(57)【要約】      （修正有）【課題】核酸の増幅を高速に行うことのできる熱サイクル装置、反応容器及び核酸増幅反応方法の提供。【解決手段】第１内壁面１１３と、第２内壁面１１４との間に形成され、第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路１１０を含み、第１内壁面と第２内壁面との間の距離は、反応液１１５が第１内壁面と第２内壁面の両方に接触する距離で、長手方向に直交する流路の断面において、第１内壁面に平行な方向の長さが、第１内壁面と第２内壁面との間の長さの５倍以上の形状の断面を有し、流路内に、反応液と、気体１３０と、オイルと、が配置された、反応容器１００を装着可能な装着部と、第１加熱部と、第２加熱部と、反応液を移動させる移動機構と、を含み、オイルの量は、流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上で、流路内に配置される反応液の体積と、オイルの体積と、の合計が、流路の容積の５０％以下である、熱サイクル装置。【選択図】図４Ｂ
2018011566.tif 000002
【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、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有し、前記流路内に、前記反応液と、気体と、オイルと、が配置された、核酸増幅反応用の反応容器を装着可能な装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記反応容器の第１領域を加熱する第１加熱部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記反応容器の第１領域とは異なる第２領域を加熱する第２加熱部と、
前記反応液を、前記第１領域と前記第２領域との間で移動させる移動機構と、
を含み、
前記オイルの量は、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であり、
前記流路内に配置される前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である、熱サイクル装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記反応容器は、ポリプロピレンを含む、熱サイクル装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記オイルの６０℃における動粘度は、２０センチストークス以下である、熱サイクル装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記オイルの２０℃における飽和蒸気圧と、１００℃における飽和蒸気圧の差が、０．９９ａｔｍ以下である、熱サイクル装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記オイルは、シリコーンオイル、パラフィンオイル、ミネラルオイル、及び、それらの誘導体、並びに、それらの変性体の少なくとも一種を含む、熱サイクル装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記オイルは、波長３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光を透過する、熱サイクル装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項において、
前記オイルの２５℃における比重は、０．７５以上１以下である、熱サイクル装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項において、
前記移動機構は、前記装着部、前記第１領域及び前記第２領域の配置を、第１配置と、第２配置との間で切換える駆動機構を含み、
前記第１配置は、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記第１領域が、前記第２領域よりも重力の作用する方向に対して下となる配置であり、
前記第２配置は、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記第２領域が、前記第１領域よりも重力の作用する方向に対して下となる配置である、熱サイクル装置。
【請求項９】
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、
前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、
前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有し、
前記流路内に、前記反応液と、オイルと、が配置された場合に、
前記オイルの量は、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であり、
前記流路内に配置される、前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である、核酸増幅反応用の反応容器。
【請求項１０】
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、
前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、
前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有する、反応容器の、前記流路内に、前記反応液と、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上の体積のオイルと、を配置する工程と、
前記反応容器の第１領域を第１温度に加熱する工程と、
前記反応容器の第２領域を第１温度とは異なる第２温度に加熱する工程と、
前記反応液を前記流路内で移動させて、前記第１領域から前記第２領域に移動させる工程と、
前記反応液を前記流路内で移動させて、前記第２領域から前記第１領域に移動させる工程と、
を含み、
前記流路内に配置される、前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である、核酸増幅反応方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクル装置、反応容器及び核酸増幅反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で核酸を増幅させる方法として、円筒状の反応容器中にオイルと少量の反応液を投入し、当該容器の一端を高温、他端を低温に維持し、容器を回転させて、その一端が鉛直方向下となるようにして高温のオイル中に反応液を位置させる状態と、他端が鉛直方向下となるようにして低温のオイル中に反応液を位置させる状態とを交互に切換えることにより、反応液の温度に熱サイクルを高速で発生させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、容器内を反応液が往動する熱サイクル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記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１５２０８号公報
【特許文献２】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】
上記特許文献１に記載されている反応液を重力の作用で移動させる昇降式のＰＣＲ装置では、円筒状の反応容器を用いており、反応容器内の流路の断面形状は、円形となっている。そして、反応液の液滴の直径が反応容器の流路の直径に比して小さくすることにより、液滴の移動を実現している。
【０００６】
ところが、このような構成では、液滴と流路の壁面との接触が、点接触や線接触となり、液滴が流路の壁面と接触する面積が小さい。そのため、壁面から直接液滴に対して熱を与える場合の熱伝導の効率は必ずしも良好ではなかった。すなわち、上記文献の技術では、反応装置のヒーターによって加熱された容器の側壁の熱は、オイルを介して液滴に伝導させることが主となり、容器の側壁から直接液滴に伝導させるための、側壁と液滴との接触面積が不十分であった。
【０００７】
一方、特許文献１及び特許文献２の容器では、いずれも容器内がオイルで満たされ、オイルにＰＣＲのための温度勾配が形成されている。そして、反応液をオイル中で移動させることにより熱サイクルが行われる。
【０００８】
しかし、オイル中で反応液を移動させる場合にはオイルの流動を伴い、オイルが一定の粘性を有しているため、オイルの流動抵抗が生じる。また、例えば、反応液の体積が大きくなると、反応液の移動がオイルの存在によって妨げられ、反応液の移動を高速に行うことができなくなる場合があった。そのため、核酸増幅反応の高速化という点では必ずしも十分ではなかった。
【０００９】
本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、核酸の増幅を高速に行うことのできる熱サイクル装置、反応容器及び核酸増幅反応方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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為されたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【００１１】
本発明に係る熱サイクル装置の一態様は、
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有し、前記流路内に、前記反応液と、気体と、オイルと、が配置された、核酸増幅反応用の反応容器を装着可能な装着部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記反応容器の第１領域を加熱する第１加熱部と、
前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記反応容器の第１領域とは異なる第２領域を加熱する第２加熱部と、
前記反応液を、前記第１領域と前記第２領域との間で移動させる移動機構と、
を含み、
前記オイルの量は、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であり、
前記流路内に配置される前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である。
【００１２】
このような熱サイクル装置によれば、反応容器に反応液が導入された場合に、反応液が、第１内壁面及び第２内壁面の両者に接触し、当該接触が面接触となる。そして、長手方向に直交する流路の断面において、第１内壁面に平行な方向の長さは、第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離の５倍以上である断面を有することで、当該接触面積を大きくすることができる。そのため、大量のオイルを介することなく反応液と内壁面との熱交換を良好とすることができる。
【００１３】
しかも、反応容器には、反応液の他に、流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であって、反応液の体積との合計が、流路の容積の５０％以下となるように、オイルが配置される。そのため、一つは反応液と大気等の気体との大きい比重差によって、例えば、重力を利用して反応液を移動させる場合に、反応液の移動（落下）が高速である。さらに、一つはオイルが反応容器と反応液との間に存在しやすいため、係るオイルが反応液の移動のための抵抗を小さくする作用、あるいは潤滑作用により、反応液が変形しつつ、移動する際の抵抗を低減することができる。
【００１４】
これらのことから、本発明に係る熱サイクル装置は、反応液を所定の温度により早く到達させることができる。これにより、核酸の増幅を非常に高速に行うことができる。
さらに、反応液及びオイル以外（例えば、大気等の気体）の体積が、前記流路の容積の５０％以上を占めることになるため、このような熱サイクル装置によれば、例えば、反応容器の半分ずつを互いに異なる温度に設定しても、反応液の全体を、それぞれの温度に到達させやすい。
【００１５】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応容器は、ポリプロピレンを含んでもよい。
【００１６】
このような熱サイクル装置によれば、反応容器を透明にしやすく、また、反応容器を使い捨てにした場合でも、反応容器を安価に入手することができる。
【００１７】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記オイルの６０℃における動粘度は、２０センチストークス以下であってもよい。
【００１８】
このような熱サイクル装置によれば、より反応液の移動を高速化することができる。
【００１９】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記オイルの２０℃における飽和蒸気圧と、１００℃における飽和蒸気圧の差が、０．９９ａｔｍ以下であってもよい。
【００２０】
このような熱サイクル装置によれば、反応容器から液体や気体が漏れにくく、安定して良好な熱サイクルを行うことができる。
【００２１】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記オイルは、シリコーンオイル、パラフィンオイル、ミネラルオイル、及び、それらの誘導体、並びに、それらの変性体の少なくとも一種を含んでもよい。
【００２２】
このような熱サイクル装置によれば、反応液に対してさらに安定した熱サイクルを施すことができる。
【００２３】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記オイルは、波長３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光を透過してもよい。
【００２４】
このような熱サイクル装置によれば、反応液に、蛍光プローブ等が含まれた場合に、外部から入射する励起光やプローブが発する蛍光を、オイルによって遮蔽しにくく、例えばリアルタイムＰＣＲをより容易に行うことができる。
【００２５】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記オイルの２５℃における比重は、０．７５以上１以下であってもよい。
【００２６】
このような熱サイクル装置によれば、反応液が水系である場合に、オイルの比重が、反応液と同程度かそれ以下であるため、反応液の移動をさらに高速化しやすい。
【００２７】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記移動機構は、前記装着部、前記第１領域及び前記第２領域の配置を、第１配置と、第２配置との間で切換える駆動機構を含み、
前記第１配置は、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記第１領域が、前記第２領域よりも重力の作用する方向に対して下となる配置であり、
前記第２配置は、前記装着部に前記反応容器を装着した場合に、前記第２領域が、前記第１領域よりも重力の作用する方向に対して下となる配置であってもよい。
【００２８】
このような熱サイクル装置によれば、高速に核酸を増幅することができる。
【００２９】
本発明に係る反応容器の一態様は、核酸増幅反応用の反応容器であって、
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、
前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、
前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有し、
前記流路内に、前記反応液と、オイルと、が配置された場合に、
前記オイルの量は、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であり、
前記流路内に配置される、前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である。
【００３０】
このような反応容器によれば、反応容器に反応液が導入された場合に、反応液が、第１内壁面及び第２内壁面の両者に接触し、当該接触が面接触となる。そして、長手方向に直交する流路の断面において、第１内壁面に平行な方向の長さは、第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離の５倍以上である断面を有することで、当該接触面積を大きくすることができる。そのため、大量のオイルを介することなく反応液と内壁面との熱交換を良好とすることができる。
【００３１】
しかも、このような反応容器には、反応液の他に、流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であって、反応液の体積との合計が、流路の容積の５０％以下となるように、オイルが配置される。そのため、一つは反応液と大気等の気体との大きい比重差によって、例えば、重力を利用して反応液を移動させる場合に、反応液の移動（落下）が高速である。さらに、一つはオイルが反応容器と反応液との間に存在しやすいため、係るオイルが反応液の移動のための抵抗を小さくする作用、あるいは潤滑作用により、反応液が変形しつつ、移動する際の抵抗を低減することができる。
【００３２】
これらのことから、本発明に係る核酸増幅反応用の反応容器は、反応液を所定の温度により早く到達させることができる。これにより、核酸の増幅を非常に高速に行うことができる。
【００３３】
本発明に係る反応容器において、
前記反応液と、気体と、オイルと、が配置された場合に、
前記気体の体積が、前記流路の容積の５０％以上を占めてもよい。
【００３４】
このような反応容器によれば、例えば、容器の半分ずつを互いに異なる温度に設定しても、反応液の全体を、それぞれの温度に到達させやすい。
【００３５】
本発明に係る核酸増幅反応方法の一態様は、
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成され、前記第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する流路を含み、
前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離は、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距離であり、
前記長手方向に直交する前記流路の断面において、前記第１内壁面に平行な方向の長さが、前記第１内壁面と前記第２内壁面との間の長さの５倍以上である形状の断面を有する、反応容器の、前記流路内に、前記反応液と、前記流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上の体積のオイルと、を配置する工程と、
前記反応容器の第１領域を第１温度に加熱する工程と、
前記反応容器の第２領域を第１温度とは異なる第２温度に加熱する工程と、
前記反応液を前記流路内で移動させて、前記第１領域から前記第２領域に移動させる工程と、
前記反応液を前記流路内で移動させて、前記第２領域から前記第１領域に移動させる工程と、
を含み、
前記流路内に配置される、前記反応液の体積と、前記オイルの体積と、の合計が、前記流路の容積の５０％以下である。
【００３６】
このような核酸増幅反応方法によれば、反応容器に反応液が導入された場合に、反応液が、第１内壁面及び第２内壁面の両者に接触し、当該接触が面接触となる。そして、長手方向に直交する流路の断面において、第１内壁面に平行な方向の長さは、第１内壁面と前記第２内壁面との間の距離の５倍以上である断面を有することで、当該接触面積を大きくすることができる。そのため、大量のオイルを介することなく反応液と内壁面との熱交換を良好とすることができる。
【００３７】
しかも、反応容器には、反応液の他に、流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であって、反応液の体積との合計が、流路の容積の５０％以下となるように、オイルが配置される。そのため、一つは反応液と大気等の気体との大きい比重差によって、例えば、重力を利用して反応液を移動させる場合に、反応液の移動（落下）が高速である。さらに、一つはオイルが反応容器と反応液との間に存在しやすいため、係るオイルが反応液の移動のための抵抗を小さくする作用、あるいは潤滑作用により、反応液が変形しつつ、移動する際の抵抗を低減することができる。
【００３８】
これらのことから、本発明に係る核酸増幅反応方法によれば、反応液を所定の温度により早く到達させ、高速な熱サイクルを行うことができる。これにより、核酸の増幅を非常に高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】実施形態に係る熱サイクル装置の蓋を閉じた状態を模式的に示す斜視図。
【図１Ｂ】実施形態に係る熱サイクル装置の蓋を開けた状態を模式的に示す斜視図。
【図２】実施形態に係る熱サイクル装置における本体の分解斜視図。
【図３Ａ】実施形態に係る熱サイクル装置における本体の、図１ＡのＡ−Ａ線における断面の模式図であって、第１配置を示す。
【図３Ｂ】実施形態に係る熱サイクル装置における本体の、図１ＡのＡ−Ａ線における断面の模式図であって、第２配置を示す。
【図４Ａ】実施形態に係る反応容器の対向する第１内壁面及び第２内壁面に対して平行な面で切断した断面の模式図。
【図４Ｂ】実施形態に係る反応容器の第１内壁面及び第２内壁面に対して直交する面で切断した断面の模式図。
【図５】実施形態に係る熱サイクル装置を用いた処理を表すフローチャート。
【図６Ａ】変形例に係る熱サイクル装置の蓋を閉じた状態を模式的に示す斜視図。
【図６Ｂ】変形例に係る熱サイクル装置の蓋を閉じた状態を模式的に示す斜視図。
【図７】変形例に係る熱サイクル装置における本体の、図６ＡのＢ−Ｂ線における断面の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【００４１】
１．熱サイクル装置
１．１．熱サイクル装置の構成
図１Ａ及び図１Ｂは、実施形態に係る熱サイクル装置１の斜視図である。図１Ａは熱サイクル装置１の蓋５０を閉じた状態、図１Ｂは熱サイクル装置１の蓋５０を開けた状態であり、装着部１１に後述する反応容器が幾つか装着された状態を表す。図２は、実施形態に係る熱サイクル装置１における本体１０の分解斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態に係る熱サイクル装置における本体１０の、図１ＡのＡ−Ａ線における断面の模式図である。図１Ａないし図３Ｂ中、反応容器１００については、後述の第１態様の反応容器１００が例示してある。
【００４２】
本実施形態に係る熱サイクル装置１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本体１０及び駆動機構２０を含む。また、図２に示すように、本体１０は、装着部１１、第１加熱部１２（加熱部に相当）及び第２加熱部１３を含む。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。本実施形態の本体１０においては、第１加熱部１２が底板１７の側、第２加熱部１３が蓋５０の側に配置されている。本実施形態の本体１０においては、第１加熱部１２、第２加熱部１３、及びスペーサー１４はフランジ１６、底板１７及び固定板１９に固定されている。
【００４３】
装着部１１は、後述する反応容器１００を装着する構造である。図１Ｂ及び図２に示すように、本実施形態の装着部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り、第１加熱部１２（加熱部）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。装着部１１の数は、１個であってもよいし、複数であってもよく、図１Ｂの例では、８個の装着部１１が本体１０に設けられている。
【００４４】
本実施形態の熱サイクル装置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、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、後述する反応容器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底板１７であり、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、反応容器１００を底板１７に接触する位置まで差し込むことで、第１加熱部１２及び第２加熱部１３に対して反応容器１００を所定の位置に保持できる。
【００４５】
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、後述する反応容器１００の第１領域１１１を第１温度に加熱する。図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、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。
【００４６】
第１加熱部１２は、熱を発生させる機構と、発生した熱を反応容器１００に伝える部材とを含んでもよい。図２に示す例では、第１加熱部１２は第１ヒーター１２ａ及び第１ヒートブロック１２ｂを含む。本実施形態においては、第１ヒーター１２ａはカートリッジヒーターであり、導線１５によって図示しない外部電源に接続されている。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。第１ヒートブロック１２ｂは、第１ヒーター１２ａから発生した熱を反応容器１００に伝える部材である。本実施形態においてはアルミニウム製のブロックである。
【００４７】
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をカートリッジヒーターとすることで、第１加熱部１２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。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、第１ヒートブロック１２ｂ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。
【００４８】
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によって反応容器１００を加熱した場合に、第１加熱部１２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。
【００４９】
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温度とは異なる第２温度に加熱する。図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、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。図２に示すように、第２加熱部１３は、第２ヒーター１３ａ及び第２ヒートブロック１３ｂを含む。第２加熱部１３は、加熱する反応容器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。
【００５０】
本実施形態においては、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する制御部によって制御される。第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度は、反応容器１００が所定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温度に、第２加熱部１３を第２温度に制御することで、反応容器１００の第１領域１１１を第１温度に、第２領域１１２を第２温度に加熱できる。本実施形態における温度センサーは熱電対である。
【００５１】
駆動機構２０は、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を駆動する機構である。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とが接続されている。本実施形態における駆動軸は、装着部１１の長手方向に対して垂直に設けられており、モーターを動作させると駆動軸を回転の軸として本体１０が回転される。
【００５２】
本実施形態の熱サイクル装置１は、図示しない制御部を含む。制御部は、後述する第１温度、第２温度、第１時間、第２時間、及び熱サイクルのサイクル数などのうち、少なくとも１つを制御する。制御部が第１時間又は第２時間を制御する場合には、制御部は駆動機構２０の動作を制御することによって、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３が所定の配置に保持される時間を制御する。制御部は、制御する項目ごとに異なる機構を設けても、全項目を一括して制御するものであってもよい。
【００５３】
本実施形態の熱サイクル装置１における制御部は電子制御であり、上記項目を全て制御する。本実施形態の制御部は図示しないＣＰＵ等のプロセッサー、及び、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を含む。記憶装置には上記各項目を制御するための各種プログラム、データ等が記憶されている。また、記憶装置は各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【００５４】
本実施形態の本体１０は、図２、図３Ａ及び図３Ｂの例に示すように、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。本実施形態のスペーサー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、後述する反応容器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。
【００５５】
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３Ａ及び図３Ｂの例においては、装着部１１はスペーサー１４を貫通している。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。
【００５６】
本実施形態の本体１０は、固定板１９を含む。固定板１９は、装着部１１、第１加熱部１２及び第２加熱部１３を保持する部材である。図１Ｂ及び図２に示す例においては、２枚の固定板１９がフランジ１６に嵌め合わされており、第１加熱部１２、第２加熱部１３及び底板１７が固定されている。固定板１９によって本体１０の構造がより強固になるので、本体１０が破損しにくくなる。
【００５７】
本実施形態の熱サイクル装置１は、蓋５０を含む。図１Ａ、図３Ａ及び図３Ｂの例では、装着部１１は蓋５０によって覆われている。蓋５０によって装着部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、本体１０から外部への放熱を抑制できるので、本体１０内の温度を安定させることができる。蓋５０は、固定部５１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５１は磁石である。図１Ｂ及び図２の例に示すように、本体１０の蓋５０の接触する面には磁石が設けられている。図１Ｂ及び図２には示されていないが、蓋５０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５０で装着部１１を覆うと、磁力によって蓋５０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５０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５０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。
【００５８】
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。本実施形態においては、図２に示すように、２個のフランジ１６、底板１７、２枚の固定板１９、及び蓋５０によって、本体１０内部の空間が密閉される。
【００５９】
固定板１９、底板１７、蓋５０、フランジ１６は断熱材を用いて形成されることが好ましい。これにより、本体１０から外部への放熱をさらに抑制できるので、本体１０内の温度をより安定させることができる。
【００６０】
２．反応容器
本実施形態に係る反応容器は、核酸増幅反応用の反応容器であって、長手方向を有する流路を含む。係る流路は、第１内壁面と、第１内壁面に対向する第２内壁面と、の間に形成されている。そして、流路は、第１内壁面に垂直な方向から見た場合に、長手方向を有する。
【００６１】
本実施形態に係る反応容器は、反応液が導入された場合に、反応液が、流路を形成する第１内壁面と第２内壁面の両方に接触する距離であり、長手方向に直交する流路の断面において、第１内壁面に平行な方向の長さが、第１内壁面と第２内壁面との間の距離の５倍以上である断面を有する。また、本実施形態に係る反応容器は、係る流路内に、反応液と気体とが配置されることができる。
【００６２】
また、本実施形態の反応容器は、反応液、及び、流路の内面の面積に対して、０．００５μＬ／ｍｍ２以上であって、反応液の体積との合計が、流路の容積の５０％以下となるように、オイルが配置された状態で使用されることができる。また、本実施形態の反応容器は、流路内に、反応液と、気体と、反応液の体積の０．１倍以上３倍以下の体積のオイルと、が配置された状態で使用されることもできる。
【００６３】
なお、本明細書において、「反応液が内壁面に接触する」との表現は、反応液が直接内壁面に接触する場合と、反応液がオイルを介して接触する場合とを含む。後者の場合のオイルは、反応液と内壁面とにより圧縮される状態となるため、薄膜状の形状となる場合がある。
【００６４】
以下、本実施形態に係る反応容器の例として、反応容器１００を例として説明した後、反応液、オイルについて説明する。
【００６５】
２．１．反応容器の構成
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態に係る反応容器１００の断面の模式図である。図４Ａは反応容器１００の対向する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して平行かつ長手方向に沿う面で切った断面の模式図であり、図４Ｂは反応容器１００の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して直交し、かつ長手方向に沿う面で切った断面の模式図である。
【００６６】
図４Ａ及び図４Ｂに例示するように、第１態様に係る反応容器１００は流路１１０及び蓋体１２０を含む。流路１１０は、第１内壁面１１３と、第１内壁面１１３に対向する第２内壁面１１４と、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４をつなぐ第３内壁面１１５と、を含む壁面によって区画されている。そして、流路１１０の長手方向は、第１内壁面１１３（及び第２内壁面１１４）に沿う方向となっており、図４Ａに示すように、第１内壁面１１３に直交する方向から見た場合に、流路１１０の幅ｃよりも長く延びた方向であり、開放した一端と閉じた他端（底部１１７側）をむすぶ方向である。
【００６７】
また流路１１０を区画する第３内壁面１１５は、長手方向に延びた平行な一対の壁面と、底部１１７によって形成される底面を含んでいる。また、流路１１０の開放された一端側は、蓋体１２０が装着されて封止されることにより、蓋体１２０の表面によって区画される。なお、本実施形態の反応容器１００では、第３内壁面１１５を有する形状となっているが、第３内壁面１１５が存在しない形状とすることも可能である。例えば、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４をつなぐ形態として、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４を形成する第１壁１１８及び第２壁１１９を、熱融着すると、第３内壁面１１５が存在しない形状であって、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４がつながれた形状とすることができる。このような形態は、例えば、ラミネート加工やパウチ加工の手法により形成できる。
【００６８】
流路１１０には、少なくとも核酸増幅反応を行う反応液（以下、単に「反応液１４０」ともいう。）及び気体１３０が導入され、蓋体１２０によって封止されている。また、流路１１０には、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（図示せず）が導入される。係る反応液１４０とは混和しない液体は、オイルであり、その詳細は後述する。ただし、この場合であっても流路１１０には気体１３０が存在するように各液体の量が適宜に調節される。
【００６９】
反応容器１００の形状は扁平状であり、長手方向（図４Ａ及び図４Ｂにおける上下方向であって、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に平行な方向）を有する。流路１１０の長手方向は、熱サイクル装置の起動中に反応液１４０（反応液）が移動する方向である。
【００７０】
反応容器１００は蓋体１２０で封止されている。反応容器１００では、容器内部に入れた反応液１４０の液滴が容器の底部１１７において底部の中央に位置しやすいように、反応容器１００の底部１１７の中央が外部に向かって突出する形状となっている。
【００７１】
第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４は互いに対向する平面である。第１内壁面１１３と第２内壁面１１４の間の距離（図４Ｂにおいて示す幅ａ）は、反応容器１００に注入された反応液１４０の１つの液滴が第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の両方に同時に接触する距離である。なお、反応液１４０が第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の両方に同時に接触する状態において、反応液１４０は、第３内壁面１１５には接しても接しなくてもよい。
【００７２】
流路１１０の長手方向に直交する面で切った流路１１０の断面の形状について説明する。本実施形態の反応容器１００では、長手方向に直交する面で切った流路１１０の断面は、底部１１７以外の部分において略長方形の形状となっている。そして、係る断面の第１内壁面１１３（第２内壁面１１４）に平行な方向の長さは、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離の５倍以上となっている。すなわち、図４Ａにおける幅ｃは、図４Ｂにおける幅ａの５倍以上である。
【００７３】
係る断面の形状はアスペクト比（扁平率）で規定することができる。本明細書では、アスペクト比とは、長手方向を有する形状において、長手方向（長軸）の大きさを、長手方向に直交する方向（短手方向）（短軸）の大きさで除した値とする。この場合、上述の流路１１０の長手方向に直交する面で切った流路１１０の断面のアスペクト比（ｃ／ａ）は５以上であると言い換えることができる。なお、この例では、幅ｃは、図４Ａの例では、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４とを連絡する第３内壁面１１５間の距離である。
【００７４】
長手方向に直交する面で切った流路１１０の断面の第１内壁面１１３に平行な方向の長さは、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離の６倍以上が好ましく、より好ましくは７倍以上、さらに好ましくは８倍以上である。言い換えると、流路１１０の長手方向に直交する面で切った流路１１０の断面のアスペクト比は、６以上が好ましく、より好ましくは７以上、さらに好ましくは８以上である。
【００７５】
流路１１０がこのような扁平な形状を有することにより、反応液１４０がより少ない量でも第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の両方に同時に接触することができる。
【００７６】
反応液１４０及び気体１３０が流路１１０内に導入される体積は、気体１３０の体積が流路１１０の容積の５０％以上を占める限り、特に限定されない。このようにすれば、２つの異なる温度領域のどちらか一方に、反応液１４０を配置することができる。導入される反応液１４０及びオイルの合計の体積は、流路１１０の容積の５０％以下、好ましくは４５％以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下である。また、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４の間の距離（図４Ｂにおいて示す幅ａ）に依存するが、反応液１４０は、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の両方に同時に接触する体積が導入されれば十分であり、例えば、導入される反応液１４０の体積は、流路１１０の容積の５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上である。
【００７７】
一方、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離（幅ａ）は、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
【００７８】
反応液１４０が第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の両方に同時に接触する状態は、反応液１４０の体積と、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離とを適宜に調節することによって得ることができる。また、流路１１０中に気体１３０が５０％以上存在する状態は、流路１１０中に反応液１４０及びオイルと気体１３０のみが導入される場合、例えば、反応容器１００の実用的な大きさを考慮して設計することができる。このように、本実施形態の反応容器１００の大きさ及び流路１１０の形状は、導入される反応液１４０の体積を考慮して適宜に設計され得る。
【００７９】
流路１１０に導入される反応液１４０の体積は、上記条件を満たすように流路１１０の形状が設計される限り、特に限定されない。流路１１０に導入される反応液１４０の体積は、例えば、１μＬ以上１００μＬ以下、好ましくは５μＬ以上５０μＬ以下、より好ましくは１０μＬ以上４０μＬ以下、さらに好ましくは２０μＬ以上３０μＬ以下である。この範囲の体積であれば、反応液１４０中の核酸を増幅することが容易である。
【００８０】
流路１１０には、反応液１４０とオイルとが導入されるが、本実施形態の反応容器１００に導入されるオイルの量は、反応容器１００の内壁面を十分に濡らすことができる量であり、その典型的な量は、反応容器１００の流路１１０の表面積に依存する。オイルの量としては、流路１１０の単位面積当たりの体積（流路１１０の内面の面積に対する体積）として、０．００５μＬ／ｍｍ２以上、好ましくは０．０１μＬ／ｍｍ２以上、より好ましくは０．０２μＬ／ｍｍ２以上である。このような体積のオイルが導入されれば、反応液１４０の移動を非常に円滑に行うことができる。
また、流路１１０内に配置される反応液の体積と、オイルの体積と、の合計は、流路１１０の容積の５０％以下、好ましくは４５％以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３５％以下である。すなわち、反応液とオイルとが反応容器１００内に配置された際に、反応液及びオイル以外の部分の体積が流路１１０の容積の５０％未満である。
ここで、反応液及びオイルが、反応に係る第１温度に制御された第１領域と第２温度に制御された第２領域とを往復することを考える（後述の核酸増幅反応方法の項も参照。）。その際に、一方の領域で反応液が温度変化をしている間に、他方の領域からの熱が反応液に対して伝導しにくいことがより好ましい。例えば、第１温度に制御された第１領域に反応液及びオイルが存在している間には、第２温度に制御された第２領域から反応液及びオイルに熱が伝わらないことが望ましい。
したがって、流路１１０内に配置される反応液の体積と、オイルの体積と、の合計を、流路１１０の容積の５０％以下とすれば、二つの領域が容器に対して対称に設けられた場合に、一方の領域に反応液が存在するときに、他方の領域に反応液及びオイルが存在しないようにしておくことができ、熱交換の効率や反応液の温度制御を容易に行うことができる。
【００８１】
また、本実施形態の反応容器１００に導入されるオイルの体積の典型的例としては、反応液１４０の体積の０．０５倍以上５倍以下、好ましくは０．１倍以上３倍以下、より好ましくは０．１倍以上３倍以下、さらに好ましくは０．２倍以上２倍以下である。オイルの体積がこの範囲であれば、反応容器１００の内壁面を十分に濡らすことができるとともに、反応液１４０の流路中での移動を高速に行わせることができる。
【００８２】
上記範囲の体積の反応液１４０を導入する場合の流路１１０の形状を幾つか例示的に説明する。以下の説明では、オイルの体積は無視するものとする。流路１１０の形状が、長手方向を有する扁平な直方体形状であって、厚さ（上述の第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離に相当）をＤ、長手方向の長さをＬ、長手方向に直交する方向の長さ（上述の幅ｃに相当）をＷとした場合を考える（なお、この場合Ｌ＞Ｄである。）。
【００８３】
反応液１４０の導入量が１０μＬである場合には、例えば、Ｄ＝０．２ｍｍ、Ｗ＝５ｍｍとすれば、Ｌが２ｃｍ以上であれば、上述の条件を満たすことができる。この場合、上記のアスペクト比はＷ／Ｄ＝２５となっている。同様に、反応液１４０の導入量が５０μＬである場合には、例えば、Ｄ＝１ｍｍ、Ｗ＝５ｍｍとすれば、Ｌが２ｃｍ以上であれば、上述の条件を満たすことができる。この場合、上記のアスペクト比はＷ／Ｄ＝５となっている。反応液１４０の導入量が１００μＬである場合には、例えば、Ｄ＝１ｍｍ、Ｗ＝１ｃｍとすれば、Ｌが２ｃｍ以上であれば、上述の条件を満たすことができる。この場合、上記のアスペクト比はＷ／Ｄ＝１０となっている。なお、容器の形状（Ｄ、Ｗ、Ｌ）から、反応液１４０の導入量を決定してもよい。
【００８４】
なお、本実施形態において、幅ｃは、特に限定されない。すなわち、本実施形態の反応容器１００には、流路１１０に５０体積％以上の気体（空気等）が導入されるため、仮に、反応液１４０の１つの液滴が第３内壁面１１５に同時に接触したとしても、重力の作用による反応液１４０の流路１１０内での移動を非常に容易に行うことができる。これは上述の断面のアスペクト比が５以上であることにより、反応液１４０のメニスカスが形成されにくく、反応液１４０の表面（気体１３０との界面）が破壊されやすいことが一因と考えられる。
【００８５】
本実施形態の反応容器１００を使用すれば、反応液１４０が反応容器１００の長手方向に移動する際、反応液１４０が反応容器１００の対向する内壁の両方に常に接触している。さらに、流路１１０の形状が扁平であるため、反応液１４０と、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４と、の接触が面接触となる。そして、長手方向に直交する流路１１０の断面において、第１内壁面１１３に平行な方向の長さが、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離の５倍以上である断面を有する。すなわち、反応液１４０は反応容器１００の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に挟まれており、反応液１４０の液滴は、厚み方向に圧縮され、その大きさは厚み方向に対して直交する方向に拡大する。
【００８６】
そのため、接触面積を大きくすることができる。したがって、加熱部からの熱は、反応容器１００の壁面から反応液１４０に広い面積で直接伝達することができるので熱伝達効率が高い。これにより、反応液１４０と内壁面との直接の熱交換を良好に行うことができ、反応液１４０を所定の温度に非常に早く到達させることができる。これにより、核酸の増幅を高速に行うことができる。
【００８７】
また、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４を形成する第１壁１１８及び第２壁１１９は、薄いほど容器の内外の熱交換を行いやすい。すなわち、第１壁１１８及び第２壁１１９の少なくとも一方の厚さは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下がより好ましく、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００８８】
また、図示しないが、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４を形成する第１壁１１８及び第２壁１１９は、フィルムによって形成されてもよい。その場合には、例えば、フィルムを展張する枠に対して、フィルムを貼り付けることにより、反応容器を形成することができる。この場合のフィルムの厚さは特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、好ましくは０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．０３ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０４ｍｍ以上０．１ｍｍ以下である。
【００８９】
またこの場合、フィルム（第１壁１１８及び第２壁１１９）は、単層構造、多層構造のいずれでもよい。多層構造であると、各層に各種の機能を担わせることができるためより好ましい。そのような機能としては、ガスバリア性、接着性、溶着性、強度（剛性）、視認性等が挙げられる。フィルムの材質についても特に限定されず、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、及びそれらの共重合体等の高分子を含むものとし、所定の機能に合わせて適宜含むことができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る反応容器１００は、流路１１０の一方の端部側（底部１１７）の幅ｃが狭窄する形状となっている。このような形状とすることで、反応液１４０の落下位置が反応容器１００の幅方向に安定するため、反応容器１００の長手方向の端部（図示の例では、底部１１７）から反応液１４０の蛍光計測を行うことがより容易である。また、本実施形態に係る反応容器１００は、反応液１４０の落下位置が反応容器１００の厚み方向に安定するため、下記変形例１に示すように、水平方向から反応液１４０の蛍光計測を行うようにしても同様である。なお、係る形状は任意であり、流路１１０の一方の端部側（底部１１７）の幅ｃが狭窄していなくてもよいし、図示のように、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に垂直な方向から見た場合に角のある形状であっても、丸みのある形状であってもよい。
【００９１】
再度図３Ａ及び図３Ｂを参照して反応容器１００の加熱について説明する。反応容器１００の第１領域１１１は、第１加熱部１２によって第１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２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。本実施形態の反応容器１００においては、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３Ａ及び図３Ｂに示す例では、流路１１０の蓋体１２０側の端部を含む点線で囲まれた領域が第２領域１１２であり、蓋体１２０から遠い側の端部を含む点線で囲まれた領域が第１領域１１１である。
【００９２】
流路１１０には、気体１３０と、オイル（図示せず）と、反応液１４０とが充填されている。オイル及び気体１３０は、例えば大気（空気）であり、疎水性を有しているため、図４に示すように、反応液１４０は気体１３０の中に液滴（液溜まり）の状態で保持されている。反応液１４０は、気体１３０よりも比重が大きいため、流路１１０の重力方向における最下部の領域に位置している。
【００９３】
２．２．オイルの機能及び反応液の移動
ここで、オイルが存在する状態における反応液１４０の移動の様子を説明する。オイルは、反応液１４０と比較して表面張力の小さい液体である。そのため、反応液１４０よりも反応容器１００の内壁面と親和性が高い。したがって、内壁面に対して反応液１４０よりもオイルが優先して付着しやすい（濡れやすい）。そうすると、反応液１４０は、内壁面に対して、液体であるオイルを介して接触することになる。ここで、反応液１４０が例えば重力の作用で流路１１０内を移動する場合、反応液１４０は、内壁面をオイル上を滑って移動することができる。すなわち、オイルが無い場合には、反応液１４０は、内壁面に接しながら移動することになるが、相対的に表面張力の大きい反応液１４０は、内壁面との親和性が小さいため、内壁面との接触角が大きく、かつ固体である内壁面上を移動するため、移動の際には表面張力に基づく抵抗が大きい。これに対して、オイルが存在する場合には、反応液１４０は、相対的に表面張力の大きい反応液１４０であっても、内壁面との間に液体であるオイルが存在するため、オイルとの親和性が小さくても、液体の上を滑走することができる。他に例えて言うと、オイルが、反応液１４０の移動のための潤滑剤、コロあるいは滑車のような働きをする。これにより、本実施形態の反応容器１００では、反応液１４０が非常に移動しやすくなっている。
【００９４】
なお、本実施形態の反応容器１００では、反応液１４０が流路１１０内を移動する際には、反応液１４０の形状の変化を伴うことが通常であり、その変形においても、同様の理由で変形のための抵抗が非常に小さくなっている。また、反応液１４０が流路１１０内を移動する際には、反応液１４０の滑走、流動、落下等も伴う場合があるが、これらの事象についても、同様の理由で抵抗が非常に小さくなっている。
【００９５】
反応容器１００の材質は、ＰＣＲ反応の温度により変形等を生じない限り、特に限定されず、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、及びそれらの共重合体等の高分子を含むものとすることができる。容器と蓋体１２０の材質は互いに異なってもよい。反応容器１００の材質にポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を選ぶと、射出成形等により製造を容易化することができる。
【００９６】
さらに、第１壁１１８及び第２壁１１９を含む流路１１０を形成する壁の少なくとも一つは、透明な材質で形成され、光透過性を有してもよい。このようにすれば反応容器１００を熱サイクル処理に使用した場合に、例えば、蛍光プローブの蛍光を測定しやすくすることができる。第１壁１１８及び第２壁１１９の少なくとも一方をを透明とすれば、外部から反応液１４０が移動する様子を観察できるため、熱サイクル処理が適切に行われているか否かを、目視により確認することができる。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が視認できる程度であればよい。
【００９７】
２．３．反応液
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、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。また、反応液１４０には、ＰＣＲの進行をモニターするための蛍光プローブ等が含まれてもよい。
【００９８】
２．４．オイル
オイルとしては、上記機能を有する限り特に限定されないが、シリコーンオイル、パラフィンオイル、ミネラルオイル、及び、それらの誘導体、並びに、それらの変性体の少なくとも一種であることが好ましい。このようなオイルを選択することにより、反応液に対してさらに安定した熱サイクルを施すことができる。
【００９９】
オイルは、上記のような作用機能を有するが、オイルの６０℃における動粘度は、２０センチストークス以下であることがより好ましい。このような動粘度のオイルを選択すれば、より反応液の移動を高速化することができることが分かっている。
【０１００】
また、オイルの２０℃における飽和蒸気圧と、１００℃における飽和蒸気圧の差は、０．９９ａｔｍ以下であることがより好ましい。このような性質のオイルを選択すれば、例えば、室温で反応容器１００に蓋体１２０を装着して、熱サイクルを開始し、温度が上昇した場合でも、水、オイルの蒸気圧、及び気体の膨張によって内圧が上昇したとしても、蓋体１２０のシールが破れにくく、流路１１０の気密を良好に保つことができる。そのため、熱サイクル中に液体や気体が漏れにくく、安定して良好な熱サイクルを行うことができる。
【０１０１】
さらにオイルは、波長３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の光を透過することが好ましい。このようなオイルと選択すれば、反応液１４０に、蛍光プローブ等が含まれた場合に、外部から入射する励起光やプローブが発する蛍光を、オイルによって遮蔽しにくく、例えばリアルタイムＰＣＲをより容易に行うことができる。
【０１０２】
さらに、オイルの２５℃における比重は、０．７５以上１以下であってもよい。このようなオイルを選択すれば、反応液１４０が水系である場合に、オイルの比重が、反応液１４０と同程度かそれ以下であるため、反応液１４０の移動をさらに高速化しやすい。
【０１０３】
３．熱サイクル装置を用いた熱サイクル処理
本実施形態の核酸増幅反応方法は、上述の反応容器（例えば反応容器１００）に、反応液１４０を導入し、流路１１０内に少なくとも反応液１４０と気体１３０とを配置する工程と、反応容器１００の第１領域１１１を第１温度に加熱する工程と、反応容器１００の第２領域１１２を第１温度とは異なる第２温度に加熱する工程と、反応液１４０を流路１１０内で移動させて、第１領域１１１から第２領域１１２に移動させる工程と、反応液１４０を流路１１０内で移動させて、第２領域１１２から第１領域１１１に移動させる工程と、を含む。このような核酸増幅反応方法によれば、高速に核酸を増幅することができる。以下核酸増幅反応方法について、さらに具体的に説明する。
【０１０４】
既に説明に用いた図３Ａは第１配置、図３Ｂは第２配置を示している。また、図５は、実施形態における熱サイクル装置１を用いた熱サイクル処理の手順を表すフローチャートである。以下では、上述の実施形態の第１態様に係る反応容器１００を用いた場合の、実施形態に係る熱サイクル装置１を用いた熱サイクル処理について説明する。
【０１０５】
以下、図３Ａ、図３Ｂ、及び図５を参照しながら、実施形態に係る熱サイクル装置１を用いた熱サイクル処理を説明する。図３Ａ及び図３Ｂにおいては、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。本実施形態においては、熱サイクル処理の例としてシャトルＰＣＲ（２段階温度ＰＣＲ）を行う場合を説明する。なお、以下に説明する各工程は熱サイクル処理の一例を示すものである。必要に応じて工程の順序を入れ替えたり、２以上の工程を連続的にあるいは並行して行ったり、工程を追加したりしてもよい。
【０１０６】
シャトルＰＣＲは、高温と低温の２段階の温度処理を繰り返し反応液に施すことにより、反応液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２本鎖ＤＮＡの解離が、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）及び伸長反応（プライマーを始点としてＤＮＡの相補鎖が形成される反応）が行われる。
【０１０７】
一般に、シャトルＰＣＲにおける高温は８０℃から１００℃の間の温度、低温は５０℃から７０℃の間の温度である。各温度における処理は所定時間行われ、高温に保持する時間は低温に保持する時間よりも短いことが一般的である。例えば、高温が１秒から１０秒程度、低温が１０秒から６０秒程度としてもよく、反応の条件によってはこれよりも長い時間であってもよい。
【０１０８】
なお、使用する試薬の種類や量によって、適切な時間、温度及びサイクル数（高温と低温を繰り返す回数）は異なるので、試薬の種類や反応液１４０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うことが好ましい。
【０１０９】
まず、本実施形態に係る反応容器１００を、装着部１１に装着する（ステップＳ１０１）。本実施形態では、気体１３０が充填された流路１１０に反応液１４０を導入後、蓋体１２０によって封止された反応容器１００を装着部１１に装着する。反応液１４０の導入は、マイクロピペットやインクジェット方式の分注装置等を用いて行うことができる。装着部１１に反応容器１００を装着した状態においては、第１加熱部１２は第１領域１１１を、第２加熱部１３は第２領域１１２を、それぞれ含む位置において反応容器１００に接している。本実施形態においては、図３Ａ及び図３Ｂに示すように反応容器１００を底板１７に接触するように装着することで、第１加熱部１２及び第２加熱部１３に対して反応容器１００を所定の位置に保持できる。
【０１１０】
本実施形態においては、ステップＳ１０１における装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３、の配置は第１配置である。図３Ａに示すように、第１配置は、第１領域１１１が第２領域１１２よりも鉛直方向下となる配置であり、本実施形態では、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。したがって、第１領域１１１は、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３が所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路１１０の最下部に位置する流路１１０の一部の領域である。第１配置においては、重力の作用する方向における流路１１０の最下部に第１領域１１１が位置しているので、気体１３０よりも比重の大きい反応液１４０は、第１領域１１１に位置している。本実施形態においては、装着部１１に反応容器１００を装着したら、蓋５０によって装着部１１を覆い、熱サイクル装置１を作動させる。本実施形態においては、熱サイクル装置１を作動させると、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３が開始される。
【０１１１】
ステップＳ１０２では、第１加熱部１２及び第２加熱部１３により反応容器１００を加熱する。第１加熱部１２と第２加熱部１３とは、反応容器１００の異なる領域を異なる温度に加熱する。すなわち、第１加熱部１２は第１領域１１１を第１温度に加熱し、第２加熱部１３は第２領域１１２を第２温度に加熱する。これにより、流路１１０の第１領域１１１と第２領域１１２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。本実施形態においては、第１温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち相対的に高い温度であり、第２温度は、熱サイクル処理において目的とする反応に適した温度のうち、相対的に低い温度である。したがって本実施形態のステップＳ１０２においては、第１領域１１１から第２領域１１２へ向けて温度が低くなる温度勾配が形成される。本実施形態の熱サイクル処理はシャトルＰＣＲであるので、第１温度は２本鎖ＤＮＡの解離に適した温度、第２温度はアニーリング及び伸長反応に適した温度とすることが好ましい。
【０１１２】
ステップＳ１０２における、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置は第１配置であるので、ステップＳ１０２において反応容器１００を加熱すると、反応液１４０は第１温度に加熱される。したがって、ステップＳ１０２においては、反応液１４０に対して第１温度における反応が行われる。
【０１１３】
ステップＳ１０３では、第１配置において、第１時間が経過したか否かを判定する。本実施形態においては、判定は図示しない制御部によって行われる。第１時間は、第１配置に装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を保持する時間である。本実施形態において、ステップＳ１０１での装着に続いてステップＳ１０３が行われる場合、すなわち１回目のステップＳ１０３が行われる場合には、熱サイクル装置１を作動させてからの時間が第１時間に達したか否かが判定される。第１配置においては、反応液１４０は第１温度に加熱されるので、第１時間は、目的とする反応において反応液１４０を第１温度で反応させる時間とすることが好ましい。本実施形態においては、２本鎖ＤＮＡの解離に必要な時間とすることが好ましい。
【０１１４】
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）は、ステップＳ１０４へ進む。第１時間が経過していないと判定した場合（ｎｏ）は、ステップＳ１０３が繰り返される。
【０１１５】
ステップＳ１０４では、駆動機構２０によって本体１０を駆動し、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を第１配置から第２配置へ切換える。第２配置は、第２領域１１２が第１領域１１１よりも鉛直方向下となる配置であり、本実施形態では、第２領域１１２を重力の作用する方向において流路１１０の最下部に位置させる配置である。換言すると、第２領域１１２は、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３が、第１配置とは異なる所定の配置にある場合に、重力の作用する方向における流路１１０の最下部に位置する領域である。
【０１１６】
本実施形態のステップＳ１０４では、図３Ａの状態から、図３Ｂの状態へと装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を切換える。本実施形態の熱サイクル装置１においては、制御部の制御によって駆動機構２０が本体１０を回転駆動する。駆動軸を回転の軸として、モーターによってフランジ１６を回転駆動すると、フランジ１６に固定されている装着部１１、第１加熱部１２及び第２加熱部１３が回転される。駆動軸は装着部１１の長手方向に対して垂直な方向の軸であるので、モーターの動作によって駆動軸が回転すると、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３が回転される。図３Ａ及び図３Ｂに示す例では、本体１０を１８０°回転させる。これにより、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第１配置から第２配置へ切換えられる。
【０１１７】
ステップＳ１０４においては、第１領域１１１と第２領域１１２との重力の作用する方向における位置関係が第１配置とは逆になるので、反応液１４０は重力の作用によって第１領域１１１から第２領域１１２へと移動する。装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第２配置に達した場合に、制御部が駆動機構２０の動作を停止すると、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第２配置に保持される。装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第２配置に達したら、ステップＳ１０５が開始される。
【０１１８】
ステップＳ１０５では、第２配置において、第２時間が経過したか否かを判定する。第２時間は、第２配置に装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を保持する時間である。本実施形態においては、第２領域１１２はステップＳ１０２において第２温度に加熱されているので、本実施形態のステップＳ１０５においては、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第２配置に達してからの時間が第２時間に達したか否かが判定される。第２配置においては、反応液１４０は第２領域１１２に保持されるので、本体１０が第２配置に保持されている時間、反応液１４０は第２温度に加熱される。したがって、第２時間は、目的とする反応において、反応液１４０を第２温度に加熱する時間とすることが好ましい。本実施形態においては、アニーリングと伸長反応に必要な時間とすることが好ましい。
【０１１９】
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）は、ステップＳ１０６へ進む。第２時間が経過していないと判定した場合（ｎｏ）は、ステップＳ１０５が繰り返される。
【０１２０】
ステップＳ１０６では、熱サイクルの回数が所定のサイクル数に達したか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１０３からステップＳ１０５までの手順が、所定回数完了したか否かを判定する。本実施形態においては、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５が完了した回数は、「ｙｅｓ」と判定された回数で判定される。ステップＳ１０３からステップＳ１０５までが１回行われると、反応液１４０に熱サイクルが１サイクル施されるので、ステップＳ１０３からステップＳ１０５が行われた回数を、熱サイクルのサイクル数とすることができる。したがって、ステップＳ１０６により、目的とする反応に必要な回数の熱サイクルが施されたか否かを判定できる。
【０１２１】
ステップＳ１０６において、熱サイクルが予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）。熱サイクルが予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Ｓ１０７へ移行する。
【０１２２】
ステップＳ１０７では、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を、第２配置から第１配置へ切換える。駆動機構２０によって本体１０を駆動することで、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を第１配置とすることができる。装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第１配置に達したら、ステップＳ１０３が開始される。
【０１２３】
ステップＳ１０７に続いてステップＳ１０３が行われる場合、すなわち２回目以降のステップＳ１０３においては、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置が第１配置に達してからの時間が第１時間に達したか否かが判定される。
【０１２４】
駆動機構２０によって装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を回転させる方向は、ステップＳ１０４における回転と、ステップＳ１０７における回転とで、反対方向であることが好ましい。これにより、回転によって導線１５などの配線に生じた捩れを解消できるので、配線の劣化を抑制できる。回転の方向は、駆動機構２０による１回の動作毎に反転させることが好ましい。これにより、同方向への回転を複数回連続して行う場合と比較して、配線が捩れる程度を軽減できる。
【０１２５】
４．変形例
以下、上記実施形態に係る変形例について説明する。
【０１２６】
図６Ａ及び図６Ｂは、変形例に係る熱サイクル装置２の斜視図である。図６Ａは蓋５０を閉じた状態、図６Ｂは蓋５０を開けた状態を示す。図７は、変形例に係る熱サイクル装置２の本体１０ａの、図６ＡのＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す断面図である。以下の変形例は、相互に矛盾しない構成である限り任意の組み合わせが可能である。以下においては上述の実施形態とは異なる構成について詳述し、実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。変形例については、上述の反応容器１００を使用する場合を中心として例示するが、他の形状の反応容器に対しても矛盾しない構成である限り適用できる。
【０１２７】
（変形例１）
上記実施形態においては、熱サイクル装置１が検出装置を含まない例を示したが、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本変形例に係る熱サイクル装置２は反応容器１００の第２領域１１２の側壁を介して核酸量を測定するための蛍光検出器４０を含んでもよい。これにより、例えばリアルタイムＰＣＲのような蛍光検出を伴う用途に熱サイクル装置２を使用できる。蛍光検出器４０の数は検出が問題なく行える限り任意である。本変形例においては、１個の蛍光検出器４０をスライド２２に沿って移動させて蛍光検出を行う。蛍光検出を行うために、本体１０ａの第２加熱部１３側の側面部に孔が設けられ、測定窓１８（図７参照）が形成されている。蛍光検出器４０は、第２領域１１２中に反応液１４０が位置する際に、測定窓１８を通じて反応容器１００の第２領域１１２の側壁に励起光を照射して、放射される蛍光を測定し、反応液１４０中の核酸増幅量を測定することができる。
【０１２８】
本変形例においては、図６Ａ、図６Ｂ並びに図７に示す熱サイクル装置２において、蓋５０の側に第１加熱部１２が設けられ、蓋５０から遠い側に第２加熱部１３が設けられている。すなわち、第１加熱部１２及び第２加熱部１３と、本体１０に含まれる他の部材との位置関係が熱サイクル装置１とは異なっている。位置関係が異なる以外は、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の機能は上述の熱サイクル装置１と同様である。本変形例においては、図７に示すように、第２加熱部１３の側面に測定窓１８が設けられている。これにより、低温側（アニーリング及び伸長反応を行う温度）で蛍光測定を行うリアルタイムＰＣＲにおいて適切な蛍光測定ができる。
【０１２９】
（変形例２）
上記実施形態においては、第１温度及び第２温度は熱サイクル処理の開始から終了まで一定としたが、第１温度及び第２温度のうち少なくとも一方を処理の途中で変更してもよい。第１温度及び第２温度は、制御部の制御によって変更できる。第１加熱部１２及び装着部１１の配置を切換えて反応液１４０を移動させることで、変更された温度に反応液１４０を加熱できる。したがって、加熱部の数を増やしたり、装置の構造を複雑にしたりすることなく、例えば逆転写ＰＣＲのような、２種類以上の温度の組み合わせを必要とする反応を行うことができる。
【０１３０】
（変形例３）
上記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。
【０１３１】
（変形例４）
上記実施形態においては、反応容器１００の位置を定める構造は底板１７であったが、位置を定める構造は所定の位置に反応容器１００を保持できるものであればよい。位置を定める構造は、熱サイクル装置２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に突出部を設けた構造、装着部１１と反応容器１００とが勘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。
【０１３２】
（変形例５）
上述の実施形態においては、第１加熱部１２と第２加熱部１３とが共にカートリッジヒーターである例を示したが、第１加熱部１２は第１領域１１１を第１温度に加熱できるものであればよい。第２加熱部１３は第２領域１１２を第２温度に加熱できるものであればよい。例えば、第１加熱部１２及び第２加熱部１３としては、カーボンヒーター、シートヒーター、ＩＨ（電磁誘導加熱）、ペルチェ素子、加熱液体、加熱気体を使用できる。また、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。
【０１３３】
（変形例６）
上述の実施形態においては、反応容器１００を第１加熱部１２と第２加熱部１３によって加熱する例を示したが、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に所定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。
【０１３４】
（変形例７）
上述の実施形態においては、第１ヒートブロック１２ｂ及び第２ヒートブロック１３ｂの材質がアルミニウムである例を示したが、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。
【０１３５】
（変形例８）
上述の実施形態に例示したように、装着部１１が第１加熱部１２の一部として形成されている場合には、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。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５０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、第１加熱部１２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。
【０１３６】
また、上述の実施形態では、反応容器１００は、変形しにくい堅牢（剛直）なものとして説明したが、反応容器１００は、可撓性を有してもよい。例えば、第１壁１１８及び第２壁１１９の少なくとも一方を、薄く形成したり、柔軟な材質で形成してもよい。このようにすれば、反応容器１００が熱サイクル装置１に装着され、加熱された場合に、流路１１０内の反応液１４０や気体１３０が加熱されて内圧が上昇した場合に、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る。すなわち、内圧が上昇した場合に、反応容器１００が膨らもうとする力を装着部１１によって抑えるため、両者が密着しやすい。これにより、第１加熱部１２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。また、反応容器１００の脱落等の防止にも寄与することができる。
【０１３７】
（変形例９）
上記実施形態においては、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度が、反応容器１００を加熱する温度と実質的に等しくなるよう制御される例を示したが、第１加熱部１２及び第２加熱部１３の温度制御は、実施形態に限定されない。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が所定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定の温度に加熱できる。
【０１３８】
（変形例１０）
上記実施形態においては、駆動機構２０がモーターである例を示したが、駆動機構２０は装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を駆動できる機構であればよい。駆動機構２０が装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を回転させる機構である場合、駆動機構２０は遠心力によって反応液１４０が落下しない程度の回転速度以上とならないように制御可能であることが好ましい。また、配線に生じた捩れを解消するために、回転の方向を反転させることができるものであることが好ましい。このような機構としては、例えばハンドル、ぜんまい等を採用できる。
【０１３９】
（変形例１１）
上記実施形態においては、装着部１１が第１加熱部１２の一部である例を示したが、駆動機構２０を動作させた場合に両者の位置関係が変化しない限り、装着部１１と第１加熱部１２とは別の部材であってもよい。装着部１１と第１加熱部１２とが別の部材である場合には、両者が直接又は他の部材を介して固定されていることが好ましい。また、装着部１１と第１加熱部１２とは同一の機構によって駆動されても、別個の機構によって駆動されてもよいが、両者の位置関係を一定に保つように動作することが好ましい。これにより、駆動機構２０を動作させた場合に装着部１１と第１加熱部１２との位置関係を一定に維持できるので、反応容器１００の所定の領域を所定の温度に加熱できる。なお、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を駆動する機構が別個の機構である場合には、両者を合わせて駆動機構２０とする。
【０１４０】
（変形例１２）
上記実施形態においては、温度センサーが熱電対である例を示したが、例えば測温抵抗体やサーミスタを使用してもよい。
【０１４１】
（変形例１３）
上記実施形態においては、固定部５１が磁石である例を示したが、固定部５１は蓋５０と本体１０を固定できるものであればよい。例えば、蝶番やキャッチクリップを採用してもよい。
【０１４２】
（変形例１４）
上記実施形態においては、駆動軸の方向は装着部１１の長手方向に対して垂直であるとしたが、駆動軸の方向は、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を第１配置と第２配置との間で切換えることができる限り任意である。駆動機構２０が装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３を回転駆動する機構である場合、装着部１１の長手方向に対して非平行な直線を回転の軸とすることで、装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を切換えることができる。
【０１４３】
（変形例１５）
上記実施形態においては、制御部は電子制御である例を示したが、第１時間又は第２時間を制御する制御部（時間制御部）は、第１時間又は第２時間を制御できるものであればよい。すなわち、駆動機構２０の動作又は停止のタイミングを制御できるものであればよい。また、熱サイクルのサイクル数を制御する制御部（サイクル数制御部）は、サイクル数を制御できるものであればよい。時間制御部及びサイクル数制御部としては、例えば、物理的な機構や電子制御機構、及びこれらの組み合わせを採用できる。
【０１４４】
（変形例１６）
熱サイクル装置は、図６Ａ及び図６Ｂに例示するように、設定部２５を含んでもよい。設定部２５はＵＩ（ユーザーインターフェイス）であり、熱サイクルの条件を設定する機器である。設定部２５を操作することにより、第１温度、第２温度、第１時間、第２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。設定部２５は制御部と機械的又は電子的に連動しており、設定部２５での設定が制御部の制御に反映される。これにより、反応の条件を変更できるので、所定の熱サイクルを反応液１４０に施すことができる。設定部２５は、上記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反応条件の中から１つを選択すると、必要な項目が自動的に設定されるものであってもよい。図６Ａ及び図６Ｂの例では設定部２５はボタン式であり、項目別にボタンを押すことで反応条件を設定できる。
【０１４５】
（変形例１７）
熱サイクル装置は、図６Ａ及び図６Ｂに例示するように表示部２４を含んでもよい。表示部２４は表示装置であり、熱サイクル装置に関する各種情報を表示する。表示部２４は、設定部２５で設定される条件や熱サイクル処理中の実際の時間や温度を表示してもよい。例えば、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配置又は第２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。
【０１４６】
（変形例１８）
上記実施形態においては、ステップＳ１０４における回転の方向と、ステップＳ１０７における回転の方向を反対方向としたが、同じ方向への回転を複数回行った後に、反対方向へ同じ回数回転させてもよい。これにより、配線に生じた捩れを解消できるので、反対方向への回転を行わない場合と比較して、配線の劣化を抑制できる。
【０１４７】
（変形例１９）
上記実施形態における熱サイクル装置１は、第１加熱部１２及び第２加熱部１３を含んだが、第２加熱部１３は無くてもよい。すなわち、加熱部は第１加熱部１２のみであってもよい。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。
【０１４８】
また、本変形例においては、第１加熱部１２によって反応容器１００の第１領域１１１を加熱することにより、第１領域１１１から距離が離れるにつれて温度が低くなる反応容器１００に温度勾配が形成される。第２領域１１２は、第１領域１１１とは異なる領域であるので、第１領域１１１よりも低い第２温度に維持される。本変形例においては、第２温度は、例えば反応容器１００の設計や気体１３０の性質、第１加熱部１２の温度の設定等によって制御される。
【０１４９】
さらに本変形例においては、駆動機構２０によって装着部１１及び第１加熱部１２の配置を第１配置と第２配置との間で切換えることで、反応液１４０を第１領域１１１と第２領域１１２との間で移動させることができる。第１領域１１１と第２領域１１２とは異なる温度に維持されているので、反応液１４０に熱サイクルを施すことができる。
【０１５０】
このように第２加熱部１３が無い場合には、スペーサー１４は第１加熱部１２を保持する。これにより、本体１０における第１加熱部１２の位置をより正確に定めることができるので、第１領域１１１をより確実に加熱できる。スペーサー１４が断熱材である場合には、第１加熱部１２によって加熱される領域以外の反応容器１００の領域を囲むようにスペーサー１４を配置することで、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。
【０１５１】
本変形例の熱サイクル装置は、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の第２領域１１２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、例えば恒温槽が使用できる。
【０１５２】
（変形例２０）
上記実施形態においては、熱サイクル装置１が蓋５０を含む例を示したが、蓋５０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。
【０１５３】
（変形例２１）
上記実施形態においては、熱サイクル装置１がスペーサー１４を含む例を示したが、スペーサー１４は無くてもよい。例えば、上記実施形態のおけるスペーサー１４の代わりに当該スペーサー１４が占める空間を空気としてもよい。これにより、ヒーター間の熱伝導をより小さくすることができる場合があり、また、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。
【０１５４】
（変形例２２）
上記実施形態においては、熱サイクル装置１が底板１７を含む例を示したが、図７に示すように、底板１７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。
【０１５５】
（変形例２３）
上記実施形態においては、熱サイクル装置１が固定板１９を含む例を示したが、固定板１９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。
【０１５６】
（変形例２４）
上記実施形態においては、スペーサー１４と固定板１９が別個の部材である例を示したが、図７に示すように、スペーサー１４と固定板１９と一体に形成されていてもよい。また、底板１７とスペーサー１４、あるいは底板１７と固定板１９とが一体に形成されていてもよい。
【０１５７】
（変形例２５）
スペーサー１４及び固定板１９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。
【０１５８】
（変形例２６）
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を透明にして固定板１９を無くしても、固定板１９を透明にしてスペーサー１４を無くしても、スペーサー１４と固定板１９の両方を無くしてもよい。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、部材が少なければ、製造コストを削減できる。
【０１５９】
（変形例２７）
熱サイクル装置１の内部を観察するためには、図６Ａ、図６Ｂ及び図７に例示するように、本体１０ａに観察窓２３を設けてもよい。観察窓２３は、例えば、スペーサー１４又は固定板１９に形成された穴やスリットであってもよい。図７の例では、観察窓２３は固定板１９と一体に形成された透明なスペーサー１４に設けられた凹部である。観察窓２３を設けることで、観察者と観察対象の反応容器１００の間に存在する部材の厚みを少なくできるので、内部の観察が容易になる。
【０１６０】
（変形例２８）
上記実施形態においては、本体１０の底板１７側に第１加熱部１２が、蓋５０の側に第２加熱部１３が配置されている例を示したが、図７に示すように、蓋５０の側に第１加熱部１２が配置されていてもよい。第１加熱部１２が蓋５０の側に配置されている場合には、上述の実施形態のステップＳ１０１において反応容器１００を装着した場合の装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置は第２配置である。すなわち、第２領域１１２が重力の作用する方向における流路１１０の最下部に位置する配置である。したがって、本変形例の熱サイクル装置２を実施形態に係る熱サイクル処理に適用した場合には、反応容器１００を装着部１１に装着したら、第１配置への切換えが行われる。具体的には、ステップＳ１０１からステップＳ１０２及びステップＳ１０３へ移行する前に、ステップＳ１０７の処理が行われる。
【０１６１】
（変形例２９）
上記実施形態においては、第１加熱部１２及び第２加熱部１３によって反応容器１００を加熱する工程（ステップＳ１０２）と、第１時間が経過したか否かの判定を行う工程（ステップＳ１０３）とが、反応容器１００を装着部１１に装着したら（ステップＳ１０１）開始される例を示したが、ステップＳ１０２を開始するタイミングは上記実施形態に限定されない。ステップＳ１０３において計時が開始される時点までに第１領域１１１が第１温度に加熱される限り、ステップＳ１０２は任意のタイミングで開始してよい。ステップＳ１０２を行うタイミングは、使用する反応容器１００の大きさや材料、第１ヒートブロック１２ｂの加熱に必要な時間等を考慮して決定される。例えば、ステップＳ１０１より前、ステップＳ１０１と同時、及びステップＳ１０１より後でステップＳ１０３より前、のいずれかとしてもよい。
【０１６２】
（変形例３０）
実施形態においては、第１温度、第２温度、第１時間、第２時間、及び熱サイクルのサイクル数、駆動機構２０の動作を制御部によって制御する例を示したが、これらの項目のうち少なくとも１つを使用者が制御することも可能である。使用者が第１温度又は第２温度を制御する場合は、例えば温度センサーによって測定された温度を表示部２４で表示し、使用者が設定部２５を操作して温度を調節してもよい。使用者が熱サイクルのサイクル数を制御する場合、所定回数に達した場合に使用者が熱サイクル装置１を停止させる。サイクル数の計数は、使用者が行っても、熱サイクル装置１が計数を行ってサイクル数を表示部２４に表示してもよい。
【０１６３】
使用者が第１時間又は第２時間を制御する場合には、使用者が所定の時間に達したか否かを判断し、熱サイクル装置２に装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を切換えさせる。すなわち、図５のステップＳ１０３及びステップＳ１０５と、ステップＳ１０４及びステップＳ１０７の少なくとも一部を使用者が行う。時間は熱サイクル装置２とは連動しないタイマーを用いて計測しても、熱サイクル装置２の表示部２４で経過した時間を表示してもよい。配置の切換えは、設定部２５（ＵＩ）を操作することで行っても、駆動機構２０にハンドルを採用して手動で行ってもよい。
【０１６４】
（変形例３１）
上記実施形態においては、駆動機構２０の回転によって装着部１１、第１加熱部１２並びに第２加熱部１３の配置を切換える場合の回転角度が１８０°である例を示したが、回転角度は、第１領域１１１と第２領域１１２との、重力方向における上下の位置関係が変化する角度であればよい。例えば、回転角度を１８０°未満であれば、反応液１４０の移動速度が遅くなる。したがって、回転角度を調節することで、反応液１４０が第１温度と第２温度との間を移動する時間を調節できる。すなわち、反応液１４０の温度が第１温度と第２温度との間で変化する時間を調節できる。
【０１６５】
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】
【０１６６】
１，２…熱サイクル装置、１０，１０ａ…本体、１１…装着部、１２…第１加熱部（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、１５…導線、１６…フランジ、１７…底板、１８…測定窓、１９…固定板、２０…駆動機構、２２…スライド、２３…観察窓、２４…表示部、２５…設定部、４０…蛍光検出器、５０…蓋、５１…固定部、１００…反応容器、１１０…流路、１１１…第１領域、１１２…第２領域、１１３…第１内壁面、１１４…第２内壁面、１１５…第３内壁面、１１７…底部、１１８…第１壁、１１９…第２壁、１２０…蓋体、１３０…気体、１４０…反応液
【図１Ａ】
2018011566.tif 000003
【図１Ｂ】
2018011566.tif 000004
【図２】
2018011566.tif 000005
【図３Ａ】
2018011566.tif 000006
【図３Ｂ】
2018011566.tif 000007
【図４Ａ】
2018011566.tif 000008
【図４Ｂ】
2018011566.tif 000009
【図５】
2018011566.tif 000010
【図６Ａ】
2018011566.tif 000011
【図６Ｂ】
2018011566.tif 000012
【図７】
2018011566.tif 000013