(57)【要約】【課題】反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置を提供する。【解決手段】物質増幅装置１は、反応液１５０にヒートサイクルを施して物質を増幅する物質増幅装置であって、長手方向に反応液１５０を移動させる流路１６０を有する反応容器１００を装着可能な装着部と、反応容器１００の流路１６０の一端部に配置される第１領域１７０と、流路１６０の一端部とは反対方向の他端部に配置される第３領域１９０と、流路１６０の第１領域１７０と第３領域１９０との間の部位に配置される第２領域１８０と、第１領域１７０を第１温度に制御する第１加熱部２１０と、第２領域１８０を第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部２２０と、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる駆動機構と、を備える。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液にヒートサイクルを施して物質を増幅する物質増幅装置であって、
長手方向に前記反応液を移動させる流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、
前記反応容器の前記流路の一端部に配置される第１領域と、
前記流路の前記一端部とは反対方向の他端部に配置される第３領域と、
前記流路の前記第１領域と前記第３領域との間の部位に配置される第２領域と、
前記第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、
前記第２領域を前記第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、
前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の間で前記反応液を移動させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項２】
反応液にヒートサイクルを施して物質を増幅する物質増幅装置であって、
長手方向に前記反応液を移動させる流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、
前記反応容器の前記流路の一端部に配置される第１領域と、
前記流路の前記一端部とは反対方向の他端部に配置される第２領域と、
前記流路の前記第１領域と前記第２領域との間の部位に配置される第３領域と、
前記第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、
前記第２領域を前記第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、
前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の間で前記反応液を移動させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項３】
第１の流路と第２の流路とが屈曲部を介して接続されて形成される流路を反応液が移動する反応容器を装着可能な装着部と、
前記流路の前記第１の流路側の端部の領域である第１領域と、
前記流路の前記第２の流路側の端部の領域である第２領域と、
前記流路の前記屈曲部の領域である第３領域と、
前記第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、
前記第２領域を前記第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、
前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域の間で前記反応液を移動させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の物質増幅装置であって、
前記第３領域を前記第２温度より低い第３温度に制御する第３加熱部を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の物質増幅装置であって、
前記第３領域の外壁に沿って配置され、前記第１加熱部および/または前記第２加熱部からの熱を遮断する遮断部を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の物質増幅装置であって、
前記反応容器は相対する内壁を有し、
前記相対する内壁の距離は、前記反応容器に前記反応液が配置された場合に、相対する前記内壁の両方に前記反応液が接触する距離であることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の物質増幅装置であって、
前記駆動機構は、前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記装着部、前記第１加熱部、および前記第２加熱部を回動させて第１の配置と第２の配置とを切り換え、
前記第１の配置は、重力方向において前記第１領域が前記第２領域より下になる配置であり、
前記第２の配置は、重力方向において前記第２領域が前記第１領域より下になる配置であることを特徴とする物質増幅装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の物質増幅装置であって、
前記駆動機構は、前記装着部に前記反応容器が装着された場合に、前記反応容器を押圧して前記反応容器の内壁を密着させる押圧部を備えることを特徴とする物質増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質増幅装置に関する。
【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、第１領域（高温／約９５℃）と第２領域（低温／約６６℃）との間で反応液の液滴を移動させてＰＣＲを行う、熱サイクル装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１５２０８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に記載の熱サイクル装置においては、第１領域から第２領域に反応液を移動させたとき、周囲の液体（オイル）の温度が比較的高いため、例えば１サイクル２秒程度の超高速でヒートサイクルを付与する場合には、反応液の温度が速やかに奪われないことがある。そのため、ヒートサイクルの速度を向上させることが難しいという課題がある。
従って、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅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］本適用例に係る物質増幅装置は、反応液にヒートサイクルを施して物質を増幅する物質増幅装置であって、長手方向に反応液を移動させる流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、反応容器の流路の一端部に配置される第１領域と、流路の一端部とは反対方向の他端部に配置される第３領域と、流路の第１領域と第３領域との間の部位に配置される第２領域と、第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、第２領域を第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本適用例の物質増幅装置によれば、流路の一端部に第１領域が配置され、他端部に第３領域が配置され、第１領域と第３領域との間の部位に第２領域が配置される。そして、第１加熱部で第１領域を第１温度（例えば、熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部で第２領域を第１温度より低い第２温度（例えば、アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域は、例えば大気（室温）と接している。そして、駆動機構により、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる。
この構成により、反応液は、第１領域から第２領域を通過して第３領域に移動する。また、第３領域に移動した反応液は、第２領域を通過して第１領域に移動する。このため、第１領域で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第２領域を通過し、第２温度より低い例えば室温と接する第３領域に移動することにより、迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液は、第３領域から第２領域に移動し、第２領域から第１領域に移動することで第２温度から第１温度で加熱される。
これにより、例えば、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第１領域で熱変性が行われる。また、反応液は、第２領域から第１領域に移動する間でアニーリング・伸長反応が行われる。
従って、反応液の温度を、熱変性が行われる温度（第１領域での第１温度）からアニーリング・伸長反応が行われる温度（第２領域での第２温度）に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置を実現することができる。また、物質増幅装置のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］本適用例に係る物質増幅装置は、反応液にヒートサイクルを施して物質を増幅する物質増幅装置であって、長手方向に反応液を移動させる流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、反応容器の流路の一端部に配置される第１領域と、流路の一端部とは反対方向の他端部に配置される第２領域と、流路の第１領域と第２領域との間の部位に配置される第３領域と、第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、第２領域を第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本適用例の物質増幅装置によれば、流路の一端部に第１領域が配置され、他端部に第２領域が配置され、第１領域と第２領域との間の部位に第３領域が配置される。そして、第１加熱部で第１領域を第１温度（例えば、熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部で第２領域を第１温度より低い第２温度（例えば、アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域は、例えば大気（室温）と接している。そして、駆動機構により、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる。
この構成により、反応液は、第１領域から第３領域を通過して第２領域に移動する。また、第２領域に移動した反応液は、第３領域を通過して第１領域に移動する。このため、第１領域で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第２温度より低い例えば室温と接する第３領域を移動することにより、迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液は、第３領域から第２領域に移動して第２温度で加熱される。
これにより、例えば、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第１領域で熱変性が行われる。また、反応液は、第３領域で温度を低下させ、第２領域において第２温度で加熱されてアニーリングが行われる。また、第２領域から第３領域を通過して第１領域に移動する際に伸長反応が行われる。
従って、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置を実現することができる。また、物質増幅装置のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］本適用例に係る物質増幅装置は、第１の流路と第２の流路とが屈曲部を介して接続されて形成される流路を反応液が移動する反応容器を装着可能な装着部と、流路の第１の流路側の端部の領域である第１領域と、流路の第２の流路側の端部の領域である第２領域と、流路の屈曲部の領域である第３領域と、第１領域を第１温度に制御する第１加熱部と、第２領域を第１温度より低い第２温度に制御する第２加熱部と、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本適用例の物質増幅装置によれば、流路は、屈曲部を介して第１の流路と第２の流路とが接続されて形成される。そして、流路の第１の流路側の端部に第１領域が配置され、第２の流路側の端部に第２領域が配置され、屈曲部に第３領域が配置される。そして、第１加熱部で第１領域を第１温度（例えば、熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部で第２領域を第１温度より低い第２温度（例えば、アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域は、例えば大気（室温）と接している。そして、駆動機構により、第１領域、第２領域、および第３領域の間で反応液を移動させる。
この構成により、反応液は、第１領域から、屈曲部に配置される第３領域に一旦止められた後、第２領域に移動する。また、第２領域に移動した反応液は、第３領域に一旦止められた後、第１領域に移動する。このため、第１領域で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第２温度より低い例えば室温と接する第３領域に移動して一旦移動を止められることにより、確実で迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液は、第３領域から第２領域に移動して第２温度で加熱される。
これにより、例えば、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液は、第１領域で熱変性が行われる。また、反応液は、第３領域で温度を低下させ、第２領域において第２温度で加熱されてアニーリングが行われる。また、第２領域から第３領域を通過して第１領域に移動する際に伸長反応が行われる。
従って、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置を実現することができる。また、物質増幅装置のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の物質増幅装置において、第３領域を第２温度より低い第３温度に制御する第３加熱部を備えることが好ましい。
【００１４】
本適用例の物質増幅装置によれば、第３領域を第２温度より低い第３温度に制御する第３加熱部を備えることにより、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速で的確に行うことができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に記載の物質増幅装置において、第３領域の外壁に沿って配置され、第１加熱部および/または第２加熱部からの熱を遮断する遮断部を備えることが好ましい。
【００１６】
本適用例の物質増幅装置によれば、第３領域の外壁に沿って配置される遮断部を備えて第１加熱部および/または第２加熱部から第３領域への熱を遮断することにより、第１加熱部や、第２加熱部の熱が第３領域に影響を与えることを防止することができる。これにより、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に記載の物質増幅装置において、反応容器は相対する内壁を有し、相対する内壁の距離は、反応容器に反応液が配置された場合に、相対する内壁の両方に反応液が接触する距離であることが好ましい。
【００１８】
本適用例の物質増幅装置によれば、反応容器に反応液が配置された場合に、反応液が相対する内壁の両方に接触する距離に設定されることにより、各加熱部の熱が反応容器を介して反応液に伝わりやすくなり、また、反応液の熱が各加熱部に伝わりやすくなり、反応液を効率的に所定の温度に変化させることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に記載の物質増幅装置において、駆動機構は、装着部に反応容器が装着された場合に、装着部、第１加熱部、および第２加熱部を回動させて第１の配置と第２の配置とを切り換え、第１の配置は、重力方向において第１領域が第２領域より下になる配置であり、第２の配置は、重力方向において第２領域が第１領域より下になる配置であることが好ましい。
【００２０】
本適用例の物質増幅装置によれば、駆動機構により、重力方向において第１領域が第２領域より下になる第１の配置と、重力方向において第２領域が第１領域より下になる第２の配置とを切換える。このように重力を利用することで、例えば、核酸を増幅するための、熱変性、アニーリングおよび伸長に要する時間を短縮することができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に記載の物質増幅装置において、駆動機構は、装着部に反応容器が装着された場合に、反応容器を押圧して反応容器の内壁を密着させる押圧部を備えることが好ましい。
【００２２】
本適用例の物質増幅装置によれば、押圧部を備えて反応容器を押圧して内壁を密着させることにより、反応液を第１領域、第２領域、および第３領域の間で移動させることができる。これにより、反応液の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置を実現する事ができる。また、反応容器の姿勢には無関係に、熱変性、アニーリング・伸長反応を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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２Ａ】第１配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図２Ｂ】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２Ｃ】第２配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図２Ｄ】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。
【図３Ａ】第２実施形態に係る第１配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図３Ｂ】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３Ｃ】第２配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図３Ｄ】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。
【図４Ａ】第３実施形態に係る反応容器の斜視図。
【図４Ｂ】反応容器と加熱部とを示す平面図。
【図４Ｃ】反応容器と加熱部との概断面図。
【図５Ａ】第１配置での反応容器の状態を示す断面図。
【図５Ｂ】反応容器を１３５°時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｃ】反応容器を４５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｄ】反応容器を１３５°時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｅ】反応容器を４５°反時計回りに回動させて第２配置とした状態を示す断面図。
【図５Ｆ】反応容器を１３５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｇ】反応容器を４５°時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｈ】反応容器を１３５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図。
【図５Ｉ】反応容器を４５°時計回りに回動させて第１配置に戻した状態を示す断面図。
【図６】第４実施形態に係る反応容器と加熱部とを示す断面図。
【図７Ａ】第５実施形態に係る遮断部を示す側断面図。
【図７Ｂ】遮断部を第１壁側から見た平面図。
【図８Ａ】第６実施形態に係る第１領域に反応液が移動した状態を示す図。
【図８Ｂ】第１領域の反応液を第３領域に移動させる状態を示す図。
【図８Ｃ】第３領域の反応液を第２領域に移動させる状態を示す図。
【図８Ｄ】第２領域の反応液を第１領域に移動させる状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
〔第１実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置１は、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を用いることで、反応液１５０にヒートサイクルを施して核酸を増幅させる装置として構成されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（第１内壁１１０ａ、第２内壁１２０ａ、第３内壁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の内壁の距離は、反応容器１００に反応液１５０が配置された場合に、反応液１５０が相対する第１内壁１１０ａと第２内壁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と第３領域１９０との間を移動可能となる。
【００２９】
本実施形態の物質増幅装置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。
【００３０】
図２Ａ〜図２Ｄは、物質増幅装置１を用いてＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図である。また、図２Ａ〜図２Ｄは、物質増幅装置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り、反応容器１００の短手方向から見た断面図としている。
【００３１】
加熱部２００は、図２Ａに示すように、第１加熱部２１０と第２加熱部２２０とで構成されている。第１加熱部２１０、第２加熱部２２０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。第１加熱部２１０は、一対の第１熱印加部２１１で構成されている。同様に、第２加熱部２２０は、一対の第２熱印加部２２１で構成されている。なお、第１熱印加部２１１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は、第２温度となるように温度を保持している。
【００３２】
第１熱印加部２１１、第２熱印加部２２１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できる。
【００３３】
図２Ａに示すように、反応容器１００において、流路１６０の一端部に配置される領域を第１領域１７０とする。本実施形態では、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、第１領域１７０に相対して第１加熱部２１０が配置されている。詳細には、反応容器１００を装着部に装着した場合、一対の第１熱印加部２１１が第１領域１７０の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接するように配置されている。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とを第１温度で加熱する。
【００３４】
図２Ａに示すように、反応容器１００（流路１６０）の一端部とは反対方向の他端部に配置される領域を第３領域１９０とする。本実施形態では、第３領域１９０に相対する位置には、加熱部２００は配置されていない。言い換えると、第３領域１９０は大気と接しており、室温、または物質増幅装置１の内部温度となっている。
【００３５】
図２Ａに示すように、第１領域１７０と第３領域１９０との間の部位に配置される領域を第２領域１８０とする。本実施形態では、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、第２領域１８０に相対して第２加熱部２２０が配置されている。詳細には、反応容器１００を装着部に装着した場合、一対の第２熱印加部２２１が第２領域１８０の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接するように配置されている。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とを第２温度で加熱する。
【００３６】
本実施形態の物質増幅装置１は、駆動機構（図示省略）が備えられている。駆動機構は、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる機構である。また、駆動機構は、反応容器１００を装着した装着部（図示省略）と加熱部２００（第１加熱部２１０、第２加熱部２２０）とを第１配置と第２配置とに切換える機構である。
【００３７】
駆動機構は、モーター、駆動軸、装着部（いずれも図示省略）等を含んで構成されている。駆動軸は、第１壁１１０の略中心に垂直に設定される回動軸Ａを基準として構成されている。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、駆動軸（回動軸Ａ）を中心として装着部と加熱部２００とがその位置関係を保持して回動することにより、反応容器１００が回動する。
【００３８】
第１配置とは、本実施形態では、第１領域１７０が重力方向（重力が作用する方向）において第２領域１８０よりも下になる配置である。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。
【００３９】
第２配置とは、本実施形態では、第２領域１８０が重力方向（重力が作用する方向）において第１領域１７０よりも下になる配置である。本実施形態では、第２配置においては、第３領域１９０が重力方向における流路１６０の最下部に位置する配置である。第２配置では、反応液１５０は、第３領域１９０に位置する状態となる。なお、駆動機構は、装着部に反応容器１００が装着された場合に、反応容器１００を回動させ、第１領域１７０および第２領域１８０が重力方向において交互に上下となるように切り換える。
【００４０】
図２Ａ〜図２Ｄは、上述したように、物質増幅装置１を用いてＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図２Ａ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２Ｂ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２Ｃは、第２配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。図２Ｄは、第２配置から第１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。なお、図２Ａ〜図２Ｄでは、矢印ｇの方向（図における下方向）が重力方向を示している。
図２Ａ〜図２Ｄを参照して、物質増幅装置１を用いてＰＣＲを行う場合の動作を説明する。
【００４１】
ＰＣＲは、本実施形態では、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。
【００４２】
ＰＣＲにおいて、熱変性を行う高温（第１温度）は、例えば約９２℃〜９７℃の間の温度に設定され、低温（第２温度）は、例えば約６５℃〜７２℃の間の温度で設定される。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。
【００４３】
第１加熱部２１０、第２加熱部２２０の温度は、温度センサーおよび制御部（いずれも図示省略）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。制御部は、駆動機構に対して第１配置と第２配置とを所定のサイクル時間で繰り返すように制御する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。その結果、図２Ａ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）に接する。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）に接する。図２Ａに示す状態が第１配置となる。
【００４６】
図２Ａに示すように、第１配置において、反応液１５０は第１領域１７０に位置する状態となる。反応液１５０が第１領域１７０に位置する状態で、第１加熱部２１０および第２加熱部２２０を所定の温度に加熱する。詳細には、第１加熱部２１０を第１温度に加熱し、第２加熱部２２０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。
【００４７】
この状態で、第１熱印加部２１１は、反応容器１００の第１領域１７０を第１温度に加熱する。本実施形態では、反応液１５０は、反応容器１００の相対する第１内壁１１０ａと第２内壁１２０ａの両方に接触する状態となっている。そのため、第１配置では、第１温度が反応液１５０に高速で伝わる。従って、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。
【００４８】
なお、この時、第２領域１８０では、第２熱印加部２２１が反応容器１００を第２温度に加熱する。また、第３領域１９０では、物質増幅装置１の内部温度（本実施形態では仮に大気温度とする）となっている。これにより、第１領域１７０から第２領域１８０、および第２領域１８０から第３領域１９０の間には、第１温度、第２温度、大気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。
【００４９】
次に、駆動機構により、反応容器１００および加熱部２００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配置に切り換える場合、１８０°回転させることで行う。なお、第１配置から第２配置へ切り換える場合、第１配置での第１熱印加部２１１と第２熱印加部２２１との位置関係は維持した状態で行われる。
【００５０】
図２Ｂに示すように、駆動機構は回動軸Ａを中心として回動する。図２Ａから図２Ｂに示すように、反応容器１００が回動した場合、反応液１５０は、重力により、第１領域１７０から第２領域１８０を通過して、第３領域１９０に向かう。
【００５１】
この時、第１領域１７０で反応液１５０は、熱変性が行われる第１温度に近い温度となっている。そして、回動することにより、反応液１５０は第２領域１８０を通過することで第２温度の影響を受けて温度を下げる。そして、図２Ｃに示すように、第２配置となった場合、反応液１５０は、第３領域１９０に位置し、大気温度の影響により、迅速に温度を低下させる。
【００５２】
次に、駆動機構により、第２配置から第１配置（図２Ａ）に切り換える。具体的には、第２配置から第１配置に切り換える場合、第１配置から第２配置に切り換えた回転方向とは反対方向に１８０°回転させることで行う。図２Ｃから図２Ｄに示すように、反応容器１００が回動した場合、反応液１５０は、重力により、第３領域１９０から第２領域１８０を通過して、第１領域１７０に向かう。
【００５３】
この時、第３領域１９０で、反応液１５０は温度を低下させおり、反応容器１００が回動することにより、反応液１５０は第２領域１８０で第２温度の影響を受けることにより第２温度に近い温度となる。そして、第１配置（図２Ａ）となった場合、反応液１５０は、第２温度から第１温度に加熱される。この場合、第２領域１８０から第１領域１７０に移動する間において、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・伸長反応が行われる。
なお、第１配置となった場合以降は、上述した動作が繰り返される。
【００５４】
なお、アニーリング・伸長反応は、反応液１５０がアニーリングおよび伸長反応に適した温度となった場合には、第２領域１８０から第１領域１７０に移動する途中以外の流路１６０でも行われる。
【００５５】
本実施形態の物質増幅装置１は、第１配置から第２配置に切り換え、第２配置から第１配置に切り換える迄を１サイクルとして約２秒で行うと共に、必要なサイクル数（例えば４０サイクル）となるまで繰り返し行う。
【００５６】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置１によれば、流路１６０の一端部に第１領域１７０が配置され、他端部に第３領域１９０が配置され、第１領域１７０と第３領域１９０との間の部位に第２領域１８０が配置される。そして、第１加熱部２１０で第１領域１７０を第１温度（熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部２２０で第２領域１８０を第１温度より低い第２温度（アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域１９０は、大気温度と接している。そして、駆動機構により、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる。
この構成により、反応液１５０は、第１領域１７０から第２領域１８０を通過して第３領域１９０に移動する。また、第３領域１９０に移動した反応液１５０は、第２領域１８０を通過して第１領域１７０に移動する。このため、第１領域１７０で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第２領域１８０を通過し、第２温度より低い大気温度と接する第３領域１９０に移動することにより、迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液１５０は、第３領域１９０から第２領域１８０に移動し、第２領域１８０から第１領域１７０に移動することで第２温度から第１温度で加熱される。
これにより、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第１領域１７０で熱変性が行われる。また、反応液１５０は、第２領域１８０から第１領域１７０に移動する間でアニーリング・伸長反応が行われる。
従って、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度（第１領域１７０での第１温度）からアニーリング・伸長反応が行われる温度（第２領域１８０での第２温度）に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置１を実現することができる。また、物質増幅装置１のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【００５７】
（２）本実施形態の物質増幅装置１によれば、反応容器１００に反応液１５０が配置された場合に、反応液１５０が相対する内壁（第１内壁１１０ａと第２内壁１２０ａ）の両方に接触する距離に設定されることにより、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０の熱が反応容器１００を介して反応液１５０に伝わりやすくなる。また、反応液１５０の熱が第１加熱部２１０、第２加熱部２２０に伝わりやすくなる。これにより、反応液１５０を効率的に所定の温度に変化させることができる。
【００５８】
（３）本実施形態の物質増幅装置１によれば、駆動機構により、重力方向において第１領域１７０が第２領域１８０より下になる第１の配置と、重力方向において第２領域１８０が第１領域１７０より下になる第２の配置とを切換える。このように重力を利用することで、核酸を増幅するための、熱変性、アニーリングおよび伸長に要する時間を短縮することができる。
【００５９】
〔第２実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置２は、反応容器１００（流路１６０）における第１領域１７０、第２領域１８０、第３領域１９０の並び方が、第１実施形態と異なっている。その他の構成は第１実施形態と同様となる。同様の構成には同様の符号を付記する。
【００６０】
図３Ａ〜図３Ｄは、本実施形態に係る物質増幅装置２を用いてＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図３Ａ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３Ｂ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３Ｃは、第２配置での反応容器１００の状態を示す断面図である。図３Ｄは、第２配置から第１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。なお、図３Ａ〜図３Ｄでは、矢印ｇの方向（図における下方向）が重力方向を示している。
図３Ａ〜図３Ｄを参照して、本実施形態の反応容器１００と加熱部２００との位置関係を説明する。
【００６１】
図３Ａに示すように、反応容器１００は、第１実施形態の反応容器１００と同様である。異なるのは、第２領域１８０と第３領域１９０の位置となる。反応容器１００において、流路１６０の一端部に配置される領域を第１領域１７０とする。なお、第１実施形態と同様に、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、第１領域１７０に相対して第１加熱部２１０が配置されている。詳細には、反応容器１００を装着部に装着した場合、一対の第１熱印加部２１１が第１領域１７０の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接するように配置されている。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とを第１温度で加熱する。
【００６２】
図３Ａに示すように、本実施形態では、反応容器１００（流路１６０）の一端部とは反対方向の他端部に配置される領域が第２領域１８０となる。なお、第１実施形態と同様に、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、第２領域１８０に相対して第２加熱部２２０が配置されている。詳細には、反応容器１００を装着部に装着した場合、一対の第２熱印加部２２１が第２領域１８０の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接するように配置されている。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とを第２温度で加熱する。
【００６３】
図３Ａに示すように、本実施形態では、第１領域１７０と第２領域１８０との間に配置される領域が第３領域１９０となる。なお、第１実施形態と同様に、第３領域１９０に相対する位置には、加熱部２００は配置されていない。言い換えると、第３領域１９０は大気と接しており、室温、または物質増幅装置２の内部温度となっている。
【００６４】
物質増幅装置２は、第１実施形態と同様に、駆動機構（図示省略）が備えられている。駆動機構は、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる機構である。また、駆動機構は、装着部と加熱部２００（第１加熱部２１０、第２加熱部２２０）とを第１配置と第２配置とに切換えることで、反応容器１００を第１配置と第２配置とに切換える機構である。駆動機構の概構成の説明は省略する。
【００６５】
第１配置は、第１実施形態と同様であり、第１領域１７０が、第２領域１８０よりも重力方向（重力が作用する方向）で下となる配置である。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。
【００６６】
第２配置は、本実施形態では、第２領域１８０が、第１領域１７０よりも重力方向（重力が作用する方向）で下となる配置である。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。なお、駆動機構は、装着部に反応容器１００が装着された場合に、反応容器１００を回動させ、第１領域１７０および第２領域１８０が重力方向において交互に上下となるように切り換える。
【００６７】
図３Ａ〜図３Ｄを参照して、物質増幅装置２を用いてＰＣＲを行う場合の動作を説明する。ＰＣＲにおいて、第１実施形態と同様に、第１温度は例えば９５℃とし、第２温度は例えば７０℃とする。
【００６８】
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。その結果、図３Ａ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）に接する。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）に接する。図３Ａに示す状態が第１配置となる。
【００６９】
図３Ａに示すように、第１配置において、反応液１５０は第１領域１７０に位置する状態となる。反応液１５０が第１領域１７０に位置する状態で、第１加熱部２１０および第２加熱部２２０を所定の温度に加熱する。詳細には、第１加熱部２１０を第１温度に加熱し、第２加熱部２２０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。
【００７０】
この状態で、第１熱印加部２１１は、反応容器１００の第１領域１７０を第１温度に加熱する。本実施形態では、反応液１５０は、反応容器１００の相対する第１内壁１１０ａと第２内壁１２０ａの両方に接触する状態となっている。そのため、第１配置では、第１温度が反応液１５０に高速で伝わる。従って、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。
【００７１】
なお、この時、第２領域１８０では、第２熱印加部２２１が反応容器１００を第２温度に加熱する。また、第３領域１９０では、物質増幅装置２の内部温度（本実施形態では仮に大気温度とする）となっている。これにより、第１領域１７０から第３領域１９０、および第３領域１９０から第２領域１８０の間には、第１温度、大気温度、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。
【００７２】
次に、駆動機構により、反応容器１００および加熱部２００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配置に切り換える場合、１８０°回転させることで行う。なお、第１配置から第２配置へ切り換える場合、第１配置での第１熱印加部２１１と第２熱印加部２２１との位置関係は維持した状態で行われる。
【００７３】
図３Ｂに示すように、駆動機構は回動軸Ａを中心として回動する。図３Ａから図３Ｂに示すように、反応容器１００が回動した場合、反応液１５０は、重力により、第１領域１７０から第３領域１９０を通過して、第２領域１８０に向かう。
【００７４】
この時、第１領域１７０で反応液１５０は、熱変性が行われる第１温度に近い温度となっている。そして、回動することにより、反応液１５０は、第３領域１９０を通ることで大気温度の影響を受けて迅速に温度を低下させる。そして、図３Ｃに示すように、第２配置となった場合、反応液１５０は、第２領域１８０に位置し、第２温度の影響を受けることにより第２温度に近い温度となる。そして、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が行われる。
【００７５】
次に、駆動機構により、第２配置から第１配置（図３Ａ）に切り換える。具体的には、第２配置から第１配置に切り換える場合、第１配置から第２配置に切り換えた回転方向とは反対方向に１８０°回転させることで行う。図３Ｃから図３Ｄに示すように、反応容器１００が回動した場合、反応液１５０は、重力により、第２領域１８０から第３領域１９０を通過して、第１領域１７０に向かう。
【００７６】
この時、第３領域１９０で、反応液１５０は温度を低下させる。そして、反応容器１００が回動することにより、第１配置（図３Ａ）となった場合、反応液１５０は、低下した温度から第１温度に加熱される。この場合、第３領域１９０から第１領域１７０に移動する間において、反応液１５０に対して第２温度における反応となる伸長反応が行われる。
なお、第１配置となった場合以降は、上述した動作が繰り返される。
【００７７】
なお、アニーリング・伸長反応は、反応液１５０がアニーリングおよび伸長反応に適した温度となった場合には、第２領域１８０や、第３領域１９０から第１領域１７０に移動する途中以外の流路１６０でも行われる。
【００７８】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置２によれば、流路１６０の一端部に第１領域１７０が配置され、他端部に第２領域１８０が配置され、第１領域１７０と第２領域１８０との間の部位に第３領域１９０が配置される。そして、第１加熱部２１０で第１領域１７０を第１温度（熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部２２０で第２領域１８０を第１温度より低い第２温度（アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域１９０は、大気温度と接している。そして、駆動機構により、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる。
この構成により、反応液１５０は、第１領域１７０から第３領域１９０を通過して第２領域１８０に移動する。また、第２領域１８０に移動した反応液１５０は、第３領域１９０を通過して第１領域１７０に移動する。このため、第１領域１７０で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第２温度より低い大気温度と接する第３領域１９０を通過することにより、迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液１５０は、第３領域１９０から第２領域１８０に移動して第２温度で加熱される。
これにより、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第１領域１７０で熱変性が行われる。また、反応液１５０は、第３領域１９０で温度を低下させ、第２領域１８０において第２温度で加熱されてアニーリング・伸長反応が行われる。また、第２領域１８０から第３領域１９０を通過して第１領域１７０に移動する際にもアニーリング・伸長反応が行われる。
従って、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置２を実現することができる。また、物質増幅装置２のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【００７９】
〔第３実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置３は、反応容器１００Ａの形状が第１実施形態の反応容器１００と異なっている。本実施形態の反応容器１００Ａ（流路１６０Ａ）における第１領域１７０、第２領域１８０、第３領域１９０の並び方が、第１実施形態とは異なっているが、第２実施形態とは略同様となる。その他の構成は第１実施形態と同様となる。
【００８０】
図４Ａ〜図４Ｃは、本実施形態に係る物質増幅装置３の反応容器１００Ａと加熱部２００との形状および位置関係を示す図である。詳細には、図４Ａは、反応容器１００Ａの斜視図である。図４Ｂは、反応容器１００Ａと加熱部２００とを示す平面図である。なお、図４Ｂは、透視図として図示している。図４Ｃは、反応容器１００Ａと加熱部２００との概断面図である。なお、図４Ｃは、反応容器１００ＡをＬ字状に切断して、屈曲部１４０を反応容器１００Ａの短手方向から見た概断面図としている。図４Ａ〜図４Ｃを参照して、本実施形態の反応容器１００Ａと加熱部２００との形状および位置関係を説明する。
【００８１】
反応容器１００Ａは、概ねＬ字状の偏平な袋状に形成されている。反応容器１００Ａは、Ｌ字状の第１壁１１０Ａと、第１壁１１０Ａに相対する第２壁１２０Ａと、第１壁１１０Ａと第２壁１２０Ａとを所定の厚さで接続する第３壁１３０Ａとで構成されている。そして、反応容器１００Ａの内部において、第１流路１６１と第２流路１６２とが屈曲部１４０を介して接続されて流路１６０Ａを構成している。反応容器１００Ａに封入された反応液１５０は、この流路１６０Ａを移動する。
【００８２】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、反応容器１００Ａにおいて、流路１６０Ａの端部（第１流路１６１側の端部）に配置される領域を第１領域１７０とする。なお、第１実施形態と同様に、反応容器１００を装着部（図示省略）に装着した場合、第１領域１７０に相対して第１加熱部２１０が配置されている。詳細には、反応容器１００Ａを装着部に装着した場合、一対の第１熱印加部２１１が第１領域１７０の第１壁１１０Ａと第２壁１２０Ａとにそれぞれ当接するように配置されている。そして、熱サイクル動作時には、第１熱印加部２１１は、第１壁１１０Ａと第２壁１２０Ａとを第１温度で加熱する。
【００８３】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、反応容器１００Ａにおいて、流路１６０Ａの端部（第２流路１６２側の端部）に配置される領域を第２領域１８０とする。なお、第１実施形態と同様に、反応容器１００Ａを装着部（図示省略）に装着した場合、第２領域１８０に相対して第２加熱部２２０が配置されている。詳細には、反応容器１００Ａを装着部に装着した場合、一対の第２熱印加部２２１が第２領域１８０の第１壁１１０Ａと第２壁１２０Ａとにそれぞれ当接するように配置されている。そして、熱サイクル動作時には、第２熱印加部２２１は、第１壁１１０Ａと第２壁１２０Ａとを第２温度で加熱する。
【００８４】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、流路１６０Ａの屈曲部１４０に配置される領域を第３領域１９０とする。なお、第１実施形態と同様に、反応容器１００Ａを装着部（図示省略）に装着した場合、第３領域１９０に相対する位置には、加熱部２００は配置されていない。言い換えると、第３領域１９０は大気と接しており、室温、または物質増幅装置３の内部温度となっている。
【００８５】
物質増幅装置３は、第１実施形態と同様に、駆動機構（図示省略）が備えられている。駆動機構は、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる機構である。また、駆動機構は、反応容器１００Ａと加熱部２００（第１加熱部２１０、第２加熱部２２０）とを第１配置と第２配置とに切換える機構である。駆動機構の概構成の説明は省略する。
【００８６】
第１配置は、第１領域１７０が、第２領域１８０および第３領域１９０よりも重力方向で下となる配置である。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。
【００８７】
第２配置は、本実施形態では、第２領域１８０が、第１領域１７０および第３領域１９０よりも重力方向で下となる配置である。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。なお、駆動機構は、装着部に反応容器１００が装着された場合に、反応容器１００Ａを回動させ、第１領域１７０および第２領域１８０が重力方向において交互に上下となるように切り換える。
【００８８】
図５Ａ〜図５Ｉは、物質増幅装置３を用いてＰＣＲを行う場合の動作を模式的に示した図である。詳細には、図５Ａは、第１配置での反応容器１００Ａの状態を示す断面図である。図５Ｂは、反応容器１００Ａを１３５°時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｃは、反応容器１００Ａを４５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｄは、反応容器１００Ａを１３５°時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｅは、反応容器１００Ａを４５°反時計回りに回動させて第２配置とした状態を示す断面図である。図５Ｆは、反応容器１００Ａを１３５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｇは、反応容器１００Ａを４５°時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｈは、反応容器１００Ａを１３５°反時計回りに回動させた状態を示す断面図である。図５Ｉは、反応容器１００Ａを４５°時計回りに回動させて第１配置に戻した状態を示す断面図（図５Ａと同様）である。
【００８９】
図５Ａ〜図５Ｉを参照して、物質増幅装置３を用いてＰＣＲを行う場合の動作を説明する。ＰＣＲにおいて、第１実施形態と同様に、第１温度は例えば９５℃とし、第２温度は例えば７０℃とする。
【００９０】
最初に、反応液１５０が封入された反応容器１００Ａを装着部に装着して固定する。その結果、図５Ａ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１００Ａ（第１壁１１０Ａ、第２壁１２０Ａ）に接する。第２加熱部２２０は、第２領域１８０に相対する位置で反応容器１００Ａ（第１壁１１０Ａ、第２壁１２０Ａ）に接する。
【００９１】
図５Ａに示す状態が第１配置となる。反応液１５０は第１領域１７０に位置する状態となる。反応液１５０が第１領域１７０に位置する状態で、第１加熱部２１０および第２加熱部２２０を所定の温度に加熱する。詳細には、第１加熱部２１０を第１温度に加熱し、第２加熱部２２０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。
【００９２】
この状態で、第１熱印加部２１１は、反応容器１００Ａの第１領域１７０を第１温度に加熱する。本実施形態では、反応液１５０は、反応容器１００の相対する第１内壁１１０Ａａと第２内壁１２０Ａａの両方に接触する状態となっている。そのため、第１配置では、第１温度が反応液１５０に高速で伝わる。従って、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。
【００９３】
なお、この時、第２領域１８０では、第２熱印加部２２１が反応容器１００を第２温度に加熱する。また、第３領域１９０では、物質増幅装置３の内部温度（本実施形態では仮に大気温度とする）となっている。これにより、第１領域１７０から第３領域１９０、および第３領域１９０から第２領域１８０の間には、第１温度、大気温度、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。
【００９４】
次に、駆動機構により、反応容器１００および加熱部２００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、最初に、図５Ａに示す第１配置の状態を０°とし、駆動機構により回動軸Ｂを中心として、時計回りに１３５°回動させて、図５Ｂに示す状態とする。この状態では、反応液１５０は第１領域１７０に位置している。
【００９５】
次に、図５Ｂに示す状態から回動軸Ｂを中心として反時計回りに４５°回動させて、図５Ｃに示す状態とする。図５Ｃの状態では、第３領域１９０が重力方向で最下部に位置する状態であり、反応液１５０は第１領域１７０から第３領域１９０に移動する。これにより、第１領域１７０で加熱された反応液１５０は、第３領域１９０に位置することで、大気温度の影響を受けてその温度を迅速に低下させる。
【００９６】
次に、図５Ｃに示す状態から回動軸Ｂを中心として時計回りに１３５°回動させて、図５Ｄに示す状態とする。この状態では、反応液１５０は第３領域１９０に位置している。そして、図５Ｄに示す状態から回動軸Ｂを中心として反時計回りに４５°回動させて、図５Ｅに示す状態とする。図５Ｅの状態では、第２領域１８０が重力方向で最下部に位置する状態であり、第２配置となる。反応液１５０は第３領域１９０から第２領域１８０に移動する。これにより、反応液１５０は、第２温度の影響を受け、第２温度に近い温度となる。そして、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・伸長反応が行われる。
【００９７】
次に、駆動機構により、反応容器１００および加熱部２００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、最初に、図５Ｅに示す状態から回動軸Ｂを中心として反時計回りに１３５°回動させて、図５Ｆに示す状態とする。この状態では、反応液１５０は第２領域１８０に位置している。
【００９８】
次に、図５Ｆに示す状態から回動軸Ｂを中心として時計回りに４５°回動させて、図５Ｇに示す状態とする。図５Ｇの状態では、第３領域１９０が重力方向で最下部に位置する状態であり、反応液１５０は第２領域１８０から第３領域１９０に移動する。これにより、第２領域１８０で加熱された反応液１５０は、第３領域１９０に位置することで、大気温度の影響を受けてその温度を迅速に低下させる。
【００９９】
次に、図５Ｇに示す状態から回動軸Ｂを中心として反時計回りに１３５°回動させて、図５Ｈに示す状態とする。この状態では、反応液１５０は第３領域１９０に位置している。次に、図５Ｈに示す状態から回動軸Ｂを中心として時計回りに４５°回動させて、図５Ｉに示す状態とする。図５Ｉの状態では、第１領域１７０が重力方向で最下部に位置する状態であり、第１配置となる。なお、図５Ｉに示す図は、図５Ａに示す図と同様である。反応液１５０は第３領域１９０から第１領域１７０に移動する。これにより、反応液１５０は、第１温度の影響を受け、第１温度に近い温度となる。
なお、第１配置となった場合以降は、上述した動作が繰り返される。
【０１００】
なお、アニーリング・伸長反応は、反応液１５０がアニーリングおよび伸長反応に適した温度となった場合には、第２領域１８０以外の流路１６０でも行われる。
【０１０１】
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置３によれば、流路１６０Ａは、屈曲部１４０を介して第１流路１６１と第２流路１６２とが接続されて形成される。そして、第１流路１６１側の端部に第１領域１７０が配置され、第２流路１６２側の端部に第２領域１８０が配置され、屈曲部１４０に第３領域１９０が配置される。そして、第１加熱部２１０で第１領域１７０を第１温度（熱変性が行われる温度）に制御する。また、第２加熱部２２０で第２領域１８０を第１温度より低い第２温度（アニーリング・伸長反応が行われる温度）に制御する。なお、第３領域１９０は、大気温度と接している。そして、駆動機構により、第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で反応液１５０を移動させる。
この構成により、反応液１５０は、第１領域１７０から、屈曲部１４０に配置される第３領域１９０に一旦止められた後、第２領域１８０に移動する。また、第２領域１８０に移動した反応液１５０は、第３領域１９０に一旦止められた後、第１領域１７０に移動する。このため、第１領域１７０で第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第２温度より低い大気温度と接する第３領域１９０に移動して一旦移動を止められることにより、確実で迅速に温度を低下させることができる。そして、温度を低下させた反応液１５０は、第３領域１９０から第２領域１８０に移動して第２温度で加熱される。
これにより、例えば、第１温度に近い温度に加熱されていた反応液１５０は、第１領域１７０で熱変性が行われる。また、反応液１５０は、第３領域１９０で温度を低下させ、第２領域１８０において第２温度で加熱されてアニーリング・伸長反応が行われる。また、第２領域１８０から第３領域１９０を通過して第１領域１７０に移動する際にもアニーリング・伸長反応が行われる。
従って、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置３を実現することができる。また、物質増幅装置３のヒートサイクルの速度を向上させることができる。
【０１０２】
〔第４実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置４は、第１実施形態の加熱部２００に、新たに第３領域１９０を加熱する第３加熱部２３０を追加したことが、第１実施形態と異なる。
図６は、本実施形態に係る反応容器１００と加熱部２００とを示す断面図である。
【０１０３】
第１実施形態の物質増幅装置１において、第３領域１９０は、大気と接しており、室温、または物質増幅装置１の内部温度となっている。しかし、本実施形態の物質増幅装置４においては、第３領域１９０を加熱する第３加熱部２３０を配置している。第３加熱部２３０は、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０と同様に、一対の第３熱印加部２３１を備えている。
【０１０４】
一対の第３熱印加部２３１は、第３温度となるように温度を保持している。反応容器１００を装着部に装着した場合、一対の第３熱印加部２３１は第３領域１９０の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接するように配置されている。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とを第３温度で加熱する。なお、第３温度は、第２温度より低く設定している。具体的には、第３温度は、本実施形態では大気温度（２５℃）としている。
【０１０５】
なお、第３加熱部２３０を用いた場合の物質増幅装置４の動作は、第１実施形態と同様のため、説明を省略する。
【０１０６】
上述した実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置４によれば、第３領域１９０を第２温度より低い第３温度に制御する第３加熱部２３０を備えることにより、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速で的確に行うことができる。
【０１０７】
〔第５実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置５は、第１実施形態の物質増幅装置１に新たに遮断部３００を設けたことが異なる。
【０１０８】
図７Ａは、本実施形態に係る遮断部３００を示す側断面図である。図７Ｂは、遮断部３００を第１壁１１０側から見た平面図である。
図７Ａ、図７Ｂに示すように、遮断部３００は、第３領域１９０の外壁（第１壁１１０、第２壁１２０）に沿って一対配置される。遮断部３００は、本実施形態では、第２加熱部２２０からの熱を遮断する（第２加熱部２２０からの熱が第３領域１９０に伝達することを防止する）断熱用の部材で構成されている。遮断部３００は、第２加熱部２２０に相対する側と短手方向の両端部とに設けられ、反応容器１００の第３領域１９０側の端部は開放されて、第３領域１９０を囲む形態で配置されている。反応容器１００を装着部に装着した場合、遮断部３００は反応容器１００の第１壁１１０と第２壁１２０とにそれぞれ当接する。
【０１０９】
なお、物質増幅装置５の動作は、第１実施形態の物質増幅装置１と同様の動作となるため説明を省略する。
【０１１０】
上述した実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置５によれば、第３領域１９０の外壁（第１壁１１０、第２壁１２０）に沿って配置される遮断部３００を備え、第２加熱部２２０から第３領域１９０への熱を遮断することにより、第２加熱部２２０の熱が第３領域１９０に影響を与えることを防止することができる。これにより、本実施形態では、第３領域１９０の温度を大気温度に維持することができるため、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことができる。
【０１１１】
〔第６実施形態〕
本実施形態の物質増幅装置６は、第４実施形態の物質増幅装置４に新たに３つの押圧部４００を設けたことが異なる。また、本実施形態の反応容器１００Ｂは、第４実施形態の反応容器１００と異なっている。また、本実施形態の物質増幅装置６は駆動機構を備えていない。
【０１１２】
図８Ａ〜図８Ｄは、本実施形態に係る物質増幅装置６の反応容器１００Ｂ、加熱部２００、押圧部４００の動作を示す断面図である。詳細には、図８Ａは、第１領域１７０に反応液１５０が移動した状態を示す図である。図８Ｂは、第１領域１７０の反応液１５０を第３領域１９０に移動させる状態を示す図である。図８Ｃは、第３領域１９０の反応液１５０を第２領域１８０に移動させる状態を示す図である。図８Ｄは、第２領域１８０の反応液１５０を第１領域１７０に移動させる状態を示す図である。
【０１１３】
本実施形態の反応容器１００Ｂは、第１壁１１０Ｂと第２壁１２０Ｂとで構成されている。反応容器１００Ｂは、上述した反応容器１００の第３壁１３０の機能を第１壁１１０Ｂに持たせて第２壁１２０Ｂとで封止する袋状に形成されている。また、本実施形態の反応容器１００Ｂは可撓性を有している。なお、本実施形態の反応容器１００Ｂは、上述した反応容器１００と外観上は略同様に構成されている。
【０１１４】
図８Ａに示すように、本実施形態の加熱部２００は、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０、第３加熱部２３０を備えている。しかし、本実施形態では、第４実施形態の加熱部２００と異なり、一対ではなく１つの熱印加部（第１熱印加部２１１、第２熱印加部２２１、第３熱印加部２３１）でそれぞれ構成され、第２壁１２０Ｂと接触する。
【０１１５】
押圧部４００は、第１壁１１０Ｂに配置され、第１領域１７０に対応させて第１押圧部４１０、第２領域１８０に対応させて第２押圧部４２０、第３領域１９０に対応させて第３押圧部４３０が配置されている。
【０１１６】
また、物質増幅装置６は、押圧部４００を初期位置と押圧位置とにそれぞれ移動させる移動機構（図示省略）を備えている。移動機構は、制御部の制御により、第１押圧部４１０、第２押圧部４２０、および第３押圧部４３０を、初期位置として第１壁１１０Ｂの外壁に接する位置と、押圧位置として第１壁１１０Ｂを押圧して第１内壁１１０Ｂａを第２内壁１２０Ｂａに密着させる位置との２つの位置に移動させる。
【０１１７】
物質増幅装置６を用いてＰＣＲを行う場合の動作に関して説明する。
最初に、反応容器１００を装着部に装着した場合、押圧部４００は全て初期位置に位置している（図８Ｂに示す状態と同様）。そして移動機構は、第３押圧部４３０、第２押圧部４２０の順番に押圧位置に移動させる（図８Ｃ、図８Ｄに示す状態と同様）ことで、第３領域１９０に位置している反応液１５０を、図８Ａに示すように、第１領域１７０の位置に移動させる。
【０１１８】
次に、加熱部２００は、第１加熱部２１０を第１温度、第２加熱部２２０を第２温度、第３加熱部２３０を第３温度にそれぞれ加熱させる。従って、第１領域１７０に位置する反応液１５０は、第１温度で加熱されることにより、熱変性が行われる。
【０１１９】
次に、図８Ｂに示すように、移動機構は、第２押圧部４２０、第３押圧部４３０を略同時に押圧位置から初期位置に移動させる。これにより、反応液１５０は、重力の影響もあり、第１領域１７０から第２領域１８０を通過して第３領域１９０に移動する。反応液１５０は、第１温度近くに加熱されていた状態から第３温度による加熱の状態に変化することで、迅速に温度を低下させる。
【０１２０】
次に、図８Ｃに示すように、移動機構は、第３押圧部４３０を初期位置から押圧位置に移動させる。これにより、反応液１５０は第３領域１９０から第２領域１８０に移動し、第２温度により加熱される状態となる。この状態で、反応液１５０は、アニーリングに必要な温度となっている場合には、アニーリングが行われる。次に、図８Ｄに示すように、移動機構は、第２押圧部４２０を初期位置から押圧位置に移動させる。これにより、反応液１５０は第２領域１８０から第１領域１７０に移動し、第１温度により加熱される状態となる。この第２領域１８０から第１領域１７０に移動する際にアニーリング・伸長反応が行われる。
【０１２１】
上述した実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を奏する他、以下の効果が得られる。
（１）本実施形態の物質増幅装置６によれば、押圧部４００（第１押圧部４１０、第２押圧部４２０、および第３押圧部４３０）を備えて反応容器１００Ｂを押圧して第１内壁１１０Ｂａを第２内壁１２０Ｂａに密着させることにより、反応液１５０を第１領域１７０、第２領域１８０、および第３領域１９０の間で移動させることができる。これにより、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を迅速に行うことが可能な物質増幅装置６を実現する事ができる。また、駆動機構が反応容器１００Ｂを回動させて第１配置と第２配置とに切り換える必要が無く、熱変性、アニーリング・伸長反応を行わせることができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
（１）上記第４実施形態では、第１実施形態の加熱部２００に、新たな第３加熱部２３０を備え、第３領域１９０に配置している。しかし、この構成を第２実施形態の加熱部２００や第３実施形態の加熱部２００の第３加熱部２３０として適用することでもよい。
【０１２４】
（２）上記第６実施形態では、第４実施形態の加熱部２００に相対させて押圧部４００を配置している。しかし、これに限られず、第２実施形態の加熱部２００に第３加熱部２３０を追加し、加熱部２００に相対させて本実施形態と同様な構成で、押圧部４００を配置してもよい。
【０１２５】
（３）上記第５実施形態では、第２加熱部２２０の熱が第３領域１９０に影響しないように、遮断部３００を配置している。しかし、この遮断部３００を第２実施形態や第３実施形態での第３領域１９０に配置することでもよい。この構成にした場合、第１加熱部２１０や第２加熱部２２０の熱が第３領域１９０に影響を与えることを防止することができる。これにより、反応液１５０の温度を、熱変性が行われる温度からアニーリング・伸長反応が行われる温度に変化させる際、温度変化を更に迅速に行うことができる。
【０１２６】
（４）上記第６実施形態では、熱印加部（第１熱印加部２１１、第２熱印加部２２１、第３熱印加部２３１）に相対させて押圧部４００（第１押圧部４１０、第２押圧部４２０、第３押圧部４３０）を配置している。なお、押圧部４００は加熱部２００としての機能は有していない。従って、押圧部４００も加熱部２００としての機能を備えてもよい。言い換えると、一対の第１熱印加部２１１、第２熱印加部２２１、第３熱印加部２３１の一方の熱印加部を初期位置と押圧位置とに移動可能として押圧部４００としての機能を持たせることでもよい。
【０１２７】
（５）上記第４実施形態では、第３加熱部２３０（第３熱印加部２３１）を第３領域１９０に配置している。第３熱印加部２３１はヒーターで発生した熱により温められる部材である。しかし、第３加熱部２３０として、ヒートシンクを用いて、放熱性能を向上させることにより反応液１５０の温度を冷却してもよい。また、第３加熱部２３０としてペルチェ素子を用いて反応液１５０の温度を冷却してもよい。また、この構成を第２実施形態の加熱部２００や第３実施形態の加熱部２００の第３加熱部２３０として適用することでもよい。
【０１２８】
（６）上記第１実施形態では、第１加熱部２１０、第２加熱部２２０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実施形態から第６実施形態でも同様となる。
【０１２９】
（７）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、相対する内壁を第１内壁、第２内壁とすることでよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１〜６…物質増幅装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ…反応容器、１１０，１１０Ａ，１００Ｂ…第１壁、１１０ａ，１１０Ａａ，１１０Ｂａ…第１内壁、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…第２壁、１２０ａ，１２０Ａａ，１２０Ｂａ…第２内壁、１３０，１３０Ａ…第３壁、１４０…屈曲部、１５０…反応液、１６０，１６０Ａ…流路、１６１…第１流路、１６２…第２流路、１７０…第１領域、１８０…第２領域、２００…加熱部、２１０…第１加熱部、２２０…第２加熱部、２３０…第３加熱部、２１１…第１熱印加部、２２１…第２熱印加部、２３１…第３熱印加部、３００…遮断部、４００…押圧部、４１０…第１押圧部、４２０…第２押圧部、４３０…第３押圧部、Ａ…回動軸。
【図１Ａ】
2018029514.tif 000003
【図１Ｂ】
2018029514.tif 000004
【図２Ａ】
2018029514.tif 000005
【図２Ｂ】
2018029514.tif 000006
【図２Ｃ】
2018029514.tif 000007
【図２Ｄ】
2018029514.tif 000008
【図３Ａ】
2018029514.tif 000009
【図３Ｂ】
2018029514.tif 000010
【図３Ｃ】
2018029514.tif 000011
【図３Ｄ】
2018029514.tif 000012
【図４Ａ】
2018029514.tif 000013
【図４Ｂ】
2018029514.tif 000014
【図４Ｃ】
2018029514.tif 000015
【図５Ａ】
2018029514.tif 000016
【図５Ｂ】
2018029514.tif 000017
【図５Ｃ】
2018029514.tif 000018
【図５Ｄ】
2018029514.tif 000019
【図５Ｅ】
2018029514.tif 000020
【図５Ｆ】
2018029514.tif 000021
【図５Ｇ】
2018029514.tif 000022
【図５Ｈ】
2018029514.tif 000023
【図５Ｉ】
2018029514.tif 000024
【図６】
2018029514.tif 000025
【図７Ａ】
2018029514.tif 000026
【図７Ｂ】
2018029514.tif 000027
【図８Ａ】
2018029514.tif 000028
【図８Ｂ】
2018029514.tif 000029
【図８Ｃ】
2018029514.tif 000030
【図８Ｄ】
2018029514.tif 000031