(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液と、前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、前記反応液が移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置と、の間で切換える駆動機構と、
前記反応容器内からの前記所定の波長の光の強度を検出する検出部と、
前記駆動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングから、前記検出部によって検出された前記光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングまでの時間である第１時間に、予め設定された第２時間を加えることによって、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定する、熱サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱サイクル装置において、
前記制御部は、
前記第１時間を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された前記第１時間に、予め設定された第２時間を加えることによって、前記保持時間を決定する決定手段と、
を含む、熱サイクル装置。
【請求項３】
反応液と、前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体とが充填され
、前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、前記反応液が移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置と、の間で切換える駆動機構と、
前記反応容器内からの前記所定の波長の光の強度を検出する検出部と、
前記駆動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングから、
前記検出部によって検出された前記光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから予め設定された第３時間が経過するタイミングまで、
前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる、熱サイクル装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の熱サイクル装置において、
前記検出部は、前記第１の配置となった場合に、前記流路内において重力の作用する方向における最下点を含む領域からの前記光の強度を検出する、熱サイクル装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱サイクル装置において、
前記反応容器に充填された前記反応液は、前記蛍光物質を含み、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記光の強度が前記基準値を上回ったタイミングを前記検出タイミングとする、熱サイクル装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の熱サイクル装置において、
前記反応容器に充填された前記反応液とは混和しない液体は、前記蛍光物質を含み、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記光の強度が前記基準値を下回ったタイミングを前記検出タイミングとする、熱サイクル装置。
【請求項７】
反応液と、前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液が移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置と、の間で切換える駆動機構と、
を含む熱サイクル装置の制御方法であって、
前記反応容器に充填された前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、
切換タイミングに基づいて、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせることと、
前記反応容器内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、
前記切換タイミングから前記検出タイミングまでの時間である第１時間に、予め設定された第２時間を加えることによって、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定することと、
を含む、熱サイクル装置の制御方法。
【請求項８】
反応液と、前記反応液とは比重が異なり、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液が移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置と、の間で切換える駆動機構と、
を含む熱サイクル装置の制御方法であって、
前記反応容器に充填された前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、
前記反応容器内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、
前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングから、
前記検出タイミングから予め設定された第３時間を経過するタイミングまで、
前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させることと、
を含む、熱サイクル装置の制御方法。                                            
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子の利用技術の発展により、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されている。遺伝子を利用するための技術として、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法などの技術が広く普及している。今日では、ＰＣＲ法は生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。
【０００３】
ＰＣＲ法は、増幅の対象とする核酸（標的核酸）及び試薬を含む溶液（反応液）に熱サイクルを施すことで、標的核酸を増幅させる手法である。熱サイクルは、２段階以上の温度を周期的に反応液に施す処理である。ＰＣＲ法においては、２段階又は３段階の熱サイクルを施す手法が一般的である。
【０００４】
ＰＣＲ法では一般に、チューブや生体試料反応用チップ（バイオチップ）と称する、生化学反応を行うための容器を使用する。しかし、従来の手法においては、必要な試薬等の量が多く、また反応に必要な熱サイクルを実現するために装置が複雑化したり、反応に時間がかかったりするという問題があった。そのため微少量の試薬や検体を用いてＰＣＲを精度よく短時間で行うためのバイオチップや反応装置が必要とされていた。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１には、反応液と、反応液と混和せず反応液よりも比重の小さい液体とが充填された生体試料反応用チップを、水平方向の回転軸の周りに回転させることで、反応液を移動させて熱サイクルを施す生体試料反応装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３６２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の生体試料反応装置において所望の熱サイクルを反応液に施すためには、ミネラルオイル中を反応液が移動することが必要となる。しかし、ミネラルオイルの粘性が反応液の移動に対する抵抗となるので、ミネラルオイルの成分や温度、反応液量などによって、反応液の移動時間が変動してしまう。したがって、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることは難しかった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本形態に係る熱サイクル装置は、反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える駆動機構と、前記反応容器内からの前記所定の波長の光の強度を検出する検出部と、前記駆動機構を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングと、前記検出部によって検出された前記光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングと、に基づいて、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定する。
【００１０】
本形態によれば、駆動機構は、装着部及び温度勾配形成部を、第１の配置と、重力の作用する方向における流路の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える。これにより、装着部に装着された反応容器の流路における、重力の作用する方向における最下点の位置が変化する。したがって、温度勾配形成部によって温度勾配が形成された流路内を、重力にしたがって反応液が移動するので、反応液に対して熱サイクルを施すことができる。また、本形態によれば、駆動機構によって装着部及び温度勾配形成部の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングと、検出部によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングとから、反応液が適切な位置に移動するまでの時間を推定できる。本形態によれば、切換えタイミングと検出タイミングとに基づいて保持時間を決定するので、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置を実現できる。
【００１１】
（２）上述の熱サイクル装置において、前記制御部は、前記切換タイミングから前記検出タイミングまでの時間を計測する計測手段と、前記計測手段によって計測された前記時間に基づいて、前記保持時間を決定する決定手段と、を含んでもよい。
【００１２】
本形態によれば、切換タイミングから検出タイミングまでの時間に基づいて保持時間を決定するので、反応液が適切な位置に移動するまでの時間に左右されず、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置を実現できる。
【００１３】
（３）本形態に係る熱サイクル装置は、反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える駆動機構と、前記反応容器内からの前記所定の波長の光の強度を検出する検出部と、前記駆動機構を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記検出部によって検出された前記光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから所定の時間が経過するまで、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる。
【００１４】
本形態によれば、駆動機構は、装着部及び温度勾配形成部を、第１の配置と、重力の作用する方向における流路の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える。これにより、装着部に装着された反応容器の流路における、重力の作用する方向における最下点の位置が変化する。したがって、温度勾配形成部によって温度勾配が形成された流路内を、重力にしたがって反応液が移動するので、反応液に対して熱サイクルを施すことができる。また、本形態によれば、検出部によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから、反応液が適切な位置に移動するタイミングを推定できる。本形態によれば、装着部及び温度勾配形成部の配置を、検出タイミングを基準として所定の時間保持させるので、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置を実現できる。
【００１５】
（４）上述の熱サイクル装置において、前記検出部は、前記第１の配置となった場合に、前記流路内において重力の作用する方向における最下点を含む領域からの前記光の強度を検出してもよい。
【００１６】
これによって、第１の配置となった場合に、流路内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液が移動したか否かを容易に判定できる。したがって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【００１７】
（５）上述の熱サイクル装置において、前記反応容器に充填された前記反応液は、前記蛍光物質を含み、前記制御部は、前記検出部によって検出された前記光の強度が前記基準値を上回ったタイミングを前記検出タイミングとしてもよい。
【００１８】
検出部によって検出される所定の波長の光を発する蛍光物質が、反応容器に充填された反応液に含まれているので、第１の配置において、流路内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液が移動した場合には、検出部によって検出される光の強度は大きくなる。したがって、制御部は、検出部によって検出される光の強度が基準値を上回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【００１９】
（６）上述の熱サイクル装置において、前記反応容器に充填された前記反応液とは混和しない液体は、前記蛍光物質を含み、前記制御部は、前記検出部によって検出された前記光の強度が前記基準値を下回ったタイミングを前記検出タイミングとしてもよい。
【００２０】
検出部によって検出される所定の波長の光を発する蛍光物質が、反応容器に充填された反応液とは混和しない液体に含まれているので、第１の配置において、流路内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液が移動した場合には、検出部によって検出される光の強度は小さくなる。したがって、制御部は、検出部によって検出される光の強度が基準値を下回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【００２１】
（７）本形態に係る熱サイクル装置の制御方法は、反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える駆動機構と、を含む熱サイクル装置の制御方法であって、前記反応容器に充填された前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、切換えタイミングに基づいて、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置と前記第２の配置との間で切換えさせることと、前記反応容器内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、前記切換タイミングと、前記検出タイミングとに基づいて、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定することと、を含む。
【００２２】
駆動機構によって装着部及び温度勾配形成部の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えられるタイミングである切換タイミングと、検出工程において検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングとから、反応液が適切な位置に移動するまでの時間を推定できる。本形態によれば、決定工程において、切換えタイミングと検出タイミングとに基づいて保持時間を決定するので、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置の制御方法を実現できる。
【００２３】
（８）本形態に係る熱サイクル装置の制御方法は、反応液と、前記反応液とは比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体とが充填され、前記反応液が対向する内壁に沿って移動する流路を含む反応容器を装着する装着部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記流路に対して、前記反応液が移動する方向に温度勾配を形成する温度勾配形成部と、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における前記流路の最下点の位置が前記第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える駆動機構と、を含む熱サイクル装置の制御方法であって、前記反応容器に充填された前記反応液及び前記反応液とは混和しない液体のいずれか一方は、所定の波長の光を発する蛍光物質を含み、前記反応容器内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、前記検出タイミングから所定の時間を経過するまで、前記駆動機構によって前記装着部及び前記温度勾配形成部の配置を前記第１の配置及び前記第２の配置のうち少なくとも一方に保持させることと、を含む。
【００２４】
検出工程において検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから、反応液が適切な位置に移動するタイミングを推定できる。本形態によれば、保持工程において、装着部及び温度勾配形成部の配置を、検出タイミングを基準として所定の時間保持させるので、反応液を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置の制御方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（Ａ）は、実施形態に係る熱サイクル装置１の蓋７０を閉じた状態を表す斜視図、図１（Ｂ）は、実施形態に係る熱サイクル装置１の蓋７０を開けた状態を表す斜視図。
【図２】図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における本体１０を模式的に示す断面図。
【図３】実施形態に係る熱サイクル装置１に装着される反応容器１００の構成を表す断面図。
【図４】図４（Ａ）は、第１の配置における、図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図４（Ｂ）は、第２の配置における図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図。
【図５】第１具体例に係る熱サイクル装置１の機能ブロック図。
【図６】第１具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法を説明するためのフローチャート。
【図７】熱サイクル装置１の制御方法の第１具体例における光の強度を示すグラフ。
【図８】熱サイクル装置１の制御方法の第１具体例における光の強度を示す他のグラフ。
【図９】第２具体例に係る熱サイクル装置１の機能ブロック図。
【図１０】第２具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法を説明するためのフローチャート。
【図１１】熱サイクル装置１の制御方法の第２具体例における光の強度を示すグラフ。
【図１２】熱サイクル装置１の制御方法の第２具体例における光の強度を示す他のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２７】
１．熱サイクル装置の全体構成
図１（Ａ）は、本実施形態に係る熱サイクル装置１の蓋７０を閉じた状態を表す斜視図、図１（Ｂ）は、本実施形態に係る熱サイクル装置１の蓋７０を開けた状態を表す斜視図である。図２は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における本体１０を模式的に示す断面図である。図２において、矢印ｇは重力の作用する方向を表す。
【００２８】
本実施形態に係る熱サイクル装置１は、反応液１４０と、反応液１４０とは比重が異なり、かつ、反応液１４０とは混和しない液体１３０とが充填され、反応液１４０が対向する内壁に沿って移動する流路１１０を含む反応容器１００（詳細は「３．本実施形態に係る熱サイクル装置に装着される反応容器の構成」の項で後述される）を装着する装着部１１と、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、流路１１０に対して、反応液１４０が移動する方向（詳細は「２．本実施形態に係る熱サイクル装置に装着される反応容器の構成」の項で後述される）に温度勾配を形成する温度勾配形成部３０と、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における流路１１０の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える駆動機構２０と、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度を検出する検出部４０と、駆動機構２０を制御する制御部５０と、を含む。また、反応容器１００に充填された反応液１４０及び液体１３０のいずれか一方は、検出部４０によって検出される前記所定の波長の光を発する蛍光物質を含む。
【００２９】
図１（Ａ）に示される例では、熱サイクル装置１は、本体１０と駆動機構２０とを含んで構成されている。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示されるように、本体１０は、装着部１１及び温度勾配形成部３０を含んで構成されている。
【００３０】
温度勾配形成部３０は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、流路１１０に対して、反応液１４０が移動する方向に温度勾配を形成する。ここで、「温度勾配を形成する」とは、所定の方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。したがって、「反応液１４０が移動する方向に温度勾配を形成する」とは、反応液１４０が移動する方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。「所定の方向に沿って温度が変化する状態」は、例えば、所定の方向に沿って温度が単調に高く又は低くなっていてもよいし、所定の方向に沿って、温度が高くなる変化から低くなる変化へ、又は、低くなる変化から高くなる変化へ、途中で変化していてもよい。
【００３１】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される例では、温度勾配形成部３０は、第１加熱部１２及び第２加熱部１３を含んで構成されている。熱サイクル装置１の本体１０においては、第１加熱部１２が蓋７０から相対的に遠い側、第２加熱部１３が蓋７０から相対的に近い側に配置されている。また、第１加熱部１２と第２加熱部１３との間にはスペーサー１４が設けられている。なお、所望の反応精度が確保できる程度に温度勾配が形成される限り、温度勾配形成部３０に含まれる加熱部の数は任意である。例えば、温度勾配形成部３０を１つの加熱部で構成することにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
【００３２】
第１加熱部１２は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、反応容器１００の第１領域１１１を第１の温度に加熱する。図２に示される例では、第１加熱部１２は、本体１０において、反応容器１００の第１領域１１１を加熱する位置に配置されている。
【００３３】
第２加熱部１３は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、反応容器１００の第２領域１１２を、第１の温度とは異なる第２の温度に加熱する。図２に示される例では、第２加熱部１３は、本体１０において、反応容器１００の第２領域１１２を加熱する位置に配置されている。第２加熱部１３の構成は、加熱される反応容器１００の領域及び加熱する温度が第１加熱部１２と異なる以外は、第１加熱部１２と同様である。
【００３４】
本実施形態においては、第２の温度は第１の温度よりも高い温度である。例えば、熱サイクル装置１をリアルタイムＰＣＲに用いる場合には、第１の温度を６３℃程度（アニーリング及び伸長反応を行う温度）とし、第２の温度を９５℃程度（変性反応を行う温度）とすることができる。
【００３５】
温度勾配形成部３０は、熱を発生させる熱源部３１と、熱源部３１で発生した熱を装着部１１に伝導させる熱伝導部３２とを含んで構成されている。図２に示される例では、温度勾配形成部３０の第１加熱部１２は、熱源部３１としての第１ヒーター１２ａと、熱伝導部３２としての第１ヒートブロック１２ｂとを含んで構成されている。また、温度勾配形成部３０の第２加熱部１３は、熱源部３１としての第２ヒーター１３ａと、熱伝導部３２としての第２ヒートブロック１３ｂとを含んで構成されている。
【００３６】
熱サイクル装置１においては、第１ヒーター１２ａ及び第２ヒーター１３ａはカートリッジヒーターであり、導線によって図示しない外部電源に接続される。第１ヒーター１２ａ及び第２ヒーター１３ａとしてはこれに限らず、カーボンヒーター、シートヒーター、ＩＨヒーター（電磁誘導加熱器）、ペルチェ素子、加熱液体、加熱気体などを使用できる。本実施形態においては、第１ヒーター１２ａは第１ヒートブロック１２ｂに挿入されており、第１ヒーター１２ａが発熱することで第１ヒートブロック１２ｂが加熱される。同様に、第２ヒーター１３ａは第２ヒートブロック１３ｂに挿入されており、第２ヒーター１３ａが発熱することで第２ヒートブロック１３ｂが加熱される。
【００３７】
第１ヒートブロック１２ｂは、第１ヒーター１２ａから発生した熱を装着部１１と、装着部１１に装着された反応容器１００に伝える部材である。第２ヒートブロック１３ｂは、第２ヒーター１３ａから発生した熱を装着部１１と、装着部１１に装着された反応容器１００に伝える部材である。熱サイクル装置１においては、第１ヒートブロック１２ｂ及び第２ヒートブロック１３ｂは、アルミニウム製のブロックである。カートリッジヒーターは温度制御が容易であるので、第１ヒーター１２ａ及び第２ヒーター１３ａをカートリッジヒーターとすることで、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度を容易に安定させることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。
【００３８】
ヒートブロックの材質は熱伝導率、保温性、加工しやすさ等の条件を考慮して適宜選択できる。例えば、アルミニウムは熱伝導率が高いので、第１ヒートブロック１２ｂ及び第２ヒートブロック１３ｂをアルミニウム製とすることで、反応容器１００を効率よく加熱できる。また、ヒートブロックに加熱ムラが生じにくいので、精度の高い熱サイクルを実現できる。また、加工が容易なので第１ヒートブロック１２ｂ及び第２ヒートブロック１３ｂを精度よく成型でき、加熱の精度を高めることができる。したがって、より正確な熱サイクルを実現できる。なお、ヒートブロックの材質は、例えば銅合金を使用してもよく、複数の材質を組み合わせてもよい。
【００３９】
第１加熱部１２及び第２加熱部１３は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、反応容器１００に接触していることが好ましい。これにより、第１加熱部１２及び第２加熱部１３によって反応容器１００を加熱した場合に、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の熱を反応容器１００に安定して伝えることができるので、反応容器１００の温度を安定させることができる。本実施形態のように、装着部１１が第１加熱部１２及び第２加熱部１３の一部として形成されている場合には、装着部１１が反応容器１００と接触することが好ましい。これにより、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の熱を反応容器１００に安定して伝えることができるので反応容器１００を効率よく加熱できる。
【００４０】
なお、第１加熱部１２と第２加熱部１３とで異なる加熱機構を採用してもよい。また、第１ヒートブロック１２ｂと第２ヒートブロック１３ｂとが異なる材質であってもよい。
【００４１】
なお、第２加熱部１３の代わりに第２領域１１２を冷却する冷却部を設けてもよい。冷却部としては、例えばペルチェ素子を使用できる。これにより、例えば、反応容器１００の第１領域１１１からの熱によって第２領域１１２の温度が低下しにくい場合にも、流路１１０に所望の温度勾配を形成できる。また、例えば、加熱と冷却を繰り返す熱サイクルを反応液１４０に施すことができる。
【００４２】
第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度は、図示しない温度センサー及び後述される制御部５０によって制御されてもよい。第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度は、反応容器１００が所望の温度に加熱されるように設定されることが好ましい。本実施形態においては、第１加熱部１２を第１の温度に、第２加熱部１３を第２の温度に制御することで、反応容器１００の第１領域１１１を第１の温度に、第２領域１１２を第２の温度に加熱できる。なお、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度は、反応容器１００の第１領域１１１及び第２領域１１２が所望の温度に加熱されるように制御されていればよい。例えば、反応容器１００の材質や大きさを考慮することで、第１領域１１１及び第２領域１１２の温度をより正確に所望の温度に加熱できる。また、本実施形態における温度センサーは熱電対である。なお、温度センサーとしてはこれに限らず、例えば測温抵抗体やサーミスタを使用してもよい。
【００４３】
装着部１１は、反応容器１００を装着する構造である。図１（Ｂ）及び図２に示される例では、熱サイクル装置１の装着部１１は、反応容器１００を差し込んで装着するスロット構造である。図２に示される例では、装着部１１は、後述される、第１加熱部１２の第１ヒートブロック１２ｂ、スペーサー１４及び第２加熱部１３の第２ヒートブロック１３ｂを貫通する穴に反応容器１００を差し込む構造となっている。本体１０に設けられる装着部１１の数は複数であってもよく、図１（Ｂ）に示される例では、２０個の装着部１１が本体１０に設けられている。
【００４４】
なお、本実施形態においては、装着部１１がスロット構造である例を示したが、装着部１１は反応容器１００を保持できる構造であればよい。例えば、反応容器１００の形状に合わせた窪みに反応容器１００をはめ込む構造や、反応容器１００を挟んで保持する構造を採用してもよい。
【００４５】
本実施形態に係る熱サイクル装置１においては、反応容器１００と装着部１１とが勘合するように構成されている。反応容器１００と装着部１１とが勘合する構造は、例えば図１（Ｂ）及び図２に示されるように、反応容器１００に設けた突出部１１３を、装着部１１に設けた凹部にはめ込む構造が採用できる。これにより、温度勾配形成部３０に対する反応容器１００の向きを一定に保つことができる。したがって、熱サイクルの途中で反応容器１００の向きが変化することを抑制できるので、反応液１４０に与えられる温度環境をより精密に制御できる。したがって、より正確な熱サイクルを反応液１４０に施すことができる。
【００４６】
また、装着部１１を反応容器１００に密着させる機構を設けてもよい。装着部１１を反応容器１００に密着させる機構は、反応容器１００の少なくとも一部を装着部１１に密着させることができればよい。例えば、本体１０や蓋７０に設けたバネによって反応容器１００を装着部１１の一方の壁面に押し付けてもよい。これにより、温度勾配形成部３０の熱を反応容器１００にさらに安定して伝えることができるので、反応容器１００の温度をさらに安定させることができる。
【００４７】
装着部１１は、反応容器１００をそれぞれ装着する第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂを含んで構成されている。装着部１１が３つ以上の反応容器１００を装着できる構成である場合には、第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂは、装着部１１のうち、任意に選択された２つの反応容器１００を装着する部分であってもよい。
【００４８】
図２に示されるように、第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂは、温度勾配形成部３０の熱伝導部３２に設けられている。また、第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂは、温度勾配形成部３０の熱源部３１からの距離が等しい位置に設けられている。ここで「距離が等しい」とは、完全に平行な状態のみならず、熱サイクル装置として所望の精度が確保できる程度に距離の差が小さい状態を含む。図２に示される例では、第１の装着部１１ａと第１ヒーター１２ａとの距離と、第２の装着部１１ｂと第１ヒーター１２ａとの距離とが等しく構成されている。また、第１の装着部１１ａと第２ヒーター１３ａとの距離と、第２の装着部１１ｂと第２ヒーター１３ａとの距離とが等しく構成されている。
【００４９】
本実施形態によれば、第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂは、熱源部３１からの距離が等しい位置に設けられているので、熱源部３１からの熱が熱伝導部３２を介して均等に伝わる。したがって、精度良く温度を制御できる熱サイクル装置を実現できる。また、熱サイクル装置１をＰＣＲに用いる場合には、第１の装着部１１ａ及び第２の装着部１１ｂに装着された反応容器１００の温度ばらつきが抑制できるので、増幅率のばらつきを抑制できる。
【００５０】
図２に示されるように、第１の装着部１１ａに装着される反応容器１００における反応液１４０が移動する方向と、第２の装着部１１ｂに装着される反応容器１００における反応液１４０が移動する方向とが平行であってもよい。ここで「平行」とは、完全に平行な状態のみならず、熱サイクル装置として所望の精度が確保できる程度に平行に近い状態を含む。
【００５１】
本実施形態によれば、第１の装着部１１ａに装着される反応容器１００における反応液１４０が移動する方向と、第２の装着部１１ｂに装着される反応容器１００における反応液１４０が移動する方向とが平行であるため、駆動機構２０によって装着部１１の配置が切換えられた場合に、第１の装着部１１ａに装着される反応容器１００における反応液１４０と、第２の装着部１１ｂに装着される反応容器１００における反応液１４０とは、同一のタイミングで移動する。換言すれば、２つの反応液１４０が移動を開始する時刻を同期させることができる。したがって、第１の装着部１１ａに装着される反応容器１００と第２の装着部１１ｂに装着される反応容器１００とに対して、同一のタイミングで同一の時間条件の熱サイクルを施すことができる。なお、ここでの「同一」の程度は、反応の精度に影響が無い程度の範囲である。
【００５２】
駆動機構２０は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を、第１の配置と、重力の作用する方向における流路１１０の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換える。第１の配置及び第２の配置については「３．熱サイクル装置の制御例」の項で詳述される。本実施形態に係る熱サイクル装置１においては、駆動機構２０は、装着部１１及び温度勾配形成部３０を、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して垂直な成分を有する回転軸Ｒで回転させる機構である。
【００５３】
「重力の作用する方向に対して垂直な成分を有する」方向は、「重力の作用する方向に対して平行な成分」と「重力の作用する方向に対して垂直な成分」とのベクトル和で表した場合における、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有する方向である。
【００５４】
「流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して垂直な成分を有する」方向は、「流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して平行な成分」と「流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して垂直な成分」とのベクトル和で表した場合における、流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して垂直な成分を有する方向である。
【００５５】
本実施形態に係る熱サイクル装置１においては、駆動機構２０は、装着部１１及び温度勾配形成部３０を、同一の回転軸Ｒで回転させている。また、本実施形態においては、駆動機構２０は図示しないモーター及び駆動軸を含み、駆動軸と本体１０のフランジ１６とが接続されて構成されている。駆動機構２０のモーターを動作させると、駆動軸を回転軸Ｒとして本体１０が回転される。回転軸Ｒと装着部１１との位置関係については、「２．回転軸と装着部との位置関係」の項で詳述される。なお、駆動機構２０としては、モーターに限らず、例えばハンドル、ぜんまい等を採用できる。
【００５６】
本実施形態によれば、回転軸Ｒは、重力の作用する方向に対して垂直な成分を有し、かつ、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に反応容器１００の流路１１０を反応液１４０が移動する方向に対して垂直な成分を有する軸であるため、駆動機構２０が装着部１１を回転させることによって、装着部１１に装着される反応容器１００の流路１１０内の重力の作用する方向における最下点又は最上点の位置が変化する。これにより、温度勾配形成部３０によって温度勾配が形成された流路１１０内を反応液１４０が移動する。したがって、簡易な構成で反応液１４０に対して熱サイクルを施すことができる。
【００５７】
熱サイクル装置１は検出部４０を含んで構成されている。検出部４０は、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度を検出する。本実施形態においては、検出部４０は、第１の波長の光の強度を検出する。検出部４０としては、種々の公知の光検出器を用いることができる。本実施形態においては、検出部４０は、蛍光検出器を含んで構成されている。検出部４０に含まれる検出器の数は検出が問題なく行える限り任意である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、検出部４０は、検出器４１ａ及び検出器４２ａを含んで構成されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、検出部４０は、検出器４１ａをスライド棒４１ｂに沿って移動させて蛍光検出を行う。同様に、検出部４０は、検出器４２ａをスライド棒４２ｂに沿って移動させて蛍光検出を行う。
【００５８】
検出部４０は、第１の配置となった場合に、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点を含む領域からの光の強度を検出してもよい。反応液１４０は、流路１１０内を重力の作用する方向における最下点近傍に向かって移動するので、装着部１１及び温度勾配形成部３０が第１の配置である場合には、重力の作用する方向における流路１１０の最下点を含む領域に反応液１４０が移動する。そのため、重力の作用する方向における流路１１０の最下点近傍における所定の波長の光の強度を検出部４０によって検出することで、第１の配置において、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液１４０が移動したか否かを容易に判定できる。
【００５９】
また、第１の配置となった場合に、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に焦点を合わせたセルフォックレンズなどを用いて、第１の配置となった場合に流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍からの光に対する感度を高めてもよい。なお、「３．熱サイクル装置の制御例」の項で後述される制御例においては、検出部４０は、第１の配置となった場合に、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点を含む領域からの光の強度を検出する場合を例にとり説明する。
【００６０】
蛍光検出を行う場合には、本体１０には、装着部１１の内部を蛍光検出できる測定窓１８が設けられていることが好ましい。これにより、検出部４０と、反応液１４０との間に存在する部材を少なくすることができるので、より適切な蛍光測定ができる。
【００６１】
検出部４０は、検出タイミングを決定することを目的とした検出に加えて、例えばリアルタイムＰＣＲのような反応における蛍光検出に使用することもできる。図２に示される例では、蓋７０に遠い側に設けられた第１加熱部１２に測定窓１８が設けられている。これにより、低温（アニーリング及び伸長反応を行う温度）側で蛍光測定を行うリアルタイムＰＣＲ等の反応に熱サイクル装置１を用いる場合に、反応容器１００の封止部１２０（後述）や蓋７０の影響を受けずに適切な蛍光測定ができる。蓋７０の側から蛍光測定を行う場合には、反応容器１００の封止部１２０や蓋７０が測定に影響を与えない設計とすることが好ましい。
【００６２】
熱サイクル装置１は、制御部５０を含んでいてもよい。制御部５０は、駆動機構２０を制御する。制御部５０は、温度勾配形成部３０を制御してもよい。制御部５０による制御例については、「３．熱サイクル装置の制御例」の項で詳述される。制御部５０は、専用回路により実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。この場合、記憶装置は、制御に伴う中間データや制御結果などを一時的に記憶するワークエリアを有していてもよい。
【００６３】
熱サイクル装置１の本体１０は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示されるように、第１加熱部１２と第２加熱部１３との間にスペーサー１４が設けられている。スペーサー１４は、第１加熱部１２又は第２加熱部１３を保持する部材である。スペーサー１４を設けることにより、第１加熱部１２と第２加熱部１３との間の距離を、より正確に定めることができる。すなわち、反応容器１００の第１領域１１１及び第２領域１１２に対する第１加熱部１２及び第２加熱部１３の位置を、より正確に定めることができる。
【００６４】
スペーサー１４の材質は必要に応じて適宜選択できるが、断熱材であることが好ましい。これにより、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の熱が相互に及ぼす影響を少なくできるので、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度制御が容易になる。スペーサー１４が断熱材である場合には、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、第１加熱部１２と第２加熱部１３との間の領域において反応容器１００を囲むようにスペーサー１４が配置されることが好ましい。これにより、反応容器１００の第１加熱部１２と第２加熱部１３との間の領域からの放熱を抑制できるので、反応容器１００の温度がより安定する。本実施形態においては、スペーサー１４は断熱材であり、図２に示される例では、装着部１１はスペーサー１４を貫通して構成されている。これにより、第１加熱部１２及び第２加熱部１３によって反応容器１００を加熱した場合に、反応容器１００の熱が逃げにくくなるので、第１領域１１１及び第２領域１１２の温度をより安定させることができる。
【００６５】
熱サイクル装置１は、蓋７０を含んでいてもよい。図１（Ａ）及び図２に示される例では、蓋７０は、装着部１１を覆うように設けられている。蓋７０が装着部１１を覆うことで、第１加熱部１２によって加熱をした場合に、熱サイクル装置１から外部への放熱を抑制できるので、熱サイクル装置１内の温度を安定させることができる。蓋７０は、固定部７１によって本体１０に固定されてもよい。本実施形態においては、固定部７１は磁石である。なお、固定部７１としてはこれに限らず、例えば、蝶番やキャッチクリップを採用してもよい。図１（Ｂ）及び図２に示される例では、本体１０の蓋７０が接触する面の一部には磁石が設けられている。蓋７０にも、本体１０の磁石が接触する位置に磁石が設けられており、蓋７０で装着部１１を覆うと、磁力によって蓋７０が本体１０に固定される。これにより、駆動機構２０によって本体１０を駆動した場合に蓋７０が外れたり動いたりすることを防止できる。したがって、蓋７０が外れることで熱サイクル装置１内の温度が変化することを防止できるので、より正確な熱サイクルを後述する反応液１４０に施すことができる。
【００６６】
本体１０は、気密性の高い構造であることが好ましい。本体１０が気密性の高い構造であると、本体１０内部の空気が本体１０の外部に逃げにくいので、本体１０内の温度がより安定する。
【００６７】
熱サイクル装置１は、反応容器１００を第１加熱部１２及び第２加熱部１３に対して所定の位置に保持する構造を含むことが好ましい。これにより、第１加熱部１２及び第２加熱部１３によって反応容器１００の所定の領域を加熱できる。より具体的には、反応容器１００を構成する流路１１０の、第１領域１１１を第１加熱部１２によって、第２領域１１２を第２加熱部１３によって、加熱できる。本実施形態においては反応容器１００の位置を定める構造は第２ヒートブロック１３ｂである。
【００６８】
なお、反応容器１００の位置を定める構造は所望の位置に反応容器１００を保持できるものであればよい。反応容器１００の位置を定める構造は、熱サイクル装置１に設けられた構造であっても、反応容器１００に設けられた構造であっても、両方の組み合わせであってもよい。例えば、螺子、差込式の棒、反応容器１００に突出部１１３を設けた構造、装着部１１と反応容器１００とが嵌合する構造を採用できる。螺子や棒を用いる場合には、螺子の長さやねじ込む長さ、棒を差込む位置を変更することで、熱サイクルの反応条件や反応容器１００の大きさ等に合わせて保持する位置を調節できるようにしてもよい。
【００６９】
熱サイクル装置１は、本体１０の温度を一定に保つ機構を有してもよい。これにより、反応容器１００の温度がより安定するので、より正確な熱サイクルを反応液１４０に施すことができる。本体１０を保温する機構としては、例えば恒温槽を採用できる。
【００７０】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示されるスペーサー１４は、透明であってもよい。これにより、透明な反応容器１００を熱サイクル処理に使用した場合に、装置の外部から反応液１４０が移動する様子を観察できる。したがって、熱サイクル処理が適切に行われているか否かを、目視により確認できる。したがって、ここでの「透明」の程度は、これらの部材を熱サイクル装置１に採用して熱サイクル処理を行った場合に、反応液１４０の移動が視認できる程度であればよい。
【００７１】
熱サイクル装置１の内部を観察するためには、スペーサー１４を透明にしても、スペーサー１４を無くしてもよい。観察者と観察対象の反応容器１００の間に存在する部材が少ないほど、物体による光の屈折の影響が少なくなるので、内部の観察が容易になる。また、スペーサー１４をなくすことにより、部材が少なくなるため、製造コストを削減できる。
【００７２】
本実施形態においては、熱サイクル装置１が蓋７０を含む例を示したが、蓋７０は無くてもよい。これにより、使用する部材の数を減らすことができるので、製造コストを削減できる。
【００７３】
熱サイクル装置１は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、表示部２４を含んでもよい。表示部２４は表示装置であり、熱サイクル装置１に関する各種情報を表示する。例えば、制御部５０が表示部２４を制御してもよい。表示部２４は、操作部２５で設定される熱サイクル条件や熱サイクル処理中に計測された時間や温度を表示してもよい。例えば、操作部２５を操作して設定を行う場合には入力された条件を表示したり、熱サイクル処理中には温度センサーによって測定された温度、第１の配置又は第２の配置において経過した時間、熱サイクルを施したサイクル数を表示したりしてもよい。また、熱サイクル処理が終了した場合や、装置に何らかの異常が発生した場合にも、その旨を表示してもよい。さらに、音声による通知を行ってもよい。表示や音声による通知を行うことで、熱サイクル処理の進行や終了を装置の使用者が容易に把握できる。
【００７４】
熱サイクル装置１は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、操作部２５を含んでもよい。操作部２５はＵＩ（ユーザーインターフェイス）であり、熱サイクル条件を設定するための操作を受け付ける機器である。操作部２５を操作することにより、熱サイクル条件として、例えば、第１の温度、第２の温度、第１の配置が保持される保持時間、第２の配置が保持される保持時間、及び熱サイクルのサイクル数のうち、少なくとも１つを設定できるように構成されていてもよい。操作部２５は制御部５０と機械的又は電子的に連動しており、操作部２５での設定が制御部５０による制御に反映される。これによって、反応液１４０に施される熱サイクル条件を変更できるので、所望の熱サイクルを反応液１４０に施すことができる。操作部２５は、上述のいずれかの項目を個別に設定できるものであっても、例えば事前に登録した複数の熱サイクル条件の中から１つを選択すると、必要な項目を制御部５０が設定するものであってもよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、操作部２５はボタン式であり、項目別にボタンを押すことで熱サイクル条件を設定できる。
【００７５】
２．本実施形態に係る熱サイクル装置に装着される反応容器の構成
図３は、本実施形態に係る熱サイクル装置１に装着される反応容器１００の構成を表す断面図である。図３において、矢印ｇは重力の作用する方向を表す。
【００７６】
反応容器１００は、反応液１４０と、反応液１４０とは比重が異なり、かつ、反応液１４０とは混和しない液体１３０（以下、「液体１３０」という）とが充填され、反応液１４０が対向する内壁に沿って移動する流路１１０を含む。本実施形態においては、液体１３０は、反応液１４０よりも比重が小さく、かつ、反応液１４０とは混和しない液体である。なお、液体１３０として、例えば、反応液１４０とは混和せず、かつ、反応液１４０よりも比重が大きい液体を採用してもよい。図３に示される例では、反応容器１００は流路１１０及び封止部１２０を含む。流路１１０には、反応液１４０と、液体１３０とが充填され、封止部１２０によって封止されている。また、反応容器１００は、検出部４０によって行われる蛍光検出に支障がない程度に、所定の波長の光に対して透明性のある材料（所定の波長の光が透過する）で構成されている。
【００７７】
流路１１０は、対向する内壁に沿って反応液１４０が移動するように形成されている。ここで、流路１１０の「対向する内壁」とは、流路１１０の壁面の、向かい合う位置関係にある２つの領域を意味する。「沿って」とは、反応液１４０と流路１１０の壁面との距離が近い状態を意味し、反応液１４０が流路１１０の壁面に接触する状態を含む。したがって、「対向する内壁に沿って反応液１４０が移動する」とは、「流路１１０の壁面の、向かい合う位置関係にある２つの領域の両方に対して距離が近い状態で、反応液１４０が移動する」ことを意味する。換言すれば、流路１１０の対向する２つ内壁間の距離は、反応液１４０が該内壁に沿って移動する程度の距離である。
【００７８】
反応容器１００の流路１１０がこのような形状であると、流路１１０内を反応液１４０が移動する方向を規制できるので、流路１１０内を反応液１４０が移動する経路をある程度規定できる。これにより、流路１１０内を反応液１４０が移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。したがって、流路１１０の対向する２つ内壁間の距離は、流路１１０内を反応液１４０が移動する時間のバラツキによって生じる、反応液１４０に対して施される熱サイクル条件のバラツキが、所望の精度を満たせる程度、すなわち、反応の結果が所望の精度を満たせる程度であることが好ましい。より具体的には、流路１１０の対向する２つの内壁間の反応液１４０が移動する方向に対して垂直な方向における距離が、反応液１４０の液滴が２つ以上入らない程度であることが望ましい。
【００７９】
図３に示される例では、反応容器１００の外形は円柱状であり、中心軸に沿う方向（図３における上下方向）を長手方向とする流路１１０が形成されている。流路１１０の形状は、流路１１０の長手方向に対して垂直な方向の断面、すなわち流路１１０のある領域における反応液１４０が移動する方向に対して垂直な断面（これを流路１１０の「断面」とする）が円形となる円柱状である。したがって、反応容器１００においては、流路１１０の対向する内壁は、流路１１０の断面の中心を挟んで対向する流路１１０の壁面上の２点を含む領域である。また、「反応液１４０が移動する方向」は、流路１１０の長手方向となる。
【００８０】
なお、流路１１０の断面の形状は円形に限らず、多角形や楕円形など、対向する内壁に沿って反応液１４０が移動できる限り任意である。例えば、反応容器１００の流路１１０の断面が多角形の場合には、「対向する内壁」は、流路１１０に内接する断面が円形の流路を仮定した場合に、該流路の対向する内壁であるものとする。すなわち、流路１１０に内接する、断面が円形の仮想流路の対向する内壁に沿って反応液１４０が移動するように流路１１０が形成されていればよい。これにより、流路１１０の断面が多角形の場合にも、第１領域１１１と第２領域１１２との間を反応液１４０が移動する経路をある程度規定できる。したがって、反応液１４０が第１領域１１１と第２領域１１２との間を移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。
【００８１】
反応容器１００の第１領域１１１は、第１加熱部１２によって第１の温度に加熱される、流路１１０の一部の領域である。第２領域１１２は、第２加熱部１３によって第１の温度とは異なる第２の温度に加熱される、第１領域１１１とは異なる流路１１０の一部の領域である。図３に示される例では、第１領域１１１は、流路１１０の長手方向における一方の端部を含む領域であり、第２領域１１２は、流路１１０の長手方向における他方の端部を含む領域である。図３に示される例では、流路１１０のうち封止部１２０に相対的に近い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第１領域１１１であり、流路１１０のうち封止部１２０に相対的に遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第２領域１１２である。本実施形態に係る熱サイクル装置１は、温度勾配形成部３０の第１加熱部１２が反応容器１００の第１領域１１１を第１の温度に加熱し、温度勾配形成部３０の第２加熱部１３が反応容器１００の第２領域１１２を第２の温度に加熱することにより、反応容器１００の流路１１０に対して、反応液１４０が移動する方向に温度勾配を形成する。
【００８２】
流路１１０には、液体１３０と、反応液１４０とが充填されている。液体１３０は、反応液１４０とは混和しない、すなわち混ざり合わない性質であるため、図３に示されるように、反応液１４０は液体１３０の中に液滴の状態で保持されている。反応液１４０は、液体１３０よりも比重が大きいため、流路１１０の重力の作用する方向における最下部の領域に位置している。液体１３０としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用できる。反応液１４０は、反応に必要な成分を含む液体である。反応がＰＣＲである場合には、反応液１４０には、ＰＣＲによって増幅されるＤＮＡ（標的核酸）、ＤＮＡを増幅するために必要なＤＮＡポリメラーゼ、並びにプライマー等が含まれる。例えば、液体１３０としてオイルを用いてＰＣＲを行う場合には、反応液１４０は上述の成分を含む水溶液であることが好ましい。
【００８３】
反応容器１００に充填された反応液１４０又は液体１３０は、検出部４０によって検出される所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光を発する蛍光物質を含んでいる。すなわち、第１の波長の光を発する蛍光物質は、反応液１４０及び液体１３０のうちの一方にのみ含まれている。したがって、検出部４０によって第１の波長の光の強度を検出することで、反応容器１００内における反応液１４０の位置を推定できる。蛍光物質は、特定のＤＮＡと相補的に結合する蛍光プローブや、蛍光を発する蛍光色素であってもよい。
【００８４】
反応液１４０が、例えば蛍光プローブとして第１の波長の光を発する蛍光物質を含んでいる場合には、液体１３０は第１の波長とは異なる第２の波長の光を発する蛍光物質を含んでいてもよい。これによって、例えば、第２の波長の光の強度を測定することによって、反応容器１００に充填された液体１３０の量を推定できる。
【００８５】
液体１３０が第１の波長の光を発する蛍光物質を含んでいる場合には、反応液１４０は第１の波長とは異なる第２の波長の光を発する蛍光物質を含んでいてもよい。これによって、例えば、反応液１４０がＰＣＲ用の反応液であり、第２の波長の光を発する蛍光物質が特定のＤＮＡと相補的に結合する蛍光プローブである場合には、第２の波長の光の強度を測定することによって、反応液１４０に含まれる特定のＤＮＡの量を推定できる。
【００８６】
３．熱サイクル装置の制御例
次に、本実施形態に係る熱サイクル装置１の熱サイクル処理手順例について説明する。以下では、駆動機構２０が、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、装着部１１及び温度勾配形成部３０を、第１の配置と、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で回転させる制御を例にとり説明する。
【００８７】
図４（Ａ）は、第１の配置における、図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図４（Ｂ）は、第２の配置における図１（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、白抜き矢印は本体１０の回転方向、矢印ｇは重力の作用する方向を表す。
【００８８】
図４（Ａ）に示されるように、第１の配置は、流路１１０のうち封止部１２０に相対的に遠い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第１の配置は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、反応容器１００の第１領域１１１を、重力の作用する方向における流路１１０の最下部に位置させる配置である。図４（Ａ）に示される例では、第１の配置では、液体１３０よりも比重が大きい反応液１４０は第１領域１１１に存在する。したがって、反応液１４０は第１の温度の下に置かれる。
【００８９】
図４（Ｂ）に示されるように、第２の配置は、流路１１０のうち封止部１２０に相対的に近い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第２の配置は、装着部１１に反応容器１００を装着した場合に、反応容器１００の第２領域１１２を、重力の作用する方向における流路１１０の最下部に位置させる配置である。図４（Ｂ）に示される例では、第２の配置では、液体１３０よりも比重が大きい反応液１４０は第２領域１１２に存在する。したがって、反応液１４０には第２の温度の下に置かれる。
【００９０】
駆動機構２０が、装着部１１及び温度勾配形成部３０を、第１の配置と、第１の配置とは異なる第２の配置との間で回転させることにより、重力の作用によって反応液１４０が流路１１０の第１の領域と第２の領域とを移動する。したがって、繰り返し配置を切換えることにより、反応液１４０は、第１の温度と第２の温度とに交互にさらされるので、反応液１４０に対して熱サイクルを施すことができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る熱サイクル装置１は、装着部１１の配置を切換えることで、反応容器１００が第１の配置に保持された状態と、反応容器１００が第２の配置に保持された状態とを切換えることができる。したがって、第１の配置又は第２の配置に反応容器１００を保持する間、反応液１４０を所定の温度に保持できるので、加熱時間を容易に制御可能な熱サイクル装置を提供できる。
【００９２】
駆動機構２０は、第１の配置から第２の配置へと回転させる場合と、第２の配置から第１の配置へと回転させる場合とで、反対方向に装着部１１及び温度勾配形成部３０を回転させてもよい。これにより、回転によって生じる導線などの配線の捩れを低減するための特別な機構が不要となる。したがって、小型化に適した熱サイクル装置を実現できる。また、第１の配置から第２の配置へと回転させる場合の回転数、及び、第２の配置から第１の配置へと回転させる場合の回転数は、１回転未満（回転角度が３６０°未満）であることが好ましい。これにより、配線が捩れる程度を軽減できる。
【００９３】
３−１．熱サイクル装置の制御方法の第１具体例
図５は、第１具体例に係る熱サイクル装置１の機能ブロック図である。図６は、第１具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【００９４】
第１具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法は、切換えタイミングに基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせることと、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、切換タイミングと、検出タイミングとに基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定することと、を含む。
【００９５】
図５及び図６に示される例では、熱サイクル装置１の制御部５０が、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングと、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングと、に基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定する。例えば、制御部５０は、切換タイミングから検出タイミングまでの時間に、予め設定された時間を加えて保持時間を決定してもよい。また例えば、制御部５０は、切換タイミングから検出タイミングまでの時間に基づいて、反応液１４０が流路１１０内の残りの距離を移動するために必要な時間を推定し、推定された時間に、切換タイミングから検出タイミングまでの時間と予め設定された時間を加えて保持時間を決定してもよい。
【００９６】
図５に示される例では、制御部５０は、切換タイミングから検出タイミングまでの時間を計測する計測手段５２と、計測手段５２によって計測された前記時間に基づいて、保持時間を決定する決定手段５４と、を含んで構成されている。また、図５に示される例では、制御部５０は、駆動機構２０を制御する駆動機構制御手段５６を含んで構成されている。計測手段５２、決定手段５４及び駆動機構制御手段５６は、専用回路により実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、計測手段５２、決定手段５４及び駆動機構制御手段５６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。
【００９７】
図６に示される例では、まず、切換えタイミングに基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせる（ステップＳ１００）。第１具体例においては、図５に示されるように、制御部５０の駆動機構制御手段５６が、切換えタイミングに基づいて、駆動機構２０を制御するための情報を含む駆動機構制御情報Ｄ５を駆動機構２０に出力する。また、駆動機構制御手段５６は、切換えタイミングに関する情報を含む切換えタイミング情報Ｄ４を計測手段５２に出力する。なお、切換えタイミングは、例えば、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え始めるタイミングでもよいし、装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミングでもよい。
【００９８】
図６に示される例では、ステップＳ１００の後に、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングを検出する。基準値は、反応液１４０又は液体１３０に含まれている蛍光物質の量などを考慮して設計されていてもよいし、実験的に決定されていてもよい。
【００９９】
より具体的には、まず、ステップＳ１００の後に、反応容器１００内からの所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光の強度を検出する（ステップＳ１０２）。第１具体例においては、制御部５０の計測手段５２が、検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度に関する情報を含む検出結果情報Ｄ１の入力を検出部４０から受け付ける。
【０１００】
ステップＳ１０２の後に、検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化していない場合（ステップＳ１０４でＮＯの場合）には、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４を再び行う。検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化した場合（ステップＳ１０４でＹＥＳの場合）には、このタイミングを検出タイミングとして、後述されるステップＳ１０６を行う。
【０１０１】
なお、検出工程のより具体的な例については、「３−１−１．反応液１４０が蛍光物質を含む場合」及び「３−１−２．液体１３０が蛍光物質を含む場合」の項で詳述される。
【０１０２】
図６に示される例では、ステップＳ１０４の後に、切換タイミングと、検出タイミングとに基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる時間である保持時間を決定する（ステップＳ１０６）。図５に示される例では、まず、制御部５０の計測手段５２が、切換えタイミング情報Ｄ４に基づいて決定した切換えタイミングと、検出結果情報Ｄ１に基づいて決定した検出タイミングとに基づいて、切換えタイミングから検出タイミングまでの時間を第１時間として計測し、第１時間に関する情報を含む第１時間情報Ｄ２を決定手段５４に出力する。次に、切換えタイミングから検出タイミングまでの時間に基づいて保持時間を決定する。図６に示される例では、保持時間は第１の配置を保持する時間である。例えば、反応液１４０を第１の温度の下に置かれるべき時間である第２時間に、第１時間を加えて保持時間としてもよい。決定手段５４は、保持時間に関する情報を含む保持時間情報Ｄ３を駆動機構制御手段５６に出力する。駆動機構制御手段５６は、保持時間情報Ｄ３に基づいて、その後の駆動機構２０を制御する。
【０１０３】
本実施形態によれば、装着部１１の配置が、第１の配置と、重力の作用する方向における流路１１０の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換えられる。これにより、装着部１１に装着された反応容器１００の流路１１０における、重力の作用する方向における最下点の位置が変化する。したがって、温度勾配が形成された流路１１０内を、重力にしたがって反応液１４０が移動するので、反応液１４０に対して熱サイクルを施すことができる。また、本実施形態によれば、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせるタイミングである切換タイミングと、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングとから、反応液１４０が適切な位置に移動するまでの時間を推定できる。第１具体例によれば、切換えタイミングと検出タイミングとに基づいて保持時間を決定するので、反応液１４０を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法を実現できる。
【０１０４】
また、第１具体例によれば、所望の熱サイクルを確実に施すために、余裕を持たせて長めに保持時間を設定する必要がないため、短時間で熱サイクルを施すことができる。
【０１０５】
また、第１具体例によれば、切換タイミングから検出タイミングまでの時間に基づいて保持時間を決定するので、反応液１４０が適切な位置に移動するまでの時間に左右されず、反応液１４０を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法を実現できる。
【０１０６】
３−１−１．反応液１４０が蛍光物質を含む場合
次に、反応容器１００に充填された反応液１４０が蛍光物質を含む場合について、第１具体例をより詳細に説明する。
【０１０７】
図７は、熱サイクル装置１の制御方法の第１具体例における光の強度を示すグラフである。図７の横軸は時間、縦軸は検出部４０で検出される光の強度を表す。
【０１０８】
図７に示される例では、時刻ｔ０が装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミング（切換えタイミング）である。図７には、第１状態〜第３状態までの３つの状態が例示されている。図７に示される例では、制御部５０は、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を上回ったタイミングを検出タイミングとしている。また、検出タイミングを決定するための基準値を第１基準値Ｖ１としている。
【０１０９】
第１状態では、時刻ｔ０の後、時刻ｔ１において、検出部４０で検出される光の強度が第１基準値Ｖ１を上回っている。したがって、制御部５０の計測手段５２は、時刻ｔ１を検出タイミングとして、切換えタイミングから検出タイミングまでの時間である第１時間を計測する。決定手段５４は、計測手段５２で計測された第１時間に、予め設定された第２時間を加えて保持時間を決定する。
【０１１０】
検出部４０によって検出される所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光を発する蛍光物質が、反応容器１００に充填された反応液１４０に含まれているので、第１の配置において、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液１４０が移動した場合には、検出部４０によって検出される光の強度は大きくなる。したがって、制御部５０は、検出部４０によって検出される光の強度が基準値を上回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【０１１１】
第２状態では、時刻ｔ０の後、検出部４０で検出される光の強度は大きくなるものの、第１基準値Ｖ１を上回らない。第２状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が正しく装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に充填された反応液１４０の量が不十分である場合などがある。
【０１１２】
第３状態では、時刻ｔ０の後、検出部４０で検出される光の強度は大きくならず一定である。第３状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に反応液１４０が充填されていない場合、反応液１４０が反応容器１００の第２領域１１２などの内壁に付着して第１領域１１１まで移動していない場合などがある。
【０１１３】
第２状態及び第３状態のように、所定時間内に第１基準値Ｖ１を上回らない場合には、異常が発生したものとして、制御部５０は、表示部２４に異常である旨のメッセージを表示させたり、駆動機構２０の動作を停止させたりしてもよい。これによって、熱サイクル装置１が所望の熱サイクルを反応液１４０に施せなくなる状態であることをユーザーに通知できる。
【０１１４】
３−１−２．液体１３０が蛍光物質を含む場合
次に、反応容器１００に充填された液体１３０が蛍光物質を含む場合について、第１具体例をより詳細に説明する。
【０１１５】
図８は、熱サイクル装置１の制御方法の第１具体例における光の強度を示す他のグラフである。図８の横軸は時間、縦軸は検出部４０で検出される光の強度を表す。
【０１１６】
図８に示される例では、時刻ｔ１０が装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミング（切換えタイミング）である。図８には、第４状態〜第６状態までの３つの状態が例示されている。図８に示される例では、制御部５０は、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を下回ったタイミングを検出タイミングとしている。また、検出タイミングを決定するための基準値を第２基準値Ｖ２としている。
【０１１７】
第４状態では、時刻ｔ１０の後、時刻ｔ１１において、検出部４０で検出される光の強度が第２基準値Ｖ２を下回っている。したがって、制御部５０の計測手段５２は、時刻ｔ１１を検出タイミングとして、切換えタイミングから検出タイミングまでの時間である第１時間を計測する。決定手段５４は、計測手段５２で計測された第１時間に、予め設定された第２時間を加えて保持時間を決定する。
【０１１８】
検出部４０によって検出される所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光を発する蛍光物質が、反応容器１００に充填された液体１３０に含まれているので、第１の配置において、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液１４０が移動した場合には、検出部４０によって検出される光の強度は小さくなる。したがって、制御部５０は、検出部４０によって検出される光の強度が基準値を下回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【０１１９】
第５状態では、時刻ｔ１０の後、検出部４０で検出される光の強度は小さくなるものの、第２基準値Ｖ２を下回らない。第５状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が正しく装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に充填された反応液１４０の量が不十分である場合などがある。
【０１２０】
第６状態では、時刻ｔ１０の後、検出部４０で検出される光の強度は小さくならず一定である。第６状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に反応液１４０が充填されていない場合、反応液１４０が反応容器１００の第２領域１１２などの内壁に付着して第１領域１１１まで移動していない場合などがある。
【０１２１】
第５状態及び第６状態のように、所定時間内に第２基準値Ｖ２を下回らない場合には、異常が発生したものとして、制御部５０は、表示部２４に異常である旨のメッセージを表示させたり、駆動機構２０の動作を停止させたりしてもよい。これによって、熱サイクル装置１が所望の熱サイクルを反応液１４０に施せなくなる状態であることをユーザーに通知できる。
【０１２２】
３−２．熱サイクル装置の制御方法の第２具体例
図９は、第２具体例に係る熱サイクル装置１の機能ブロック図である。図１０は、第２具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【０１２３】
第２具体例に係る熱サイクル装置１の制御方法は、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミング検出することと、検出タイミングから所定の時間を経過するまで、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させることと、を含む。
【０１２４】
図９及び図１０に示される例では、熱サイクル装置１の制御部５０が、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから所定の時間を経過するまで、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる。
【０１２５】
図９に示される例では、制御部５０は、検出部４０の検出結果に基づいて検出タイミングを決定するタイミング決定手段５８と、駆動機構２０を制御する駆動機構制御手段５６を含んで構成されている。駆動機構制御手段５６及びタイミング決定手段５８は、専用回路により実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、駆動機構制御手段５６及びタイミング決定手段５８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。
【０１２６】
図１０に示される例では、まず、切換えタイミングに基づいて、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置と第２の配置との間で切換えさせる（ステップＳ２００）。第２具体例においては、図９に示されるように、制御部５０の駆動機構制御手段５６が、切換えタイミングに基づいて、駆動機構２０を制御するための情報を含む駆動機構制御情報Ｄ５を駆動機構２０に出力する。なお、切換えタイミングは、例えば、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え始めるタイミングでもよいし、装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミングでもよい。
【０１２７】
図１０に示される例では、ステップＳ２００の後に、反応容器１００内からの所定の波長の光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングを検出する。基準値は、反応液１４０又は液体１３０に含まれている蛍光物質の量などを考慮して設計されていてもよいし、実験的に決定されていてもよい。
【０１２８】
より具体的には、まず、ステップＳ２００の後に、反応容器１００内からの所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光の強度を検出する（ステップＳ２０２）。第２具体例においては、制御部５０のタイミング決定手段５８が、検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度に関する情報を含む検出結果情報Ｄ１の入力を検出部４０から受け付ける。
【０１２９】
ステップＳ２０２の後に、検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化していない場合（ステップＳ２０４でＮＯの場合）には、ステップＳ２０２及びステップＳ２０４を再び行う。検出部４０によって検出された第１の波長の光の強度が基準値を跨いで変化した場合（ステップＳ２０４でＹＥＳの場合）には、このタイミングを検出タイミングとして決定し、検出タイミングに関する情報を含む検出タイミング情報Ｄ６を駆動機構制御手段５６に出力する。
【０１３０】
なお、検出工程のより具体的な例については、「３−２−１．反応液１４０が蛍光物質を含む場合」及び「３−２−２．液体１３０が蛍光物質を含む場合」の項で詳述される。
【０１３１】
図１０に示される例では、ステップＳ２０４の後に、検出タイミングから所定の時間を経過するまで、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置及び第２の配置のうち少なくとも一方に保持させる（ステップＳ２０６）。図９及び図１０に示される例では、制御部５０の駆動機構制御手段５６が、検出タイミング情報Ｄ６に基づいて、検出タイミングから所定の時間を経過するまで、駆動機構２０によって装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を第１の配置に保持させるように、駆動機構２０に駆動機構制御情報Ｄ５を出力する。
【０１３２】
本実施形態によれば、装着部１１の配置が、第１の配置と、重力の作用する方向における流路１１０の最下点の位置が第１の配置とは異なる第２の配置との間で切換えられる。これにより、装着部１１に装着された反応容器１００の流路１１０における、重力の作用する方向における最下点の位置が変化する。したがって、温度勾配が形成された流路１１０内を、重力にしたがって反応液１４０が移動するので、反応液１４０に対して熱サイクルを施すことができる。また、本実施形態によれば、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を跨いで変化するタイミングである検出タイミングから、反応液１４０が適切な位置に移動するタイミングを推定できる。第２具体例によれば、装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を、検出タイミングを基準として所定の時間保持させるので、反応液１４０を所望の時間にわたって所望の温度状態とすることができる熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法を実現できる。
【０１３３】
また、第２具体例によれば、所望の熱サイクルを確実に施すために、余裕を持たせて配置を保持する時間を長めに設定する必要がないため、短時間で熱サイクルを施すことができる。
【０１３４】
３−２−１．反応液１４０が蛍光物質を含む場合
次に、反応容器１００に充填された反応液１４０が蛍光物質を含む場合について、第２具体例をより詳細に説明する。
【０１３５】
図１１は、熱サイクル装置１の制御方法の第２具体例における光の強度を示すグラフである。図１１の横軸は時間、縦軸は検出部４０で検出される光の強度を表す。
【０１３６】
図１１に示される例では、時刻ｔ２０が装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミング（切換えタイミング）である。図１１には、第７状態〜第９状態までの３つの状態が例示されている。図１１に示される例では、制御部５０は、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を上回ったタイミングを検出タイミングとしている。また、検出タイミングを決定するための基準値を第１基準値Ｖ１としている。
【０１３７】
第７状態では、時刻ｔ２０の後、時刻ｔ２１において、検出部４０で検出される光の強度が第１基準値Ｖ１を上回っている。したがって、制御部５０のタイミング決定手段５８は、時刻ｔ２１を検出タイミングとして決定する。駆動機構制御手段５６は、タイミング決定手段５８で決定された検出タイミングから、予め設定された第３時間が経過するまで、第１の配置を保持させるように、駆動機構２０に駆動機構制御情報Ｄ５を出力する。
【０１３８】
検出部４０によって検出される所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光を発する蛍光物質が、反応容器１００に充填された反応液１４０に含まれているので、第１の配置において、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液１４０が移動した場合には、検出部４０によって検出される光の強度は大きくなる。したがって、制御部５０は、検出部４０によって検出される光の強度が基準値を上回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【０１３９】
第８状態では、時刻ｔ２０の後、検出部４０で検出される光の強度は大きくなるものの、第１基準値Ｖ１を上回らない。第８状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が正しく装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に充填された反応液１４０の量が不十分である場合などがある。
【０１４０】
第９状態では、時刻ｔ２０の後、検出部４０で検出される光の強度は大きくならず一定である。第９状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に反応液１４０が充填されていない場合、反応液１４０が反応容器１００の第２領域１１２などの内壁に付着して第１領域１１１まで移動していない場合などがある。
【０１４１】
第８状態及び第９状態のように、所定時間内に第１基準値Ｖ１を上回らない場合には、異常が発生したものとして、制御部５０は、表示部２４に異常である旨のメッセージを表示させたり、駆動機構２０の動作を停止させたりしてもよい。これによって、熱サイクル装置１が所望の熱サイクルを反応液１４０に施せなくなる状態であることをユーザーに通知できる。
【０１４２】
３−２−２．液体１３０が蛍光物質を含む場合
次に、反応容器１００に充填された液体１３０が蛍光物質を含む場合について、第２具体例をより詳細に説明する。
【０１４３】
図１２は、熱サイクル装置１の制御方法の第２具体例における光の強度を示す他のグラフである。図１２の横軸は時間、縦軸は検出部４０で検出される光の強度を表す。
【０１４４】
図１２に示される例では、時刻ｔ３０が装着部１１及び温度勾配形成部３０の配置を切換え終えるタイミング（切換えタイミング）である。図１２には、第１０状態〜第１２状態までの３つの状態が例示されている。図１２に示される例では、制御部５０は、検出部４０によって検出された光の強度が基準値を下回ったタイミングを検出タイミングとしている。また、検出タイミングを決定するための基準値を第２基準値Ｖ２としている。
【０１４５】
第１０状態では、時刻ｔ３０の後、時刻ｔ３１において、検出部４０で検出される光の強度が第２基準値Ｖ２を下回っている。したがって、制御部５０のタイミング決定手段５８は、時刻ｔ３１を検出タイミングとして決定する。駆動機構制御手段５６は、タイミング決定手段５８で決定された検出タイミングから、予め設定された第３時間が経過するまで、第１の配置を保持させるように、駆動機構２０に駆動機構制御情報Ｄ５を出力する。
【０１４６】
検出部４０によって検出される所定の波長（本実施形態においては、第１の波長）の光を発する蛍光物質が、反応容器１００に充填された液体１３０に含まれているので、第１の配置において、流路１１０内において重力の作用する方向における最下点近傍に反応液１４０が移動した場合には、検出部４０によって検出される光の強度は小さくなる。したがって、制御部５０は、検出部４０によって検出される光の強度が基準値を下回ったタイミングを検出タイミングとすることによって、より正確に検出タイミングを定めることができる。
【０１４７】
第１１状態では、時刻ｔ３０の後、検出部４０で検出される光の強度は小さくなるものの、第２基準値Ｖ２を下回らない。第１１状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が正しく装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に充填された反応液１４０の量が不十分である場合などがある。
【０１４８】
第１２状態では、時刻ｔ３０の後、検出部４０で検出される光の強度は小さくならず一定である。第１２状態となる場合としては、例えば、反応容器１００が装着部１１に装着されていない場合、反応容器１００に反応液１４０が充填されていない場合、反応液１４０が反応容器１００の第２領域１１２などの内壁に付着して第１領域１１１まで移動していない場合などがある。
【０１４９】
第１１状態及び第１２状態のように、所定時間内に第２基準値Ｖ２を下回らない場合には、異常が発生したものとして、制御部５０は、表示部２４に異常である旨のメッセージを表示させたり、駆動機構２０の動作を停止させたりしてもよい。これによって、熱サイクル装置１が所望の熱サイクルを反応液１４０に施せなくなる状態であることをユーザーに通知できる。
【０１５０】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１５１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１５２】
１  熱サイクル装置、１０  本体、１１  装着部、１１ａ  第１の装着部、１１ｂ  第２の装着部、１２  第１加熱部、１２ａ  第１ヒーター、１２ｂ  第１ヒートブロック、１３  第２加熱部、１３ａ  第２ヒーター、１３ｂ  第２ヒートブロック、１４  スペーサー、１８  測定窓、２０  駆動機構、２１  軸受け、２２  スライド棒、２３  観察窓、２４  表示部、２５  操作部、３０  温度勾配形成部、３１  熱源部、３２  熱伝導部、４０  検出部、４１ａ，４２ａ  検出器、４１ｂ，４２ｂ  スライド棒、５０  制御部、５２  計測手段、５４  決定手段、５６  駆動機構制御手段、５８  タイミング決定手段、７０  蓋、７１  固定部、１００  反応容器、１１０  流路、１１１  第１領域、１１２  第２領域、１１３  突出部、１２０  封止部、１３０  液体、１４０  反応液、Ｄ１  検出結果情報、Ｄ２  第１時間情報、Ｄ３  保持時間情報、Ｄ４  切換えタイミング情報、Ｄ５  駆動機構制御情報、Ｄ６  検出タイミング情報、Ｒ  回転軸、Ｖ１  第１基準値、Ｖ２  第２基準値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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