによって構成されている。第１基板１０１及び第２基板１０２としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル等の樹脂基板、ガラス基板、又は、シリコン基板等を用いることができる。

第１開口部１１０は、マイクロ流路１３０の一方の端部に設けられており、マイクロ流路１３０の始点になっている。第１開口部１１０は、マイクロ流路１３０の入口（インレット）であり、反応溶液が導入される導入口である。つまり、反応溶液は、第１開口部１１０を介してマイクロ流路１３０に導入される。第１開口部１１０は、例えば、第１基板１０１に設けられた凹部と第２基板１０２に設けられた円形の貫通孔とによって構成されるが、これに限定されない。

また、マイクロ流路１３０の第１開口部１１０付近には、一定量の反応溶液を保持することができる保持部として、マイクロ流路１３０の底面を一段下げた凹部が設けられているとよい。

第２開口部１２０は、マイクロ流路１３０の他方の端部に設けられており、マイクロ流路１３０の終点になっている。つまり、第２開口部１２０は、反応溶液の送液の終点となる。第２開口部１２０は、マイクロ流路１３０の出口（アウトレット）である。第２開口部１２０は、第１開口部１１０と同様に、例えば、第１基板１０１に設けられた凹部と第２基板１０２に設けられた円形の貫通孔とによって構成されるが、これに限定されない。なお、第２開口部１２０は、マイクロ流路１３０を流れる反応溶液の一部又は全部を排出することが可能な排出口であるが、反応溶液は第２開口部１２０から排出されなくてもよい。

マイクロ流路１３０は、第１開口部１１０から導入された反応溶液を第２開口部１２０に向けて送液するための流路である。マイクロ流路１３０は、流路幅及び流路深さがマイクロオーダサイズの微細流路である。本実施の形態において、マイクロ流路１３０は１本で構成されており、マイクロ流路１３０には反応溶液が一方通行的に流れる。具体的には、反応溶液は、マイクロ流路１３０内を第１開口部１１０から第２開口部１２０に向かう方向に流れる。また、本実施の形態では、反応溶液は、マイクロ流路１３０内を毛管力（キャピラリ力）により送液される。例えばマイクロ流路１３０の内面を界面活性剤等でコーティングして親水性表面にすることによって反応溶液を毛管力によって送液することができる。

マイクロ流路１３０は、例えば第１基板１０１に形成された溝である。なお、マイクロ流路１３０は、第２基板１０２に形成されていてもよい。マイクロ流路１３０を構成する溝は、例えば、断面形状が矩形状であって、流路幅（溝幅）及び深さが一定である。一例として、マイクロ流路１３０を構成する溝は、流路幅が２０μｍ〜３００μｍで、深さが５０μｍ〜１５０μｍである。

マイクロ流体チップ１００は、マイクロ流路１３０を流れる反応溶液に含まれる標的核酸を増幅させるための核酸増幅反応部１００ａ（核酸増幅領域）を有する。核酸増幅反応部１００ａにおけるマイクロ流路１３０は、核酸増幅装置１の加熱部２０（例えば、図４参照）により温度制御された２つ以上の温度領域を往復又は周期的に通過するように構成されている。具体的には、核酸増幅反応部１００ａにおけるマイクロ流路１３０は、蛇行するように形成された蛇行流路であり、加熱部２０により形成される高温領域と低温領域とを往復するように複数サイクルで折り返されている。なお、蛇行流路の折り返し回数は、例えば２０〜７０サイクル程度であるが、図２では、１０サイクル程度しか図示されていない。

再び図１を参照し、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００の第２開口部１２０を塞ぐための栓部６０を備える。

栓部６０は、第２開口部１２０を塞いだり開放したりするための栓である。栓部６０は、駆動可能な駆動部６１に配置されており、駆動部６１が駆動することにより、第２開口部１２０を塞いだり開放したりする。こうすることで、第１開口部１１０に導入された反応溶液がマイクロ流路１３０に流れ始めるタイミングを制御することができる。栓部６０は、例えば、エラストマー材料によって構成された樹脂ゴムである。このような栓部６０としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はニトリルゴム等のゴム弾性を有する材料によって構成された栓を用いることができる。

反応溶液がマイクロ流路１３０の全域に行き渡った後、反応溶液に含まれる標的核酸の増幅量を算出することができる。例えば、マイクロ流路１３０に交差する方向に、光源２００から発せれられるレーザ光（励起光）等の光Ｌをスキャンしながら反射光（蛍光）を受光し、受光した反射光量（蛍光量）に基づいて、蛇行流路のサイクル毎（温度サイクル毎）の標的核酸の増幅量を増幅曲線として検出する。このとき、ＰＣＲサイクルの増加に従って標的核酸の増幅量が増加する増幅曲線が得られる。これにより、反応溶液に含まれる標的核酸の増幅量を、リアルタイムに算出することができる。

このように、核酸増幅装置１の内部に設置されたマイクロ流体チップ１００には、光Ｌが照射される。そのために、図３Ｂに示すように、筐体１０に挿入されたマイクロ流体チップ１００を平面視したときに、筐体１０には、少なくともマイクロ流路１３０（具体的には、核酸増幅反応部１００ａ）と重なる領域に光Ｌ及び光Ｌによる反射光（蛍光）を透過する領域が形成されている。例えば、筐体１０の天板１１の一部は、光Ｌ及び光Ｌによる反射光（蛍光）を透過する光透過部材５０で形成されている。

光透過部材５０は、光Ｌ及び光Ｌによる反射光（蛍光）を透過する材料である。具体的には、光透過部材５０は、光Ｌを透過し、当該光Ｌによって反応溶液が発する反射光（蛍光）を透過することができる材料である。光透過部材５０としては、アクリル等の透明樹脂材料、ガラス材料等が例示される。

なお、天板１１の一部が光Ｌを透過できればよく、図１に示す光透過部材５０が配置されている位置が、光透過部材５０を有さない開口となっていてもよい。

また、天板１１には、マイクロ流体チップ１００の第２開口部１２０と、第２開口部１２０を塞いだり開放したりするための栓部６０とが接触するために、図１及び図３Ａに示す孔１３が形成されていてもよい。このように、筐体１０は、マイクロ流体チップ１００の第１開口部１１０及び第２開口部１２０が完全には覆われないように構成されるとよい。

また、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００に温度サイクルを与えるために、筐体１０の内部に加熱部２０を備える。

図４は、実施の形態に係る核酸増幅装置１の内部構成を示す上面図である。具体的には、図４は、核酸増幅装置１における、筐体１０の天板１１を取り除いた場合の上面図である。

加熱部２０は、筐体１０内に配置されたマイクロ流体チップ１００を加熱する加熱装置である。具体的には、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００に導入された反応溶液を加熱する。核酸増幅反応部１００ａのマイクロ流路１３０に送液される反応溶液は、加熱部２０によって所定の温度が付与される。

また、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００が筐体１０の内部に挿入された際に、移動部３０によって移動し、マイクロ流体チップ１００と接触して配置される。本実施の形態において、マイクロ流体チップ１００は、加熱部２０の上面に接するように、筐体１０の内部に設置される。

本実施の形態において、加熱部２０は、所定の異なる温度に設定された第１ヒータ２１と第２ヒータ２２とを有する。これにより、マイクロ流体チップ１００の核酸増幅反応部１００ａには、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２の２つのヒータによって、互いに異なる温度に設定された２つの温度領域が形成される。

具体的には、第１ヒータ２１の温度は第２ヒータ２２の温度よりも高くなるように設定されている。つまり、第１ヒータ２１に対応する領域が高温領域であり、第２ヒータ２２に対応する領域が低温領域である。これにより、マイクロ流体チップ１００において、第１ヒータ２１上の領域には高温領域が形成され、第２ヒータ２２上の領域には低温領域が形成される。

高温領域を形成するための第１ヒータ２１の設定温度は、例えば９０℃〜９８℃であり、本実施の形態では、核酸増幅反応の変性反応温度である約９５℃としている。一方、低温領域を形成するための第２ヒータ２２の設定温度は、例えば５０℃〜７５℃であり、本実施の形態では、アニール・伸長反応温度である約６０℃としている。

また、第１ヒータ２１と第２ヒータ２２とは所定の隙間をあけて並べられている。マイクロ流体チップ１００は、核酸増幅反応部１００ａが第１ヒータ２１と第２ヒータ２２とを跨ぐようにして第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２の上に接触して配置される。これにより、核酸増幅反応部１００ａにおけるマイクロ流路１３０は、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２による２つの温度領域を複数サイクルで往復するように構成されることになる。この構成により、マイクロ流路１３０を流れる反応溶液に昇降温度サイクル（ヒートサイクル）が付与される。

第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２は、例えばヒータブロックである。具体的には、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２は、直方体のアルミニウム又はステンレス等の金属からなる金属ブロックである。この場合、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２は、温度制御部（不図示）に接続されており、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２の各温度は、温度制御部によって制御される。

第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２がヒータブロックである場合、マイクロ流体チップ１００の第１基板１０１（下基板）の裏面は第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２の各々の上面に接している。

なお、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２は、ヒータブロックに限るものではなく、金属薄膜ヒータ等のその他のヒータであってもよい。

また、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２とマイクロ流体チップ１００との間に、加熱部２０の一部として高熱伝導シートを配置するとよい。つまり、マイクロ流体チップ１００を、高熱伝導シートを介して第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２と接触させてもよい。この場合、マイクロ流体チップ１００と第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２とは、それぞれ高熱伝導シートに接している。高熱伝導シートとしては、例えば、高熱伝導率の樹脂製の弾性シートを用いることができる。

このように、マイクロ流体チップ１００と第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２との間に高熱伝導シートを挿入することで、マイクロ流体チップ１００と高熱伝導シートとを密着させることができるとともに加熱部２０と高熱伝導シートとを密着させることができる。これにより、マイクロ流体チップ１００と第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２との間に空気層が介在しなくなり、マイクロ流体チップ１００と第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２との界面の密着性を向上させることができる。したがって、第１ヒータ２１及び第２ヒータ２２によって効率良くマイクロ流体チップ１００を加熱することができる。

移動部３０は、加熱部２０が配置され、マイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入される動きに連動して加熱部２０を移動させて、加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付ける。

また、移動部３０は、加熱部３０をマイクロ流体チップ１００に押し付けた状態において、少なくとも一部が筐体１０から露出する露出部３５（図１参照）を有する。また、移動部３０は、露出部３５が筐体１０に押し込まれる動きに連動して、マイクロ流体チップ１００の少なくとも一部を筐体１０から排出する。移動部３０の具体的な構成については、後述する。

露出部３５は、核酸増幅装置１からマイクロ流体チップ１００を排出させる際に、核酸増幅装置１のユーザが操作するレバー部である。具体的には、筐体１０の側面には、開口３６が形成されている。開口３６からは、加熱部２０が載置されている配置部３３（例えば、図５参照）の一部が、露出部３５として筐体１０の外部に露出している。配置部３３は、移動部３０の一部である。移動部３０は、ユーザによる露出部３５の操作に応じて、マイクロ流体チップ１００を、筐体１０の外部に排出させる。

付勢部４０は、マイクロ流体チップ１００を筐体１０内で所定の位置に配置させるための弾性体である。付勢部４０は、筐体１０に挿入されたマイクロ流体チップ１００を平面視した場合に、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向に対して略垂直方向に、マイクロ流体チップ１００を付勢する。言い換えると、付勢部４０は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向に対して略垂直方向であり、且つマイクロ流体チップ１００の加熱部２０が接触する面に略平行な方向に、マイクロ流体チップ１００を付勢する。図４においては、付勢部４０は、Ｘ軸負方向側へマイクロ流体チップ１００を付勢し、筐体１０の内側壁面に押し付ける。例えば、付勢部４０は、金属製、樹脂製等のバネ体である。

ガイド部８０は、筐体１０の挿入部１２から挿入されたマイクロ流体チップ１００を、筐体１０内にスムーズに導くためのガイドである。具体的には、ガイド部８０は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向と交差する方向への動きを規制する。本実施の形態においては、ガイド部８０は、挿入部１２から挿入されたマイクロ流体チップ１００における、Ｚ軸負方向側への動きを規制する。また、ガイド部８０は、筐体１０の内側だけでなく、挿入部１２にマイクロ流体チップ１００を挿入しやすくするために、筐体１０の外側に突出し、かつ、挿入部１２の少なくとも一部を覆うように形成されてもよい。また、本実施の形態においては、マイクロ流体チップ１００のＸ軸方向の動きは、筐体１０の側面により規制されている。このように、筐体１０は、ガイド部８０の一部として、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向と交差する方向への動きを規制してもよい。

ガイド部８０は、核酸増幅装置１を上面視した場合に、加熱部２０が通過可能な開口が形成されている。マイクロ流体チップ１００は、筐体１０の内部に配置される際に、移動部３０の接触部３１と接触する。移動部３０は、接触部３１がマイクロ流体チップ１００によってＹ軸正方向側に押圧されると、Ｘ軸方向に延在している軸３４を中心に回動する。移動部３０の回動にともなって、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００に押し付けられる。なお、マイクロ流体チップ１００が筐体１０の内部に配置される際における、加熱部２０及び移動部３０の具体的な動きについては、後述する。

制限部９０は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入長さを制限する。本実施の形態においては、制限部９０は、ガイド部８０によってＹ軸正方向側に挿入されてきたマイクロ流体チップ１００における、Ｙ軸正方向側への動きを制限する壁である。

［設置動作］
続いて、マイクロ流体チップ１００が筐体１０の内部に配置される際における、加熱部２０及び移動部３０の具体的な動きについて、図５及び図６を参照して説明する。

図５は、図３Ａに示すＶ−Ｖ線における、実施の形態に係る核酸増幅装置１にマイクロ流体チップ１００が固定される手順を説明するための断面図である。図６は、実施の形態に係る核酸増幅装置１にマイクロ流体チップ１００が固定される手順を説明するための、実施の形態に係る核酸増幅装置１の内部構成を示す上面図である。なお、図５に示すマイクロ流体チップ１００においては、マイクロ流路１３０等のマイクロ流体チップ１００が備える構造について、記載を一部省略している。

図５の（ａ）及び図６の（ａ）は、マイクロ流体チップ１００が挿入部１２に挿入されている際の模式図である。図５の（ａ）及び図６の（ａ）に示すように、マイクロ流体チップ１００は、挿入部１２から、天板１１の下面に沿うように筐体１０内部に挿入されて、ガイド部８０及び天板１１にＺ軸方向の動きを規制されながら、Ｙ軸正方向側に移動される。この後に、マイクロ流体チップ１００は、移動部３０が備える接触部３１と接触する。

移動部３０は、接触部３１と、アーム部３２と、配置部３３とを備えるリンク機構を有する。移動部３０は、リンク機構によりマイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入される動きに連動して、加熱部２０を移動させて加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付ける。

接触部３１は、マイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入された場合に、マイクロ流体チップ１００と接触する。その後に、接触部３１は、マイクロ流体チップ１００に押されて、マイクロ流体チップ１００の挿入方向に移動する。

アーム部３２は、接触部３１にヒンジ等によって連接され、接触部３１の動きに連動して、筐体１０に固定されている軸３４を中心に回動する。本実施の形態においては、軸３４は、Ｘ軸方向に延在し、筐体１０によって位置が固定されている。

配置部３３は、アーム部３２にヒンジ等によって連接され、且つ加熱部２０が配置される。配置部３３は、アーム部３２の回動に連動して加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付ける。具体的には、配置部３３は、アーム部３２の回動に連動して加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付け、筐体１０及び加熱部２０にマイクロ流体チップ１００を挟持させる。例えば、アーム部３２及び配置部３３を接続するヒンジは、加熱部２０の上面と、マイクロ流体チップ１００の下面とが、平行に接触するように、バネ等により、回動できる範囲に制限が設けられている。

接触部３１、アーム部３２、及び、配置部３３の材料としては、熱膨張率が低く、耐熱性の高い樹脂、金属等が例示される。例えば、接触部３１、アーム部３２、及び、配置部３３の材料として、ステンレスが採用されてもよい。

図５の（ｂ）及び図６の（ｂ）は、マイクロ流体チップ１００と制限部９０とが接触する際における、加熱部２０及び移動部３０の動きを説明するための模式図である。

図５の（ｂ）に示すように、マイクロ流体チップ１００は、筐体１０内をＹ軸正方向側に移動され、移動部３０が備える接触部３１と接触する。接触部３１は、マイクロ流体チップ１００に押圧されてＹ軸正方向へ移動する。

移動部３０が備えるアーム部３２は、接触部３１と接続されており、Ｘ軸方向に延在する軸３４に軸支されており、接触部３１の動きと連動して軸３４を中心に回動する。本実施の形態においては、アーム部３２は、軸３４を軸に反時計回りに回動する。

移動部３０が備える配置部３３は、アーム部３２と接続されており、アーム部３２の動きと連動してＺ軸正方向側へ移動する。

加熱部２０は、配置部３３に載置されており、配置部３３の動きと連動して、Ｚ軸正方向側へ移動する。このように移動した加熱部２０は、ガイド部８０と天板１１との間に配置されているマイクロ流体チップ１００と接触する。具体的には、加熱部２０は、移動部３０の動きと連動して、マイクロ流体チップ１００と接触し、筐体１０が備える天板１１にマイクロ流体チップ１００を押し付ける。

このように、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００が挿入される動きに応じて、マイクロ流体チップ１００と密着するように、マイクロ流体チップ１００を筐体１０に押し付ける。移動部３０は、図示しないロック機構等を備える固定部により、位置が固定される。例えば、筐体１０に固定部として、移動部３０を図５の（ｂ）の姿勢に維持させるために、筐体１０に配置部３３が引っかかる凸部が形成されていてもよい。また、例えば、マイクロ流体チップ１００を付勢する付勢部４０バネの弾性力を調整することにより、付勢部４０によってマイクロ流体チップ１００が付勢されている場合に、移動部３０の姿勢が固定されるように構成されていてもよい。

また、図６の（ｂ）に示すように、付勢部４０は、マイクロ流体チップ１００をＸ軸負方向へ付勢する。こうすることで、マイクロ流体チップ１００は、付勢部４０によって、筐体１０の側面に押し付けられる。なお、付勢部４０は、筐体１０におけるＸ軸正方向側の側面内側に配置されることに限定されない。例えば、付勢部４０は、筐体１０におけるＸ軸負方向側の側面内側に配置されてもよい。この場合、付勢部４０は、マイクロ流体チップ１００をＸ軸正方向へ付勢する。また、例えば、付勢部４０は、筐体１０におけるＸ軸正方向側及びＸ軸負方向側の側面内側の双方に配置されてもよい。また、筐体１０の内側壁面には、マイクロ流体チップ１００を所定の位置を配置させやすくするために、テーパが設けられていてもよい。

また、マイクロ流体チップ１００は、Ｙ軸正方向側に移動されて、制限部９０と接触する。これにより、マイクロ流体チップ１００におけるＹ軸正方向側への動きは制限される。

これらのように、筐体１０、付勢部４０、ガイド部８０、及び、制限部９０によって、マイクロ流体チップ１００は、筐体１０内の所定の位置で、加熱部２０が押し付けられる。

なお、加熱部２０と配置部３３との間には、押付部７０が配置されてもよい。

押付部７０は、マイクロ流体チップに対して加熱部２０を付勢して押し付ける。具体的には、押付部７０は、加熱部２０をマイクロ流体チップ１００側へ付勢する弾性体である。押付部７０は、加熱部２０に固定されていてもよいし、配置部３３に固定されていてもよい。例えば、押付部７０は、金属製、樹脂製等のバネである。

図５の（ｃ）は、栓部６０がマイクロ流体チップ１００の第２開口部１２０を塞ぐ動きを説明するための図である。

図５の（ｃ）に示すように、駆動部６１は、栓部６０をＺ軸負方向に移動させるように駆動する。こうすることで、栓部６０は、天板１１に形成された孔１３を通過して、マイクロ流体チップ１００の第２開口部１２０を塞ぐ。なお、駆動部６１が駆動される方法は、特に限定されない。駆動部６１は、例えば、モータ等のアクチュエータを備えてもよい。

［排出動作］
続いて、マイクロ流体チップ１００が筐体１０の外部に排出される際における、加熱部２０及び移動部３０の具体的な動きについて、図７を参照して説明する。

図７は、図３Ａに示すＶ−Ｖ線における、実施の形態に係る核酸増幅装置１に固定されているマイクロ流体チップ１００を排出させる手順を説明するための断面図である。

図７の（ａ）は、反応溶液をマイクロ流路１３０（図２参照）に流す際の栓部６０の動きを示す。

反応溶液は、マイクロ流体チップ１００の第１開口部１１０（図２参照）に入れられる。次に、図７の（ａ）に示すように、栓部６０は駆動部６１によってＺ軸正方向に動かされる。このように、反応溶液は、第２開口部１２０が開放されることで、マイクロ流路１３０に流れるようになる。

図７の（ｂ）は、マイクロ流体チップ１００が筐体１０から排出される際の、加熱部２０及び移動部３０の動きを示す。

反応溶液を反応させた後、ユーザは、マイクロ流体チップ１００を筐体１０の外部に排出させる。この際に、ユーザは、露出部３５を操作する。具体的には、ユーザは、露出部３５を筐体１０に押し付けるように操作する。この操作によって、加熱部２０及び移動部３０は、図示しないロック機構等を備える固定部から外れ、動かせる状態となる。配置部３３は、ユーザにより露出部３５が動かされたことで、露出部３５の動きに連動して、下方に移動する。同様に、加熱部２０は、配置部３３の動きに連動して、マイクロ流体チップ１００から離れる方向に移動する。この移動によって、マイクロ流体チップ１００は、動くことが可能な状態となる。

また、アーム部３２は、配置部３３の動きに連動して、軸３４を中心に回動する。本実施の形態においては、アーム部３２は、軸３４を軸に時計回りに回動する。

また、接触部３１は、アーム部３２の回動する動きに連動して、Ｙ軸負方向へ移動する。この際に、接触部３１は、マイクロ流体チップ１００をＹ軸負方向へ押し出す。

マイクロ流体チップ１００は、接触部３１にＹ軸負方向に押し出させることにより、挿入部１２から筐体１０の外部へ一部が排出される。こうすることで、マイクロ流体チップ１００は、筐体１０の外部に簡便に取り出せるようになる。

なお、露出部３５は、開口３６を介して筐体１０の外部に常時露出している必要はない。露出部３５は、加熱部２０がマイクロ流体チップ１００を筐体１０に押し付けている状態の場合に、筐体１０の外部に露出してさえいればよい。また、配置部３３と露出部３５とは、必ずしも一体的に形成されている必要はない。配置部３３と露出部３５とは、連動して動作されるように構成されていればよい。

［効果等］
以上のように、実施の形態に係る核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００を加熱することで反応溶液に含まれる標的核酸を増幅させるための核酸増幅装置である。マイクロ流体チップ１００は、第１開口部１１０と、第２開口部１２０と、第１開口部１１０から導入された反応溶液を第２開口部１２０に向けて送液するためのマイクロ流路１３０とを有する。核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００が挿入される挿入部１２を備えた筐体１０と、マイクロ流体チップ１００を加熱する加熱部２０と、移動部３０とを備える。移動部３０は、加熱部２０が配置され、マイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入される動きに連動して、加熱部２０を移動させて加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付ける。

このような構成によれば、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０に挿入される動きに連動して、マイクロ流体チップ１００側へ移動される。これにより、マイクロ流体チップ１００を挿入部１２から挿入するだけで、筐体１０内に設置されるマイクロ流体チップ１００は、加熱部２０に押さえつけられる。そのため、簡単にマイクロ流体チップ１００を加熱部２０に密着して固定することができ、かつ、加熱部２０に対するマイクロ流体チップ１００の位置合わせを簡単に行うことができる。

また、移動部３０は、加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付けた状態において、少なくとも一部が筐体１０から露出する露出部３５を有してもよい。この場合に、移動部３０は、露出部３５が筐体１０に押し込まれる動きに連動して、マイクロ流体チップ１００の少なくとも一部を筐体１０から排出してもよい。

このような構成によれば、例えばユーザは、露出部３５を操作することにより、簡便に筐体１０の外部にマイクロ流体チップ１００を取り出すことができる。そのため、このような構成によれば、マイクロ流体チップ１００は、簡便に筐体１０の外部に排出される。

また、核酸増幅装置１は、筐体１０に挿入されたマイクロ流体チップ１００の平面視において、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向に対して略垂直方向に、マイクロ流体チップ１００を付勢する付勢部４０をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、筐体１０内に挿入されたマイクロ流体チップ１００は、付勢部４０によって位置が固定されやすくなる。そのため、マイクロ流体チップ１００は、挿入と排出とを繰り返された場合においても、筐体１０内における同じ位置に配置されやすくなる。こうすることで、マイクロ流体チップ１００は、簡便な構成で筐体１０内に配置される位置の位置合わせがされやすくなる。そのため、マイクロ流体チップ１００における所望の位置に加熱部２０が押し付けられやすくなる。

また、筐体１０に挿入されたマイクロ流体チップ１００の平面視において、筐体１０には、少なくともマイクロ流路１３０と重なる領域に光Ｌを透過する領域が形成されていてもよい。

このような構成によれば、マイクロ流体チップ１００の第２基板１０２が透明材料である場合、マイクロ流体チップ１００内の反応溶液の反応を、リアルタイムに検出できる。

また、核酸増幅装置１は、第２開口部１２０を塞ぐ栓部６０をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、栓部６０で第２開口部１２０を塞ぐことにより、第１開口部１１０に入れられた反応溶液を、当該反応溶液をマイクロ流路１３０に流れなくすることができる。そのため、第１開口部１１０を、検体と試薬とを混合するための容器として利用することができる。また、このような構成によれば、反応溶液がマイクロ流路１３０に流れ出すタイミングを、簡便に制御することができる。

また、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００に対して加熱部２０を付勢して押し付ける押付部７０をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、加熱部２０は、マイクロ流体チップ１００を均一な力で押さえつけることができる。つまり、マイクロ流体チップ１００の第１基板１０１の下面の面内では、加熱部２０によって押さえつけられる圧力がバラつきにくくなる。また、マイクロ流体チップ１００は、繰り返し筐体１０へ挿入された場合においても、加熱部２０によって押さえつけられる圧力の再現性が良くなりやすい。

また、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入方向と交差する方向への動きを規制するガイド部８０をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、ユーザは、マイクロ流体チップ１００を筐体１０内に挿入しやすい。

また、核酸増幅装置１は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０への挿入長さを制限する制限部９０をさらに備えてもよい。

このような構成によれば、マイクロ流体チップ１００は、繰り返し筐体１０へ挿入された場合においても、毎回同じ位置に配置されやすくなる。こうすることで、マイクロ流体チップ１００における所望の位置に加熱部２０が押し付けられやすくなる。そのため、マイクロ流体チップ１００は、加熱部２０によって精度良く加熱されやすくなる。

また、移動部３０は、リンク機構によりマイクロ流体チップ１００が筐体１０に挿入される動きに連動して、加熱部２０を移動させて加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付けてもよい。

このような構成によれば、移動部３０は、マイクロ流体チップ１００の筐体１０に挿入される動きに連動して、加熱部２０をマイクロ流体チップ１００側へ簡便な構成で移動できる。そのため、簡便な構成により、簡単にマイクロ流体チップ１００を加熱部２０に密着して固定することができ、かつ、加熱部２０に対するマイクロ流体チップ１００の位置合わせを簡単に行うことができる。

また、リンク機構は、接触部３１と、接触部３１に連接されるアーム部３２と、アーム部３２と連接される配置部３３とを備えてもよい。この場合に、接触部３１は、筐体１０に挿入されるマイクロ流体チップ１００に押されて移動するように構成されてもよい。また、アーム部３２は、接触部３１の動きに連動して筐体１０に固定される軸３４を中心に回動するように構成されてもよい。また、配置部３３には、加熱部２０が配置されてもよい。また、配置部３３は、アーム部３２の回動に連動して加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付けるように構成されてもよい。

このような構成によれば、加熱部２０がマイクロ流体チップ１００の筐体１０に挿入される動きに連動して、マイクロ流体チップ１００側へ移動される構造が簡便に実現される。そのため、簡便な構造により、筐体１０内に設置されるマイクロ流体チップ１００は、加熱部２０に押さえつけられる。

また、配置部３３は、アーム部３２の動きに連動して加熱部２０をマイクロ流体チップ１００に押し付け、筐体１０及び加熱部２０にマイクロ流体チップ１００を挟持させてもよい。

このような構成によれば、マイクロ流体チップ１００は、加熱部２０と筐体１０（具体的には、天板１１）とで挟まれることにより、動きにくくなる。そのため、マイクロ流体チップ１００が、意図せず筐体１０における所定の配置された位置からずれることが抑制される。

（変形例１）
図８は、実施の形態の変形例１に係る核酸増幅装置を示す断面図である。なお、図８は、実施の形態の変形例１に係る核酸増幅装置の、図３Ａに示すＶ−Ｖ線に対応する位置における断面を示す。また、図８は、実施の形態の変形例１に係る核酸増幅装置が、図５の（ｂ）に示す実施の形態に係る核酸増幅装置１の状態に対応している場合を示す。

図８に示すように、実施の形態の変形例１に係る核酸増幅装置１ａは、実施の形態１に係る核酸増幅装置１と異なり、孔１３が形成されていない。また、マイクロ流体チップ１５０の第２開口部１２０は、加熱部２０がマイクロ流体チップ１５０を筐体１０に押し付けている状態において、筐体１０の外部に露出している。そのために、栓部６０は、筐体１０の外部に露出している第２開口部１２０を塞いだり開放したりできるように、図８に示す断面視において、筐体１０の天板１１よりもＹ軸負方向側に位置している。このように、マイクロ流体チップ１５０の形状、サイズ、又は、核酸増幅装置１ａとマイクロ流体チップ１５０とのサイズ関係等により、栓部６０の位置は適宜調整されてよい。

また、加熱部２０がマイクロ流体チップ１５０を筐体１０に押し付けている状態において、第１開口部１１０及び第２開口部１２０が筐体１０の外部に位置する場合、孔１３は天板１１に形成されていなくてもよい。

このように、変形例１に係る核酸増幅装置１ａによれば、実施の形態に係る核酸増幅装置１と同様の効果を奏する。

また、このような構成によれば、筐体１０の天板１１の一部のみに孔１３を形成することなく、より簡便な構造の核酸増幅装置１ａが実現され得る。

（変形例２）
図９は、実施の形態の変形例２に係る核酸増幅装置の内部構成を示す上面図である。なお、図９は、実施の形態の変形例２に係る核酸増幅装置の天板がない状態を示す図である。

図９に示すように、マイクロ流体チップ１５１は、上面視において、円形となっている。このように、マイクロ流体チップ１５１の形状、サイズ等に応じて、核酸増幅装置１ｂのサイズは適宜調整されてよい。このような変形例１に係る核酸増幅装置１ａによっても、実施の形態に係る核酸増幅装置１と同様の効果を奏する。

（他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る核酸増幅装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態では、加熱部は、マイクロ流体チップが筐体内部に挿入部からＹ軸正方向へ挿入された際に、マイクロ流体チップの下方から筐体に押し付けるように移動した。しかしながら、加熱部及びマイクロ流体チップの動きはこれに限定されない。例えば、核酸増幅装置は、挿入部を上面に備え、マイクロ流体チップを下方に挿入できるように構成されていてもよい。この場合に、加熱部は、マイクロ流体チップにおけるマイクロ流路が形成される面に水平な方向から筐体へ押し付けるように移動するように構成されていてもよい。このように、マイクロ流体チップ、加熱部、移動部等の位置関係は、あくまで一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されてもよい。

また、上記実施の形態における移動部の形状、構成等は、あくまで一例である。例えば、核酸増幅装置は、マイクロ流体チップが筐体内に挿入される動きに連動して、電気的に駆動するギアを備えてもよい。当該ギアが、マイクロ流体チップが筐体内に挿入される動きに連動して動き、加熱部をマイクロ流体チップに押し付けるように移動させてもよい。

また、上記実施の形態では、加熱部は、２つのヒータを備えたが、これに限らない。加熱部は、１つのヒータを備えてもよいし、３つ以上のヒータを備えてもよい。

各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１ａ、１ｂ 核酸増幅装置
１０ 筐体
１１ 天板
１２ 挿入部
２０ 加熱部
３０ 移動部
３１ 接触部
３２ アーム部
３３ 配置部
３４ 軸
３５ 露出部
４０ 付勢部
６０ 栓部
７０ 押付部
８０ ガイド部
９０ 制限部
１００、１５０、１５１ マイクロ流体チップ
１００ａ 核酸増幅反応部
１１０ 第１開口部
１２０ 第２開口部
１３０ マイクロ流路
Ｌ 光

Claims (11)

1. 第１開口部と、第２開口部と、前記第１開口部から導入された反応溶液を前記第２開口部に向けて送液するためのマイクロ流路と、を有するマイクロ流体チップを加熱することで前記反応溶液に含まれる標的核酸を増幅させるための核酸増幅装置であって、
   前記マイクロ流体チップが挿入される挿入部を備えた筐体と、
   前記マイクロ流体チップを加熱する加熱部と、
   前記加熱部が配置され、前記マイクロ流体チップが前記筐体に挿入される動きに連動して、前記加熱部を移動させて前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付ける移動部と、
   を備えた核酸増幅装置。
2. 前記移動部は、前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付けた状態において、少なくとも一部が前記筐体から露出する露出部を有し、
   前記移動部は、前記露出部が前記筐体に押し込まれる動きに連動して、前記マイクロ流体チップの少なくとも一部を前記筐体から排出する、
   請求項１記載の核酸増幅装置。
3. 前記筐体に挿入された前記マイクロ流体チップの平面視において、前記マイクロ流体チップの前記筐体への挿入方向に対して略垂直方向に、前記マイクロ流体チップを付勢する付勢部を備えた、
   請求項１又は２記載の核酸増幅装置。
4. 前記筐体に挿入された前記マイクロ流体チップの平面視において、前記筐体には、少なくとも前記マイクロ流路と重なる領域に光を透過する領域が形成されている、
   請求項１乃至３の何れかに記載の核酸増幅装置。
5. 前記第２開口部を塞ぐ栓部をさらに備えた、
   請求項４記載の核酸増幅装置。
6. 前記マイクロ流体チップに対して前記加熱部を付勢して押し付ける押付部をさらに備えた、
   請求項１乃至５の何れかに記載の核酸増幅装置。
7. 前記マイクロ流体チップの前記筐体への挿入方向と交差する方向への動きを規制するガイド部をさらに備えた、
   請求項１乃至６の何れかに記載の核酸増幅装置。
8. 前記マイクロ流体チップの前記筐体への挿入長さを制限する制限部をさらに備えた、
   請求項１乃至７の何れかに記載の核酸増幅装置。
9. 前記移動部は、リンク機構により前記マイクロ流体チップが前記筐体に挿入される動きに連動して、前記加熱部を移動させて前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付ける、
   請求項１乃至８の何れかに記載の核酸増幅装置。
10. 前記リンク機構は、
    前記筐体に挿入される前記マイクロ流体チップに押されて移動する接触部と、
    前記接触部に連接され、前記接触部の動きに連動して前記筐体に固定される軸を中心に回動するアーム部と、
    前記アーム部に連接され、且つ前記加熱部が配置され、前記アーム部の回動に連動して前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付ける配置部と、を備えた、
    請求項９記載の核酸増幅装置。
11. 前記配置部は、前記アーム部の動きに連動して前記加熱部を前記マイクロ流体チップに押し付け、前記筐体及び前記加熱部に前記マイクロ流体チップを挟持させる、
    請求項９又は１０記載の核酸増幅装置。

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