(57)【要約】【課題】反応液への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液の移動の高速化を図ることができる熱サイクル装置を提供する。【解決手段】熱サイクル装置１は、反応液１５０が第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触し反応容器１００を装着可能な装着部と、第１配置と第２配置とを切り換える駆動機構と、第１加熱部２１０から第４加熱部２４０と、を備え、第１配置において、第１加熱部２１０が第１領域１７０を挟持して第１温度に加熱する間隔Ｄ１は、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持して第２温度に加熱する間隔Ｄ２より短く、第２配置において、第３加熱部２３０が第１領域１７０を挟持して第１温度に加熱する間隔Ｄ３は、第４加熱部２４０が第２領域１８０を挟持して第２温度に加熱する間隔Ｄ４より長い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１内壁面と前記第１内壁面に対向する第２内壁面とを有し、第１領域と前記第１領域とは異なる第２領域との間を反応液が移動する流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、
前記第１領域が重力方向において前記流路の最下部となる第１の配置と、前記第２領域が前記重力方向において前記流路の最下部となる第２の配置と、を切り換える駆動機構と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記第１の配置において、前記反応容器の前記第１領域を挟持し、前記第１領域を第１温度に加熱する第１の加熱部と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記第１の配置において、前記反応容器の前記第２領域を挟持し、前記第２領域を第２温度に加熱する第２の加熱部と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記第２の配置において、前記反応容器の前記第１領域を挟持し、前記第１領域を前記第１温度に加熱する第３の加熱部と、
前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記第２の配置において、前記反応容器の前記第２領域を挟持し、前記第２領域を前記第２温度に加熱する第４の加熱部と、を備え、
前記第１内壁面と前記第２内壁面との距離は、前記流路に前記反応液が導入された場合に、前記反応液が前記第１内壁面と前記第２内壁面の両方に接触する長さであり、
前記反応容器の前記第１内壁面を含む壁、および前記反応容器の前記第２内壁面を含む壁の少なくとも一方は、可撓性を有し、
前記第１の加熱部が前記第１領域を挟持する間隔は、前記第２の加熱部が前記第２領域を挟持する間隔より短く、
前記第３の加熱部が前記第１領域を挟持する間隔は、前記第４の加熱部が前記第２領域を挟持する間隔より長い、ことを特徴と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であって、
前記駆動機構は、前記反応容器を回動させて前記第１配置と前記第２配置とに切り換え、
前記第１配置で、前記反応容器は、前記第１領域を前記第１加熱部に挟持され、
前記第２配置で、前記反応容器は、前記第２領域を前記第４加熱部に挟持されることを特徴とする熱サイクル装置。
【請求項３】
請求項１に記載の熱サイクル装置であって、
前記駆動機構は回動軸を備え、前記回動軸を中心に前記反応容器を回動させ、
前記第１加熱部および前記第３加熱部は、前記回動軸を中心とする、前記装着部に前記反応容器を装着したときの、前記第１領域の回動軌道上に一体に設置され、
前記第２加熱部および前記第４加熱部は、前記回動軸を中心とする、前記装着部に前記反応容器を装着したときの、前記第２領域の回動軌道上に一体に設置されることを特徴とする熱サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速で核酸を増幅させる方法としてＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法が広く普及しており、今後もＰＣＲ関連技術の応用範囲は拡大し続けると予想されている。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。ＰＣＲ法では、現在、熱変性、アニーリングおよび伸長の各工程間の熱サイクルに要する時間を短縮することにより、効率的に標的核酸を増幅させることが求められている。
【０００３】
特許文献１では、反応容器内を反応液が往動する核酸増幅反応装置が記載されており、第１の内壁と第２の内壁との距離は、反応液が第１の内壁と第２の内壁の双方に接触する距離であることが開示されている。この構成により、核酸増幅反応液の加熱量の管理が行え、核酸の増幅量のばらつきを抑えることで、核酸を安定して増幅させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の反応容器も含め、反応液が封入された反応容器の流路の厚さを小さくしていくと、反応液の移動が疎外され、高速移動させることが難しくなる。反対に、反応容器の流路の厚さを大きくしていくと、加熱部（ヒートブロック等）から反応液への熱伝導性が悪くなり、高速で熱を伝えることが難しくなるという課題がある。
従って、反応液への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液の移動の高速化を図ることができる熱サイクル装置が要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る熱サイクル装置は、第１内壁面と第１内壁面に対向する第２内壁面とを有し、第１領域と第１領域とは異なる第２領域との間を反応液が移動する流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、第１領域が重力方向において流路の最下部となる第１の配置と、第２領域が重力方向において流路の最下部となる第２の配置と、を切り換える駆動機構と、装着部に反応容器が装着された場合に、第１の配置において、反応容器の第１領域を挟持し、第１領域を第１温度に加熱する第１の加熱部と、装着部に反応容器が装着された場合に、第１の配置において、反応容器の第２領域を挟持し、第２領域を第２温度に加熱する第２の加熱部と、装着部に反応容器が装着された場合に、第２の配置において、反応容器の第１領域を挟持し、第１領域を第１温度に加熱する第３の加熱部と、装着部に反応容器が装着された場合に、第２の配置において、反応容器の第２領域を挟持し、第２領域を第２温度に加熱する第４の加熱部と、を備え、第１内壁面と第２内壁面との距離は、流路に反応液が導入された場合に、反応液が第１内壁面と第２内壁面の両方に接触する長さであり、反応容器の第１内壁面を含む壁、および反応容器の第２内壁面を含む壁の少なくとも一方は、可撓性を有し、第１の加熱部が第１領域を挟持する間隔は、第２の加熱部が第２領域を挟持する間隔より短く、第３の加熱部が第１領域を挟持する間隔は、第４の加熱部が第２領域を挟持する間隔より長い、ことを特徴とする。
【０００８】
本適用例の熱サイクル装置によれば、第１内壁面と第２内壁面との距離は、流路に反応液が導入された場合に、反応液が第１内壁面と第２内壁面の両方に接触する長さである。また、反応容器の第１内壁面を含む壁、および反応容器の第２内壁面を含む壁の少なくとも一方は、可撓性を有している。そして、第１の加熱部が第１領域を挟持する間隔を、第２の加熱部が第２領域を挟持する間隔より短くすることにより、第１の配置に切り換った場合、重力方向上側となる第２領域から重力方向下側となる第１領域に反応液が移動しやすくなる。また、第１領域に反応液が移動した場合、第２領域を挟持する第２の加熱部の間隔より、間隔が短い第１の加熱部に挟持されることにより、反応容器が第２の加熱部の間隔より押しつぶれ、反応液は第１内壁面と第２内壁面とに接触する面積を拡げることができるため、反応液への熱の伝達効率を向上させることができる。
また、第３の加熱部が第１領域を挟持する間隔を、第４の加熱部が第２領域を挟持する間隔より長くすることにより、第２の配置に切り換った場合、重力方向上側となる第１領域から重力方向下側となる第２領域に反応液が移動しやすくなる。また、第２領域に反応液が移動した場合、第１領域を挟持する第３の加熱部の間隔より、間隔が短い第４の加熱部に挟持されることにより、反応容器が第３の加熱部の間隔より押しつぶれ、反応液は第１内壁面と第２内壁面とに接触する面積を拡げることができるため、反応液への熱の伝達効率を向上させることができる。
従って、反応液への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液の移動の高速化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の熱サイクル装置において、駆動機構は、反応容器を回動させて第１配置と第２配置とに切り換え、第１配置で、反応容器は、第１領域を第１加熱部に挟持され、第２配置で、反応容器は、第２領域を第４加熱部に挟持されることが好ましい。
【００１０】
本適用例の熱サイクル装置によれば、駆動機構により、反応容器が回動して第１配置と第２配置とに切り換る。そして、第１配置で、反応容器は、第１領域を第１加熱部に挟持される。また、第２配置で、反応容器は、第２領域を第４加熱部に挟持される。これにより、上記適用例と同様に、反応液への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液の移動の高速化を図ることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の熱サイクル装置において、駆動機構は回動軸を備え、回動軸を中心に反応容器を回動させ、第１加熱部および第３加熱部は、回動軸を中心とする、装着部に反応容器を装着したときの、第１領域の回動軌道上に一体に設置され、第２加熱部および第４加熱部は、回動軸を中心とする、装着部に反応容器を装着したときの、第２領域の回動軌道上に一体に設置されることが好ましい。
【００１２】
本適用例の熱サイクル装置によれば、第１加熱部および第３加熱部が、回動軸を中心とする、装着部に反応容器を装着したときの、第１領域の回動軌道上に一体に設置される。また、第２加熱部および第４加熱部は、回動軸を中心とする、装着部に反応容器を装着したときの、第２領域の回動軌道上に一体に設置される。これにより、上記適用例と同様に、反応液への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液の移動の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】第１実施形態に係る反応容器の側断面図。
【図１Ｂ】反応容器の平断面図。
【図２】第１配置における反応容器と加熱部との位置関係を示す概断面図。
【図３】第２配置における反応容器と加熱部との位置関係を示す概断面図。
【図４Ａ】第１配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図４Ｂ】第１配置から第２配置に向かう途中の反応容器の状態を示す断面図。
【図４Ｃ】第２配置に近づいた反応容器の状態を示す断面図。
【図４Ｄ】第２配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図５】熱サイクル装置を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態に係る熱サイクル装置において第１配置における反応容器と加熱部との位置関係を示す概断面図。
【図７】熱サイクル装置において第２配置における反応容器と加熱部との位置関係を示す概断面図。
【図８】加熱部を側面方向から見た状態を示す図。
【図９Ａ】第１配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図９Ｂ】第１配置から第２配置に向かう途中の反応容器の状態を示す断面図。
【図９Ｃ】第２配置に近づいた反応容器の状態を示す断面図。
【図９Ｄ】第２配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図１０】熱サイクル装置を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明を行う。なお、以下の各図においては、説明の便宜上、各部材の尺度を実際とは異ならせて図示している。
【００１５】
〔第１実施形態〕
本実施形態の熱サイクル装置１は、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を用いた核酸を増幅させる装置として構成されている。
【００１６】
図１Ａは、本実施形態に係る反応容器１００の側断面図である。詳細には、反応容器１００の長手方向の第３壁１３０側からの断面図である。図１Ｂは、反応容器１００の平断面図である。詳細には、反応容器１００の第１壁１１０側からの断面図である。
【００１７】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、反応容器１００は、概ね直方体形状を成しており、第１壁１１０と第１壁１１０に対向する第２壁１２０と、第１壁１１０と第２壁１２０とをつなぐ第３壁１３０とにより構成されている。また、反応容器１００は、第１壁１１０と第２壁１２０と第３壁１３０とが可撓性を有して構成されている。なお、可撓性を有する壁は、第１壁１１０および第２壁１２０の少なくとも一方が有していることでもよい。
【００１８】
第１壁１１０、第２壁１２０、および第３壁１３０に囲まれる反応容器１００の内部には、反応液１５０が封入されている。本実施形態の反応液１５０は、反応容器１００の重力方向における最下部の領域に位置しており、最下部の領域となる位置で、第１壁１１０、第２壁１２０、および第３壁１３０のそれぞれの内壁面（第１内壁面１１０ａ、第２内壁面１２０ａ、第３内壁面１３０ａ）に接触する状態となっている。言い換えると、反応容器１００の第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとの距離は、反応容器１００（流路１６０）に反応液１５０が導入された場合に、反応液１５０が相対する第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとの両方に接触する距離となっている。反応容器１００は、上記構成により、長手方向に反応液１５０が移動する経路となる流路１６０を構成している。反応液１５０は、流路１６０により、後述する第１領域１７０と第２領域１８０との間を移動可能となる。
【００１９】
本実施形態の熱サイクル装置１は、反応液１５０として、ＰＣＲによって増幅させるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）配列を含むＤＮＡサンプル（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（２０塩基程度のオリゴヌクレオチド等）を含む水溶液を使用している。
【００２０】
図２、図３は、熱サイクル装置１における反応容器１００と加熱部２００との位置関係を示す概断面図である。なお、図２、図３は、反応容器１００の短手方向からの断面図としている。また、図２は、第１の配置における反応容器１００と加熱部２００との位置関係を示す概断面図である。図３は、第２の配置における反応容器１００と加熱部２００との位置関係を示す概断面図である。図４Ａ〜図４Ｄは、熱サイクル装置１を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図であり、第２壁１２０側から見た平断面図である。
【００２１】
加熱部２００は、図２、図３に示すように、第１加熱部２１０と第２加熱部２２０と第３加熱部２３０と第４加熱部２４０とで構成されている。第１加熱部２１０、第２加熱部２２０、第３加熱部２３０、および第４加熱部２４０は、図示省略するそれぞれのヒーターから発生した熱を反応容器１００に伝える部材である。
【００２２】
第１加熱部２１０は、相対して設置される一対の第１熱印加部２１１で構成されている。第２加熱部２２０は、相対して設置される一対の第２熱印加部２２１で構成されている。第３加熱部２３０は、相対して設置される一対の第３熱印加部２３１で構成されている。第４加熱部２４０は、相対して設置される一対の第４熱印加部２４１で構成されている。なお、第１熱印加部２１１と第３熱印加部２３１は、第１温度となるように温度を保持している。また、第２熱印加部２２１、第４熱印加部２４１は、第２温度となるように温度を保持している。
【００２３】
図４Ａ〜図４Ｄに示すように、第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０は、後述する駆動機構の回動軸Ａを中心に、反応容器１００が回動する範囲において、後述する第１領域１７０および第２領域１８０の回動軌道上となり、後述する第１の配置と第２の配置に対応させてそれぞれ設置されている。なお、回動軸Ａは、反応容器１００の長手方向に垂直方向の成分を有している。また、本実施形態では、駆動機構により、反応容器１００は、対応する第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０をそれぞれ摺動して回動する構成となっている。従って、本実施形態の加熱部２００（第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０）は固定されており回動は行わない。
【００２４】
第１熱印加部２１１、第２熱印加部２２１、第３熱印加部２３１、および第４熱印加部２４１は、本実施形態ではアルミニウム製のブロックとして構成されることで、反応容器１００を効率よく加熱することができる。また、熱伝導率が高いためブロックに加熱ムラが生じにくく、精度の高い熱サイクルを実現している。また、加工が容易なのでブロックを精度よく成型でき、加熱の精度を高めることができる。従って、より正確な熱サイクルを実現している。
【００２５】
第１加熱部２１０は、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、反応容器１００の一方の端部（言い換えると流路１６０の一方の端部）の領域に相対して設置されている。なお、流路１６０の一方の端部の領域を第１領域１７０とする。
第２加熱部２２０は、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、反応容器１００の他方の端部（言い換えると流路１６０の他方の端部）の領域に相対して設置されている。なお、流路１６０の他方の端部の領域を第２領域１８０とする。
【００２６】
図２に示すように、後述する第１の配置において、第１加熱部２１０の相対する一対の第１熱印加部２１１は、第１領域１７０に対応する反応容器１００の第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を挟持している。そして、熱サイクル動作時には、第１熱印加部２１１は第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を第１の温度で加熱する。詳細は後述する。
【００２７】
図２に示すように、後述する第１の配置において、第２加熱部２２０の相対する一対の第２熱印加部２２１は、第２領域１８０に対応する反応容器１００の第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を挟持している。そして、熱サイクル動作時には、第２熱印加部２２１は第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を第２の温度で加熱する。詳細は後述する。
【００２８】
図３に示すように、後述する第２の配置において、第３加熱部２３０の相対する一対の第３熱印加部２３１は、第１領域１７０に対応する反応容器１００の第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を挟持している。そして、熱サイクル動作時には、第３熱印加部２３１は第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を第１の温度で加熱する。詳細は後述する。
【００２９】
図３に示すように、後述する第２の配置において、第４加熱部２４０の相対する一対の第４熱印加部２４１は、第２領域１８０に対応する反応容器１００の第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を挟持している。そして、熱サイクル動作時には、第４熱印加部２４１は第１壁１１０と第２壁１２０との外壁を第２の温度で加熱する。詳細は後述する。
【００３０】
本実施形態の熱サイクル装置１は、駆動機構（図示省略）が備えられている。駆動機構は、反応容器１００を後述する第１の配置と第２の配置とに切り換える機構である。そして、駆動機構が反応容器１００を第１領域１７０と第２領域１８０とに切り換えることにより、反応液１５０は重力により移動する。
【００３１】
駆動機構は、モーター、回動軸Ａ、保持部（いずれも図示省略）等を含んで構成されている。保持部は、加熱部２００と緩衝しない状態で反応容器１００を保持している。そして、モーターを作動させることにより、回動軸Ａを回動中心として保持部に保持された反応容器１００は、第１加熱部２１０と第２加熱部２２０、第３加熱部２３０と第４加熱部２４０の面上を摺動して回動する。
【００３２】
なお、第１配置とは、第１領域１７０が、第２領域１８０よりも重力が作用する方向（重力方向）で下となる配置である。言い換えると、第１配置は、第１領域１７０が重力方向において流路１６０の最下部となる配置である。第１配置では、反応液１５０は、第１領域１７０に位置する状態となる。
【００３３】
また、第２配置とは、第２領域１８０が、第１領域１７０よりも重力が作用する方向（重力方向）で下となる配置である。言い換えると、第２配置は、第２領域１８０が重力方向において流路１６０の最下部となる配置である。第２配置では、反応液１５０は、第２領域１８０に位置する状態となる。
【００３４】
図２に示すように、第１の配置において、第１加熱部２１０（一対の第１熱印加部２１１）が反応容器１００の第１領域１７０を挟持し、第１領域１７０を第１温度に加熱する。また、図２に示すように、第１の配置において、第２加熱部２２０（一対の第２熱印加部２２１）が反応容器１００の第２領域１８０を挟持し、第２領域１８０を第２温度に加熱する。この場合、第１加熱部２１０（一対の第１熱印加部２１１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１は、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２よりも短く設定されている。言い換えると、間隔Ｄ１＜間隔Ｄ２に設定されている。
【００３５】
反応容器１００は、可撓性を有しているため、図２に示すように、第１の配置において、第２加熱部２２０が反応容器１００の第２領域１８０を挟持する場合、第１壁１１０と第２壁１２０とを両側から押圧して間隔Ｄ２となるように若干つぶす状態となる。そして、第１の配置において、第１加熱部２１０が反応容器１００の第１領域１７０を挟持する場合、第１壁１１０と第２壁１２０とを両側から押圧して間隔Ｄ１となるように、間隔Ｄ２に比べて更につぶす状態となる。
【００３６】
なお、第１配置において、第１加熱部２１０は間隔Ｄ１を有して固定され、第２加熱部２２０は間隔Ｄ２を有して固定されている。従って、駆動機構により反応容器１００が回動して第１配置に切り換わる場合、反応容器１００は第１領域１７０が間隔Ｄ１となり、また第２領域１８０が間隔Ｄ２となるように、それぞれの加熱部に変形されて切り換わる。
【００３７】
図３に示すように、第２の配置において、第３加熱部２３０（一対の第３熱印加部２３１）が反応容器１００の第１領域１７０を挟持し、第１領域１７０を第１温度に加熱する。また、図３に示すように、第２の配置において、第４加熱部２４０（一対の第４熱印加部２４１）が反応容器１００の第２領域１８０を挟持し、第２領域１８０を第２温度に加熱する。この場合、第３加熱部２３０（一対の第３熱印加部２３１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３は、第４加熱部２４０（一対の第４熱印加部２４１）が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４よりも長く設定されている。言い換えると、間隔Ｄ３＞間隔Ｄ４に設定されている。
【００３８】
反応容器１００は、可撓性を有しているため、図３に示すように、第２の配置において、第３加熱部２３０が反応容器１００の第１領域１７０を挟持する場合、第１壁１１０と第２壁１２０とを両側から押圧して間隔Ｄ３となるように若干つぶす状態となる。そして、第２の配置において、第４加熱部２４０が反応容器１００の第２領域１８０を挟持する場合、第１壁１１０と第２壁１２０とを両側から押圧して間隔Ｄ４となるように、間隔Ｄ３に比べて更につぶす状態となる。
【００３９】
なお、第２配置において、第３加熱部２３０は間隔Ｄ３を有して固定され、第４加熱部２４０は間隔Ｄ４を有して固定されている。従って、駆動機構により反応容器１００が回動して第２配置に切り換わる場合、反応容器１００は第１領域１７０が間隔Ｄ３となり、また第２領域１８０が間隔Ｄ４となるように、それぞれの加熱部に変形されて切り換わる。
【００４０】
本実施形態では、第１配置で、第１加熱部２１０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１と、第２配置で、第４加熱部２４０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４とは略同じ間隔に設定している。また、第１配置で、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２と、第２配置で、第３加熱部２３０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３とは略同じ間隔に設定している。
【００４１】
図４Ａ〜図４Ｄは、熱サイクル装置１を用いて２ステップＰＣＲを行う場合を模式的に示した図であり、第２壁１２０側から見た平断面図である。詳細には、図４Ａは、第１配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。図４Ｂは、第１配置から第２配置に向かう途中の反応容器１００の状態を示す断面図である。図４Ｃは、第２配置に近づいた反応容器１００の状態を示す断面図である。図４Ｄは、第２配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。なお、反応容器１００は、第１配置と第２配置とに位置するように回動するため、図４Ｃは、第２配置から第１配置に向かう途中の反応容器の状態を示す断面図も示している。また、図４Ｂは、第１配置に近づいた反応容器１００の状態を示す断面図も示している。図４Ａ〜図４Ｄでは、矢印ｇの方向（図における下方向）が重力の作用する方向である。図５は、熱サイクル装置１を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
図４Ａ〜図４Ｄ、図５を参照して、熱サイクル装置１を用いてＰＣＲを行う場合の動作を説明する。
【００４２】
２ステップＰＣＲは、反応液１５０に２段階の温度処理を繰り返し施すことにより、反応液１５０の中の核酸を増幅させる手法である。高温の処理においては熱変性（２本鎖ＤＮＡを１本鎖に変性（分離）すること）が行われる。そして、低温の処理においてはアニーリング（プライマーが１本鎖ＤＮＡに結合する反応）と伸長反応（ＤＮＡポリメラーゼを反応させてＤＮＡの相補鎖が形成される反応）とが行われる。
【００４３】
２ステップＰＣＲにおいて、熱変性を行う高温（第１の温度）は、例えば約９２℃〜９７℃の間の温度、低温（第２の温度）は、例えば約６５℃〜７２℃の間の温度で設定される。各温度における処理は所定時間行われる。なお、所定時間とは、本実施形態では、例えば１秒以内を想定している。そして、本実施形態では、第１温度は例えば９５℃とし、第２温度は例えば７０℃とする。なお、使用する試薬の種類や量により、適切な温度、時間、およびサイクル数は異なるため、試薬の種類や反応液１５０の量を考慮して適切なプロトコルを決定した上で反応を行わせることが好ましい。
【００４４】
第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０の温度は、温度センサー（図示省略）および制御部によって制御される。制御部は、駆動機構の動作を制御する。例えば、制御部は、第１配置において、反応容器１００（第１領域１７０）の第１加熱部２１０に対する位置を所定時間（第１の時間）保持するように制御する。また、制御部は、第２配置において、反応容器１００（第２領域１８０）の第４加熱部２４０に対する位置を所定時間（第２の時間）保持するように制御する。また、制御部は、図示省略するそれぞれのヒーターを制御することで、第１加熱部２１０と第３加熱部２３０とを第１温度となるように制御し、第２加熱部２２０と第４加熱部２４０とを第２温度となるように制御する。
【００４５】
制御部は、プロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（Central・Processing・Unit）等で構成される。また、制御部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を含んでいる。記憶装置には、上記各動作を制御するための各種プログラムやデータ等が記憶される記憶領域が設定されている。また、記憶装置には、ＣＰＵのための各種処理の処理中データ、処理結果等を一時的に記憶するワークエリアや、テンポラリーファイル等として機能する記憶領域や、その他各種の記憶領域が設定されている。
【００４６】
ＰＣＲを行う場合の動作を具体的に説明する。
最初に、反応液１５０が封入された反応容器１００を装着部に装着して固定する（ステップＳ１０１）。その結果、図２、図４Ａに示すように、第１加熱部２１０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ１で挟持する。第２加熱部２２０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ２で挟持する。
【００４７】
反応容器１００を装着部に装着した状態（ステップＳ１０１）での反応容器１００は第１配置となっている。図２、図４Ａに示すように、第１配置は、第１領域１７０が重力の作用する方向における流路１６０の最下部に位置する配置である。そして、反応液１５０は、第１領域１７０に位置する状態となる。
【００４８】
ステップＳ１０２では、第１配置に位置する状態で、第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０をそれぞれ所定の温度に加熱する。詳細には、第１加熱部２１０と第３加熱部２３０とを第１温度に加熱し、第２加熱部２２０と第４加熱部２４０とを第２温度に加熱する。本実施形態では、第１温度は高温に対応し、第２温度は低温に対応している。なお、第１加熱部２１０〜第４加熱部２４０を所定の温度に加熱するのは、反応容器１００を装着部に装着する前に行ってもよい。
【００４９】
図４Ａに示すように、第１配置の状態で、一対の第１熱印加部２１１は、挟持する反応容器１００の第１領域１７０を第１温度に加熱する。これにより、第１壁１１０と第２壁１２０とを介して、反応液１５０に熱が伝わる。この場合、一対の第１熱印加部２１１は、第２領域１８０を挟持する第２加熱部２２０の間隔Ｄ２よりも、間隔が短い間隔Ｄ１で反応容器１００をつぶしている。そのため、反応容器１００が第２加熱部２２０の間隔Ｄ２より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
【００５０】
なお、この時、第２領域１８０では、図２、図４Ａに示すように、一対の第２熱印加部２２１は反応容器１００を間隔Ｄ２で挟持した状態となっている。この状態で、一対の第２熱印加部２２１は、挟持する反応容器１００の第２領域１８０を第２温度に加熱する。
【００５１】
これにより、第１領域１７０と第２領域１８０との間には、第１温度と第２温度との間で温度が漸次変化する温度勾配が形成される。本実施形態の熱サイクル装置１は、２ステップＰＣＲであり、第１温度は２本鎖ＤＮＡの熱変性に適した温度であり、第２温度はアニーリングおよび伸長反応に適した温度に設定される。
【００５２】
図４Ａに示すように、反応容器１００を装着部に装着した場合、反応容器１００は第１配置であり、反応液１５０は第１領域１７０に位置している。このため、反応液１５０は、第１温度に加熱される。従って、ステップＳ１０２では、反応液１５０に対して第１温度における反応となる熱変性が行われる。
【００５３】
ステップＳ１０３では、第１の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第１時間は第１配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第１時間は熱変性に必要な時間となる。
【００５４】
ステップＳ１０３において、第１時間が経過したと判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に移行する。第１時間が経過していないと判断した場合（ＮＯ）には、第１加熱部２１０による反応液１５０の加熱を継続して、ステップＳ１０３が繰り返される。
【００５５】
ステップＳ１０４では、熱サイクル装置１の駆動機構により、反応容器１００の配置を第１配置から第２配置へ切り換える。具体的には、第１配置から第２配置に移動させる場合、１８０°回転させることで行う。詳細には、駆動機構により反応容器１００が回動軸Ａを中心として第１配置から回転し、図４Ｂに示す状態となり、次に図４Ｃに示す状態となって回転する。反応容器１００は、回転する際に、第１領域１７０を一対の第１熱印加部２１１に摺動させ、第２領域１８０を一対の第２熱印加部２２１に摺動させて回転する。
【００５６】
図４Ｂに示すように、第１配置から回転を開始した状態では、反応液１５０はまだ第１領域１７０に位置する状態である。そして、回転角度が９０°を越え、第２配置に近づくと、図４Ｃに示すように、反応液１５０は重力により流路１６０を移動して第２領域１８０に位置する状態となる。なお、図４Ｃでの状態は、詳細には、回動による遠心力の影響もあり、反応液１５０が第２領域１８０に移動している途中の状態となる。
【００５７】
上述のように、回動軸Ａを中心に反応容器１００は回転し、１８０°となった場合に、反応容器１００は、図４Ｄに示すように、第２の配置となる。図４Ｄに示すように、第２配置は、第２領域１８０が重力の作用する方向における流路１６０の最下部に位置する配置である。そして、図３、図４Ｄに示すように、第３加熱部２３０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ３で挟持する。第４加熱部２４０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ４で挟持する。
【００５８】
なお、図２、図４Ａに示すように、第１配置で反応液１５０が位置していた第１領域１７０は、間隔Ｄ２より短い間隔Ｄ１となっている。しかし、図３、図４Ｄに示すように、第１配置から第２配置に切り換った場合、反応液１５０が位置していた第１領域１７０は、間隔Ｄ１（＝Ｄ４）より長い間隔Ｄ３となる。そのため、反応液１５０は、重力による力に、流路１６０が拡がることによる影響で、重力方向上側となる第１領域１７０から重力方向下側となる第２領域１８０に移動しやすくなる。
【００５９】
図４Ｄに示すように、第２の配置となった場合、反応液１５０は第２領域１８０に位置する。このため、反応液１５０は、第１壁１１０と第２壁１２０とを介して、第４加熱部２４０（一対の第４熱印加部２４１）により第２温度に加熱される。従って、ステップＳ１０４で第１配置を第２配置に切り換えた場合、反応液１５０に対して第２温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。
【００６０】
この場合、一対の第４熱印加部２４１は、第１領域１７０を挟持する第３加熱部２３０の間隔Ｄ３よりも、間隔が短い間隔Ｄ４で反応容器１００をつぶしている。そのため、反応容器１００が第３加熱部２３０の間隔Ｄ３より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
【００６１】
次に、ステップＳ１０５では、第２の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第２時間は第２配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第２時間はアニーリングおよび伸長反応に必要な時間となる。
【００６２】
ステップＳ１０５において、第２時間が経過したと判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１０６に移行する。第２時間が経過していないと判断した場合（ＮＯ）には、第４加熱部２４０による反応液１５０への加熱を継続して、ステップＳ１０５が繰り返される。
【００６３】
ステップＳ１０６では、熱サイクル装置１の駆動機構により、反応容器１００の配置を第２配置から第１配置へ切り換える。具体的には、第２配置から第１配置に移動させる場合、ステップＳ１０４で第１配置を第２配置に切り換える際に回転した方向とは反対方向に１８０°回転させることで行う。詳細には、駆動機構により反応容器１００が回動軸Ａを中心として第２配置から回転し、図４Ｃに示す状態となり、次に図４Ｂに示す状態となって回転する。反応容器１００は、回転する際に、第１領域１７０を一対の第３熱印加部２３１に摺動させ、第２領域１８０を一対の第４熱印加部２４１に摺動させて回転する。
【００６４】
図４Ｃに示すように、第２配置から回転を開始した状態では、反応液１５０はまだ第２領域１８０に位置する状態である。そして、回転角度が９０°を越え、第１配置に近づくと、図４Ｂに示すように、反応液１５０は重力により流路１６０を移動して第１領域１７０に位置する状態となる。なお、図４Ｂでの状態は、詳細には、回動による遠心力の影響もあり、反応液１５０の大半が第１領域１７０に移動する。そして、回動軸Ａを中心に反応容器１００は回転し、１８０°となった場合に、図４Ａに示すように、反応容器１００は第１配置となる。
【００６５】
反応容器１００が第１配置となった場合（図２、図４Ａ）、上述したように、第１加熱部２１０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００を間隔Ｄ１で挟持する。そして、第２加熱部２２０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００を間隔Ｄ２で挟持する。
【００６６】
なお、図３、図４Ｄに示すように、第２配置で反応液１５０が位置していた第２領域１８０は、間隔Ｄ３より短い間隔Ｄ４となっている。しかし、図２、図４Ａに示すように、第２配置から第１配置に切り換った場合、反応液１５０が位置していた第２領域１８０は、間隔Ｄ４（＝Ｄ１）より長い間隔Ｄ２となる。そのため、反応液１５０は、重力による力に、流路１６０が拡がることによる影響で、重力方向上側となる第２領域１８０から重力方向下側となる第１領域１７０に移動しやすくなる。
【００６７】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの熱サイクルの動作を行った回数（サイクル数）の値を＋１回、インクリメントする。本実施形態では、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの手順が１回行われると、反応液１５０に熱サイクルが１サイクル施されるため、ステップＳ１０３からステップＳ１０６が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数としている。
【００６８】
次に、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、熱サイクル（ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの手順）の回数が所定のサイクル数（例えば、４０回）に達したか否かを判定する。
【００６９】
ステップＳ１０８において、熱サイクルの回数が所定のサイクル数行われた（ＹＥＳ）と判定した場合には、処理を完了する（ＥＮＤ）。熱サイクルの回数が所定のサイクル数行われていない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１０３へ移行する。
【００７０】
なお、ステップＳ１０６で、反応容器１００が第１配置に切り換った場合、反応液１５０は第１領域１７０に位置しており、第１加熱部２１０により第１温度に加熱される状態である。
【００７１】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の熱サイクル装置１によれば、第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとの距離は、流路１６０に反応液１５０が導入された場合に、反応液１５０が第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａの両方に接触する長さであり、反応容器１００の第１内壁面１１０ａを含む壁（第１壁１１０）、および反応容器１００の第２内壁面１２０ａを含む壁（第２壁１２０）は可撓性を有している。そして、第１加熱部２１０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１を、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２より短くすることにより、第１配置に切り換った場合、重力方向上側となる第２領域１８０から重力方向下側となる第１領域１７０に反応液１５０が移動しやすくなる。また、第１領域１７０に反応液１５０が移動した場合、第２領域１８０を挟持する第２加熱部２２０の間隔Ｄ２より、間隔が短い間隔Ｄ１で第１加熱部２１０に挟持されることにより、反応容器１００が第２加熱部２２０の間隔Ｄ２より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
また、第３加熱部２３０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３を、第４加熱部２４０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４より長くすることにより、第２配置に切り換った場合、重力方向上側となる第１領域１７０から重力方向下側となる第２領域１８０に反応液１５０が移動しやすくなる。また、第２領域１８０に反応液１５０が移動した場合、第１領域１７０を挟持する第３加熱部２３０の間隔Ｄ３より、間隔が短い間隔Ｄ４で第４加熱部２４０に挟持されることにより、反応容器１００が第３加熱部２３０の間隔Ｄ３より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
従って、反応液１５０への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液１５０の移動の高速化を図ることができる。
【００７２】
（２）本実施形態の熱サイクル装置１によれば、駆動機構により、反応容器１００が回動して第１配置と第２配置とに切り換る。そして、第１配置で、反応容器１００は、第１領域１７０を第１加熱部２１０に挟持される。また、第２配置で、反応容器１００は、第２領域１８０を第４加熱部２４０に挟持される。これにより、反応液１５０への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液１５０の移動の高速化を図ることができる。
【００７３】
（３）本実施形態の熱サイクル装置１によれば、加熱部２００（第１加熱部２１０、第２加熱部２２０、第３加熱部２３０、および第４加熱部２４０）は回動しない構成であるため、熱サイクル装置１の構造を簡易にすることができる。また、加熱部２００が回動しないため、回動に伴う不具合を抑えることができ、熱サイクル装置１の信頼性を向上させることができる。また、加熱部２００を回動させずに反応容器１００を回動させることにより、回動に必要な動力を削減することができる。
【００７４】
〔第２実施形態〕
第１実施形態の熱サイクル装置１は、加熱部２００が、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０、第３加熱部２３０、および第４加熱部２４０の４つの加熱部で構成されていた。これに対して、本実施形態の熱サイクル装置２は、加熱部２００Ａが、第１実施形態の第１加熱部２１０と第３加熱部２３０を一体に構成し、第２加熱部２２０と第４加熱部２４０を一体に構成した、新たな加熱部２００Ａで構成されている。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成部には同様の符号を付記している。
【００７５】
図６は、本実施形態に係る熱サイクル装置２において第１配置における反応容器１００と加熱部２００Ａとの位置関係を示す概断面図である。図７は、熱サイクル装置２において第２配置における反応容器１００と加熱部２００Ａとの位置関係を示す概断面図である。図８は、加熱部２００Ａを側面方向から見た状態を示す図である。
【００７６】
図９Ａ〜図９Ｄは、熱サイクル装置２を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図であり、第２壁１２０側から見た平断面図である。詳細には、図９Ａは、第１配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。図９Ｂは、第１配置から第２配置に向かう途中の反応容器１００の状態を示す断面図である。図９Ｃは、第２配置に近づいた反応容器１００の状態を示す断面図である。図９Ｄは、第２配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。なお、反応容器１００は、第１配置と第２配置とに位置するように回動するため、図９Ｃは、第２配置から第１配置に向かう途中の反応容器の状態を示す断面図も示している。また、図９Ｂは、第１配置に近づいた反応容器１００の状態を示す断面図も示している。図９Ａ〜図９Ｄでは、矢印ｇの方向（図における下方向）が重力の作用する方向である。
【００７７】
本実施形態の加熱部２００Ａは、図６、図７に示すように、第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とで構成されている。第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とは、図示省略するそれぞれのヒーターから発生した熱を反応容器１００に伝える部材である。
【００７８】
第１加熱部２５０は、相対して設置される一対の第１熱印加部２５１で構成されている。同様に、第２加熱部２６０は、相対して設置される一対の第２熱印加部２６１で構成されている。なお、第１熱印加部２５１は、第１温度となるように温度を保持している。また、第２熱印加部２６１は、第２温度となるように温度を保持している。
【００７９】
図８、図９Ａ〜図９Ｄに示すように、第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とは、駆動機構の回動軸Ａを中心に、反応容器１００が回動する範囲において、第１領域１７０および第２領域１８０の回動軌道上に対応させてそれぞれ設置されている。本実施形態では、第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とは、回動軸Ａを中心として同心円状に設置されている。また、本実施形態では、駆動機構により、反応容器１００が第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とを摺動して回動する構成となっている。加熱部２００Ａ（第１加熱部２５０、第２加熱部２６０）は第１実施形態と同様に、固定されており回動は行わない。
【００８０】
ここで、本実施形態の加熱部２００Ａと第１実施形態の加熱部２００との対応を説明する。
本実施形態の加熱部２００Ａを構成する第１加熱部２５０は、第１実施形態の第１加熱部２１０と第３加熱部２３０とを一体に構成しており、回動軸Ａを中心に同心円状に連続した形状として形成されている。詳細には、本実施形態の第１熱印加部２５１は、第１実施形態の第１熱印加部２１１と第３熱印加部２３１とのそれぞれの同様の側を一体として形成して一対に構成している。また、第２加熱部２６０は、第１実施形態の第２加熱部２２０と第４加熱部２４０とを一体に構成しており、回動軸Ａを中心に同心円状に連続した形状として形成されている。詳細には、本実施形態の第２熱印加部２６１は、第１実施形態の第２熱印加部２２１と第４熱印加部２４１とのそれぞれの同様の側を一体として形成して一対に構成している。
【００８１】
図６、図９Ａに示すように、反応容器１００を装着部に装着した場合、第１の配置において、第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が反応容器１００の第１領域１７０を挟持し、第１領域１７０を第１温度に加熱する。また、図６、図９Ａに示すように、
第１の配置において、第２加熱部２６０（一対の第２熱印加部２６１）が反応容器１００の第２領域１８０を挟持し、第２領域１８０を第２温度に加熱する。この場合、第１配置において、第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ５は、第２加熱部２６０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ６よりも短く設定されている。言い換えると、間隔Ｄ５＜間隔Ｄ６に設定されている。
【００８２】
図７、図９Ｄに示すように、第２の配置において、第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が第１領域１７０を挟持する間隔は、第１の配置において、第２加熱部２６０が第２領域１８０を挟持する場合の間隔と同様の間隔Ｄ６となる。また、第２の配置において、第２加熱部２６０（一対の第２熱印加部２６１）が第２領域１８０を挟持する間隔は、第１の配置において、第１加熱部２５０が第１領域１７０を挟持する場合の間隔と同様の間隔Ｄ５となる。従って、第２配置において、第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ６は、第２加熱部２６０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ５よりも長く設定されている。
【００８３】
ここで、本実施形態の加熱部２００Ａの間隔と第１実施形態の加熱部２００の間隔との対応を説明する。本実施形態の第１の配置における第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ５は、第１実施形態での第１配置における第１加熱部２１０（一対の第１熱印加部２１１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１に対応している。また、本実施形態の第１の配置における第２加熱部２６０（一対の第２熱印加部２６１）が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ６は、第１実施形態での第１配置における第２加熱部２２０（一対の第２熱印加部２２１）が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２に対応している。
【００８４】
本実施形態の第２の配置における第１加熱部２５０（一対の第１熱印加部２５１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ６は、第１実施形態での第２配置における第３加熱部２３０（一対の第３熱印加部２３１）が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３に対応している。また、本実施形態の第２の配置における第２加熱部２６０（一対の第２熱印加部２６１）が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ５は、第１実施形態での第２配置における第４加熱部２４０（一対の第４熱印加部２４１）が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４に対応している。
【００８５】
なお、図８に示すように、第１配置から第２配置に移動する際の一対の相対する第１熱印加部２５１は、第１配置での間隔Ｄ５から第２配置での間隔Ｄ６に向けて、滑らかにつながっている。同様に。第１配置から第２配置に移動する際の一対の相対する第２熱印加部２６１は、第１配置での間隔Ｄ６から第２配置での間隔Ｄ５に向けて、滑らかにつながっている。
【００８６】
図１０は、熱サイクル装置２を用いて２ステップＰＣＲを行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
図６、図７、図８、図９Ａ〜図９Ｄ、図１０を参照し、熱サイクル装置２を用いてＰＣＲを行う場合の動作を具体的に説明する。
【００８７】
なお、本実施形態の熱サイクル装置２の動作は、基本的に第１実施形態の熱サイクル装置１の動作と同一となる。従って。第１実施形態の図５に示すフローチャートのステップＳ１０１〜ステップＳ１０８は、本実施形態の図１０に示すステップＳ２０１〜ステップＳ２０８にそれぞれ対応している。異なるのは、ステップＳ２０２において、本実施形態では、第１加熱部２５０と第２加熱部２６０とを加熱することになる。
【００８８】
反応液１５０が封入された反応容器１００を装着部に装着して固定する（ステップＳ２０１）。その結果、図６、図９Ａに示すように、第１加熱部２５０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ５で挟持する。第２加熱部２６０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ６で挟持する。
【００８９】
反応容器１００を装着部に装着した状態（ステップＳ２０１）での反応容器１００は第１配置となっている。図６、図９Ａに示すように、第１配置は、第１領域１７０が重力の作用する方向における流路１６０の最下部に位置する配置である。そして、反応液１５０は、第１領域１７０に位置する状態となる。
【００９０】
ステップＳ２０２では、第１配置に位置する状態で、第１加熱部２５０、第２加熱部２６０をそれぞれ所定の温度に加熱する。詳細には、第１加熱部２５０を第１温度に加熱し、第２加熱部２６０を第２温度に加熱する。
【００９１】
図９Ａに示すように、第１配置の状態で、一対の第１熱印加部２５１は、挟持する反応容器１００の第１領域１７０を第１温度に加熱する。これにより、第１壁１１０と第２壁１２０とを介して、反応液１５０に熱が伝わる。この場合、一対の第１熱印加部２５１は、第２領域１８０を挟持する第２加熱部２６０の間隔Ｄ６よりも、間隔が短い間隔Ｄ５で反応容器１００をつぶしている。そのため、反応容器１００が第２加熱部２６０の間隔Ｄ６より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
【００９２】
なお、この時、第２領域１８０では、図６、図９Ａに示すように、一対の第２熱印加部２６１は反応容器１００を間隔Ｄ６で挟持した状態となっている。この状態で、一対の第２熱印加部２６１は、挟持する反応容器１００の第２領域１８０を第２温度に加熱する。
【００９３】
これにより、第１領域１７０と第２領域１８０との間には、第１温度と第２温度との間で温度が漸次変化する温度勾配が形成される。本実施形態の熱サイクル装置２は、２ステップＰＣＲであり、第１温度は２本鎖ＤＮＡの熱変性に適した温度であり、第２温度はアニーリングおよび伸長反応に適した温度に設定される。
【００９４】
図９Ａに示すように、反応容器１００を装着部に装着した場合、反応容器１００は第１配置であり、反応液１５０は第１領域１７０に位置している。このため、反応液１５０は、第１温度に加熱される。従って、ステップＳ２０２では、反応液１５０に対して第１温度における反応となる熱変性が行われる。
【００９５】
ステップＳ２０３では、第１の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第１時間は第１配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第１時間は熱変性に必要な時間となる。
【００９６】
ステップＳ２０３において、第１時間が経過したと判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０４に移行する。第１時間が経過していないと判断した場合（ＮＯ）には、第１加熱部２５０による反応液１５０の加熱を継続して、ステップＳ２０３が繰り返される。
【００９７】
ステップＳ２０４では、熱サイクル装置２の駆動機構により、反応容器１００の配置を第１配置から第２配置へ切り換える。具体的には、第１配置から第２配置に移動させる場合、１８０°回転させることで行う。詳細には、駆動機構により反応容器１００が回動軸Ａを中心として第１配置から回転し、図９Ｂに示す状態となり、次に図９Ｃに示す状態となって回転する。反応容器１００は、回転する際に、第１領域１７０を、同心円状につながって形成される一対の第１熱印加部２５１に摺動させ、第２領域１８０を、同心円状につながって形成される一対の第２熱印加部２６１に摺動させて回転する。
【００９８】
図９Ｂに示すように、第１配置から回転を開始した状態では、反応液１５０はまだ第１領域１７０に位置する状態である。そして、回転角度が９０°を越え、第２配置に近づくと、図９Ｃに示すように、反応液１５０は重力により流路１６０を移動して第２領域１８０に位置する状態となる。なお、図９Ｃでの状態は、詳細には、回動による遠心力の影響もあり、反応液１５０が第２領域１８０に移動している途中の状態となる。
【００９９】
上述のように、回動軸Ａを中心に反応容器１００は回転し、１８０°となった場合に、反応容器１００は、図９Ｄに示すように、第２の配置となる。図９Ｄに示すように、第２配置は、第２領域１８０が重力の作用する方向における流路１６０の最下部に位置する配置である。そして、図７、図９Ｄに示すように、第１加熱部２５０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ６で挟持する。第２加熱部２６０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００（第１壁１１０、第２壁１２０）を間隔Ｄ５で挟持する。
【０１００】
なお、図６、図９Ａに示すように、第１配置で反応液１５０が位置していた第１領域１７０は、間隔Ｄ６より短い間隔Ｄ５となっている。しかし、図７、図９Ｄに示すように、第１配置から第２配置に切り換った場合、反応液１５０が位置していた第１領域１７０は、間隔Ｄ５より長い間隔Ｄ６となるため、反応液１５０は、重力による力に、流路１６０が拡がることによる影響で、重力方向上側となる第１領域１７０から重力方向下側となる第２領域１８０に移動しやすくなる。
【０１０１】
図９Ｄに示すように、第２の配置となった場合、反応液１５０は第２領域１８０に位置する。このため、反応液１５０は、第１壁１１０と第２壁１２０とを介して、第２加熱部２６０（一対の第２熱印加部２６１）により第２温度に加熱される。従って、ステップＳ２０４で第１配置を第２配置に切り換えた場合、反応液１５０に対して第２温度における反応となるアニーリングおよび伸長反応が行われる。
【０１０２】
この場合、一対の第２熱印加部２６１は、第１領域１７０を挟持する第１加熱部２５０の間隔Ｄ６よりも、間隔が短い間隔Ｄ５で反応容器１００をつぶしている。そのため、反応容器１００が第１加熱部２５０の間隔Ｄ６より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
【０１０３】
次に、ステップＳ２０５では、第２の時間が経過したか否かを判断する。本実施形態では、判定は制御部によって行われる。第２時間は第２配置を保持する時間であり、また、本実施形態では、第２時間はアニーリングおよび伸長反応に必要な時間となる。
【０１０４】
ステップＳ２０５において、第２時間が経過したと判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０６に移行する。第２時間が経過していないと判断した場合（ＮＯ）には、第２加熱部２６０による反応液１５０への加熱を継続して、ステップＳ２０５が繰り返される。
【０１０５】
ステップＳ２０６では、熱サイクル装置２の駆動機構により、反応容器１００の配置を第２配置から第１配置へ切り換える。具体的には、第２配置から第１配置に移動させる場合、ステップＳ２０４で第１配置を第２配置に切り換える際に回転した方向とは反対方向に１８０°回転させることで行う。詳細には、駆動機構により反応容器１００が回動軸Ａを中心として第２配置から回転し、図９Ｃに示す状態となり、次に図９Ｂに示す状態となって回転する。反応容器１００は、回転する際に、第１領域１７０を、同心円状につながって形成される一対の第１熱印加部２５１に摺動させ、第２領域１８０を、同心円状につながって形成される一対の第２熱印加部２６１に摺動させて回転する。
【０１０６】
図９Ｃに示すように、第２配置から回転を開始した状態では、反応液１５０はまだ第２領域１８０に位置する状態である。そして、回転角度が９０°を越え、第１配置に近づくと、図９Ｂに示すように、反応液１５０は重力により流路１６０を移動して第１領域１７０に位置する状態となる。なお、図９Ｂでの状態は、詳細には、回動による遠心力の影響もあり、反応液１５０の大半が第１領域１７０に移動する。そして、回動軸Ａを中心に反応容器１００は回転し、１８０°となった場合に、図９Ａに示すように、反応容器１００は第１配置となる。
【０１０７】
反応容器１００が第１配置となった場合（図６、図９Ａ）、上述したように、第１加熱部２５０は、第１領域１７０に相対する位置で反応容器１００を間隔Ｄ５で挟持する。そして、第２加熱部２６０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００を間隔Ｄ６で挟持する。
【０１０８】
なお、図７、図９Ｄに示すように、第２配置で反応液１５０が位置していた第２領域１８０は、間隔Ｄ６より短い間隔Ｄ５となっている。しかし、図６、図９Ａに示すように、第２配置から第１配置に切り換った場合、反応液１５０が位置していた第２領域１８０は、間隔Ｄ５より長い間隔Ｄ６となるため、反応液１５０は、重力による力に、流路１６０が拡がることによる影響で、重力方向上側となる第２領域１８０から重力方向下側となる第１領域１７０に移動しやすくなる。
【０１０９】
ステップＳ２０７では、ステップＳ２０３からステップＳ２０６までの熱サイクルの動作を行った回数（サイクル数）の値を＋１回、インクリメントする。本実施形態では、ステップＳ２０３からステップＳ２０６までの手順が１回行われると、反応液１５０に熱サイクルが１サイクル施されるため、ステップＳ２０３からステップＳ２０６が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数としている。
【０１１０】
次に、ステップＳ２０８に移行する。ステップＳ２０８では、熱サイクル（ステップＳ２０３からステップＳ２０６までの手順）の回数が所定のサイクル数（例えば、４０回）に達したか否かを判定する。
【０１１１】
ステップＳ２０８において、熱サイクルの回数が所定のサイクル数行われた（ＹＥＳ）と判定した場合には、処理を完了する（ＥＮＤ）。熱サイクルの回数が所定のサイクル数行われていない（ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ２０３へ移行する。
【０１１２】
なお、ステップＳ２０６で、反応容器１００が第１配置に切り換った場合、反応液１５０は第１領域１７０に位置しており、第１加熱部２１０により第１温度に加熱される状態である。
【０１１３】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の熱サイクル装置２によれば、第１加熱部２５０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ５は、第２加熱部２６０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ６より短くすることにより、第１配置に切り換った場合、重力方向上側となる第２領域１８０から重力方向下側となる第１領域１７０に反応液１５０が移動しやすくなる。また、第１領域１７０に反応液１５０が移動した場合、第２領域１８０を挟持する第２加熱部２６０の間隔Ｄ６より、間隔が短い間隔Ｄ５で第１加熱部２５０に挟持されることにより、反応容器１００が第２加熱部２６０の間隔Ｄ６より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
また、第２配置に切り換った場合、第１加熱部２５０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ６は、第２加熱部２６０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ５より長くすることにより、重力方向上側となる第１領域１７０から重力方向下側となる第２領域１８０に反応液１５０が移動しやすくなる。また、第２領域１８０に反応液１５０が移動した場合、第１領域１７０を挟持する第１加熱部２５０の間隔Ｄ６より、間隔が短い間隔Ｄ５で第２加熱部２６０に挟持されることにより、反応容器１００が第１加熱部２５０の間隔Ｄ６より押しつぶれ、反応液１５０は第１内壁面１１０ａと第２内壁面１２０ａとに接触する面積を拡げることができるため、反応液１５０への熱の伝達効率を向上させることができる。
従って、反応液１５０への熱伝達の高速化を図ると共に、反応液１５０の移動の高速化を図ることができる。
【０１１４】
（２）本実施形態の熱サイクル装置２によれば、第１実施形態での第１加熱部２１０および第３加熱部２３０が、回動軸Ａを中心として、装着部に反応容器１００を装着したときの、第１領域１７０の回動軌道上に対応させて一体に形成される第１加熱部２５０として設置される。また、第１実施形態での第２加熱部２２０および第４加熱部２４０は、回動軸Ａを中心として、装着部に反応容器１００を装着したときの、第２領域１８０の回動軌道上に対応させて一体に形成される第２加熱部２６０として設置される。これにより、反応容器１００の第１領域１７０は、一体につながって形成される第１加熱部２５０の面上を安定して摺動することができる。また、反応容器１００の第２領域１８０は、一体につながって形成される第２加熱部２６０の面上を安定して摺動することができる。従って、駆動機構による反応容器１００の回動の安定性を向上させることができ、ＰＣＲのサイクル速度を向上させることも可能となる。
【０１１５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【０１１６】
（１）上記第１実施形態では、第１配置で、第１加熱部２１０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１と、第２配置で、第４加熱部２４０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４とは略同じ間隔に設定している。また、第１配置で、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２と、第２配置で、第３加熱部２３０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３とは略同じ間隔に設定している。しかし、この間隔の設定は、基本的に、第１加熱部２１０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ１が、第２加熱部２２０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ２より短く、第３加熱部２３０が第１領域１７０を挟持する間隔Ｄ３が、第４加熱部２４０が第２領域１８０を挟持する間隔Ｄ４より長く設定することでよい。従って、間隔Ｄ１と間隔Ｄ４とは異なる間隔に設定することでよい。また、間隔Ｄ２と間隔Ｄ３とは異なる間隔に設定することでよい。
【０１１７】
（２）上記第２実施形態では、第１時間が経過した場合に、第２配置に回転駆動しているが、第１配置の期間、および第１配置から第２配置に回転している期間は、第１温度による熱変性が行われている時間となるため、これらの時間を考慮して制御する時間や制御方法等を適宜決めることでよい。これは、第２時間においても同様となる。
【０１１８】
（３）上記実施形態では、反応容器１００において、加熱部に接する第１壁１１０と第２壁１２０とが可撓性を有して構成されている。しかし、第１壁１１０および第２壁１２０の少なくとも一方が可撓性を有して構成されていることでもよい。
【０１１９】
（４）上記第１実施形態では、第１加熱部２１０から第４加熱部２４０の材質がアルミニウムである例を示したが、加熱部２００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選択できる。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。また、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０が異なる材質であってもよい。これは、第２実施形態でも同様となる。
【０１２０】
（５）上記第１実施形態では、反応容器１００は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、第１壁１１０、第２壁１２０、および第３壁１３０で構成され、第３壁１３０が薄い概直方体の形状を成している。しかし、この形状には限定されない。例えば、長手方向の側面となる第３壁をなくし、上下方向の面を形成する第３壁と、長手方向がこの上下の第３壁の外周をつなぐように連続する１つの壁で構成された容器としてもよい。この場合、１つの壁で長手方向の側面が構成されるが、上記第１実施形態で説明した位置関係において、相対する壁を第１壁、第２壁、または、相対する内壁面を第１内壁面、第２内壁面とすることでよい。これは、第２実施形態でも同様となる。
【符号の説明】
【０１２１】
１，２…熱サイクル装置、１００…反応容器、１１０…第１壁、１１０ａ…第１内壁面、１２０…第２壁、１２０ａ…第２内壁面、１５０…反応液、１６０…流路、１７０…第１領域、１８０…第２領域、２００，２００Ａ…加熱部、２１０…第１加熱部、２２０…第２加熱部、２３０…第３加熱部、２４０…第４加熱部、２５０…第１加熱部、２６０…第２加熱部、Ａ…回動軸、Ｄ１〜Ｄ４…間隔、Ｄ５，Ｄ６…間隔。
【図１Ａ】
2018029513.tif 000003
【図１Ｂ】
2018029513.tif 000004
【図２】
2018029513.tif 000005
【図３】
2018029513.tif 000006
【図４Ａ】
2018029513.tif 000007
【図４Ｂ】
2018029513.tif 000008
【図４Ｃ】
2018029513.tif 000009
【図４Ｄ】
2018029513.tif 000010
【図５】
2018029513.tif 000011
【図６】
2018029513.tif 000012
【図７】
2018029513.tif 000013
【図８】
2018029513.tif 000014
【図９Ａ】
2018029513.tif 000015
【図９Ｂ】
2018029513.tif 000016
【図９Ｃ】
2018029513.tif 000017
【図９Ｄ】
2018029513.tif 000018
【図１０】
2018029513.tif 000019