(57)【要約】【課題】安定して所定量の液体を熱対流生成流路に供給することができる。【解決手段】液体を加熱又は冷却すると同時に前記液体に遠心力を付与することにより前記液体の熱対流を生じさせる熱対流生成装置に用いられる熱対流生成用チップであって、ディスク状基板において熱対流用流路に接続して形成され、前記熱対流用流路に液体を供給するための液体供給路を備え、前記液体供給路は、前記ディスク状基板の上面に開口して形成され、前記液体を注入するための注入口と、前記注入口に注入された前記液体を貯留する液溜り部と、前記液溜り部と前記熱対流用流路を接続する接続部と、前記液溜り部と前記注入口との間において、前記液溜り部の前記注入口側の上面から前記注入口に向けて上方に傾斜する傾斜部分とを備え、前記傾斜部分の一部には、前記傾斜部分の傾斜方向に延びる複数の溝を櫛状に配列して形成された櫛形部が形成されている。【選択図】図４
2018014966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を加熱又は冷却すると同時に前記液体に遠心力を付与することにより前記液体の熱対流を生じさせる熱対流生成装置に用いられる熱対流生成用チップであって、
円盤状のディスク状基板と、
前記ディスク状基板の下面に積層された蓋体と、
前記ディスク状基板の軸線と直交する面内であって前記ディスク状基板の前記蓋体の側に形成された熱対流用流路と、
前記ディスク状基板において前記熱対流用流路に接続して形成され、前記熱対流用流路に液体を供給するための液体供給路と
を備え、
前記液体供給路は、
前記ディスク状基板の上面に開口して形成され、前記液体を注入するための注入口と、
前記注入口に注入された前記液体を貯留する液溜り部と、
前記液溜り部と前記熱対流用流路を接続する接続部と、
前記液溜り部と前記注入口との間において、前記液溜り部の前記注入口側の上面から前記注入口に向けて上方に傾斜する傾斜部分と
を備え、
前記傾斜部分の一部には、前記傾斜部分の傾斜方向に延びる複数の溝を櫛状に配列して形成された櫛形部が形成されていることを特徴とする熱対流生成用チップ。
【請求項２】
前記注入口は、前記ディスク状基板の接線と平行な略矩形状の開口であることを特徴とする請求項１に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項３】
前記注入口には、前記熱対流用流路の反対方向に窪んだ凹状部分が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項４】
前記櫛形部は、前記傾斜部分の長さの２０％以上８０％以下に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項５】
前記櫛形部を構成する各溝の間のピッチが２０μｍ以上４００μｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項６】
前記液溜り部の上面の垂線を基準とする前記傾斜部分の傾きは、１〜４５度の角度に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項７】
熱対流ＰＣＲを行うための熱対流生成装置に用いられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の熱対流生成用チップ。
【請求項８】
前記熱対流用流路と前記液体供給路が形成され、該熱対流生成用チップに形成された少なくとも一つの凹部に嵌め込むように製造されていることを特徴とする熱対流生成ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＣＲ法を行うために用いられる熱対流生成用チップ、及び該熱対流生成用チップに取り付けて用いる熱対流生成ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子増幅方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Chain Reaction、以下「ＰＣＲ」と称する。）が知られている。ＰＣＲは、極めて微量のＤＮＡサンプルから特定のＤＮＡ断片を短時間に大量に増幅できる方法であり、その操作の簡便さから、現在では基礎研究のみならず、臨床遺伝子診断から食品衛生検査、犯罪捜査に至るまで、幅広い分野に応用されている。
【０００３】
特許文献１には、直立したシリンダ状の容器内で、容器底部側から供給する熱により熱対流を生成させてＰＣＲを行うＰＣＲ用の熱対流生成装置が開示されている。この熱対流生成装置は、対流による溶液駆動を行うものであり、外部ポンプを使用せずにＰＣＲ溶液の送液が可能という利点がある。しかしながら、ＰＣＲ溶液に対する熱供給の位置の僅かなズレやＰＣＲ溶液を含む容器の傾きの僅かな違いで対流の状態が大きく変わるため、安定した熱対流が得られず再現性に乏しいという問題がある。
【０００４】
特許文献２には、液体を加熱すると同時に液体に遠心力を付与して熱対流を促進するＰＣＲ用の熱対流生成装置が開示されている。しかしながら、このＰＣＲ用の熱対流生成装置では、液体の流路が回転軸方向に沿って傾斜して形成されているため、液体が流路を流れる間に液体に作用する回転軸方向の合力が変化する。すなわち、液体が流路内を上向きに流れる場合と下向きに流れる場合とでは液体に作用する回転軸方向の合力が異なるので、液体がスムーズに流れにくく、熱対流が安定しないという問題がある。
【０００５】
特許文献３には、回転軸方向に対して垂直な面に沿って設けられた熱対流生成用チップの環状流路内に液体を導入して該液体を熱源により加熱しつつ、回転軸周りに熱対流生成用チップを回転させることで前記液体に遠心力を付与するＰＣＲ用の熱対流生成装置が開示されている。この熱対流生成装置によれば、特許文献１、２に開示された熱対流生成装置と比較してコンパクトでかつ安定した熱対流を実現することができる。更に、この熱対流生成装置は、従来のＰＣＲシステムに対し少量のサンプルで迅速に結果を出せるという大きな利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００２／０７２２６７号公報
【特許文献２】国際公開２０１１／０８６４９７号公報
【特許文献３】特開２０１４−３９４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献３に開示されている熱対流生成装置においては、熱対流用生成チップにサンプル液や試薬類を滴下する際のピペッティング操作を簡便にするため、熱対流用流路に所定量の液体を供給する液溜り部を設けているが、熱対流用流路に供給される液量が不足する場合があるという問題があった。
【０００８】
なお、ＰＣＲ法を行う用途でこの熱対流用生成チップを使用する場合において、熱対流用流路に供給される液量が不足すると、熱対流が生じず核酸増幅できないという重大な結果につながるおそれがある。この原因を、当初は操作するユーザの手技の差異によって滴下する液量にバラツキが生じるためと捉えていたが、精査したところ、滴下される液量が少ないからではなく、注入口から液溜り部に実際に注入された液量が少ないからであることが判明した。
【０００９】
一般的に、液体を注入口に充填する操作において、ピペットの進入角度や液を滴下する詳細な位置、注入量、注入速度は、ユーザによってさまざまであり、これらの要因を厳密に規定してユーザに遵守してもらうことは、実質的に不可能かつ簡便性を大いに損なうことになる。一方で、充填する操作における種々の要因に依拠せずに所定量の熱対流用流路に安定的に液体を注入する方法は見出すことができなかった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、安定して所定量の液体を熱対流用流路に供給することができる熱対流生成用チップ、熱対流生成ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の熱対流生成用チップは、
液体を加熱又は冷却すると同時に前記液体に遠心力を付与することにより前記液体の熱対流を生じさせる熱対流生成装置に用いられる熱対流生成用チップであって、
円盤状のディスク状基板と、
前記ディスク状基板の下面に積層された蓋体と、
前記ディスク状基板の軸線と直交する面内であって前記ディスク状基板の前記蓋体の側に形成された熱対流用流路と、
前記ディスク状基板において前記熱対流用流路に接続して形成され、前記熱対流用流路に液体を供給するための液体供給路と
を備え、
前記液体供給路は、
前記ディスク状基板の上面に開口して形成され、前記液体を注入するための注入口と、
前記注入口に注入された前記液体を貯留する液溜り部と、
前記液溜り部と前記熱対流用流路を接続する接続部と、
前記液溜り部と前記注入口との間において、前記液溜り部の前記注入口側の上面から前記注入口に向けて上方に傾斜する傾斜部分と
を備え、
前記傾斜部分の一部には、前記傾斜部分の傾斜方向に延びる複数の溝を櫛状に配列して形成された櫛形部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、注入口に滴下された液体が櫛形部を構成する複数の溝によって生じる毛細管現象によりスムーズに液溜り部に導かれ、液体を充填する操作を行うユーザの巧拙に依らず、安定して所定量の液体を熱対流用流路に供給することができる。
【００１３】
また本発明の熱対流生成用チップは、
前記注入口は、前記ディスク状基板の接線と平行な略矩形状の開口であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、ユーザは液体を滴下する際にその都度ピペット等の位置を厳密に確認する必要がなく、熱対流生成用チップの利便性を向上させることができる。
【００１５】
また本発明の熱対流生成用チップは、
前記注入口に、前記熱対流用流路の反対方向に窪んだ凹状部分が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、ユーザは液体を滴下する際にピペット等の先端を櫛形部の位置に的確に合わせることができる。
【００１７】
また本発明の熱対流生成用チップは、
前記櫛形部は、前記傾斜部分の長さの２０％以上８０％以下に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、液溜り部に溜まった液体に含まれるガスを排出するスペースを傾斜部分に確保しつつ、ユーザがピペット等の先端を櫛形部に合わせられるようにすることができる。
【００１９】
また本発明の熱対流生成用チップは、
前記櫛形部を構成する各溝の間のピッチが２０μｍ以上４００μｍ以下に形成されていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、毛細管現象が生じる程度のピッチで高精度に櫛形部を成型加工することができる。
【００２１】
また本発明の熱対流生成用チップは、
前記液溜り部の上面の垂線を基準とする前記傾斜部分の傾きは、１〜４５度の角度に形成されることを特徴とする。
【００２２】
これにより、櫛形部の溝に残った液体が遠心力によって液溜り部に流入しやすくすると共に、ピペット等の先端の位置を櫛形部に当たり易くすることができる。
【００２３】
また本発明の熱対流生成用チップは、
熱対流ＰＣＲを行うための熱対流生成装置に用いられることを特徴とする。
【００２４】
また本発明の熱対流生成ユニットは、
前記熱対流用流路と前記液体供給路が形成され、該熱対流生成用チップに形成された少なくとも一つの凹部に嵌め込むように製造されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、安定して所定量の液体を熱対流生成流路に供給することができる熱対流生成用チップ、熱対流生成ユニットを提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態の熱対流生成装置の側面図である。
【図２】実施の形態の熱対流生成装置の分解斜視図である。
【図３】実施の形態の熱対流生成用チップの拡大斜視図である。
【図４】実施の形態の熱対流生成ユニットを示す斜視図である。
【図５】実施の形態の熱対流生成ユニットを示す斜視図である。
【図６】実施の形態の熱対流生成ユニットを示す断面図である。
【図７】実施の形態の熱対流用流路、及び液体供給路の拡大図である。
【図８】実施の形態の制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して実施の形態に係る熱対流生成用チップについて、熱対流ＰＣＲを行うための熱対流生成装置に使用されるチップを例に説明する。図１は、実施の形態の熱対流生成装置の側面図であり、図２は、その分解斜視図である。図１、２に示すように、熱対流生成装置１は、熱対流生成用チップ１０を装脱可能なチップ装着部としてのステージ２０と、熱源３０と、モータ４０と、制御手段５０とを備えている。
【００２８】
図３は、実施の形態の熱対流生成用チップの拡大斜視図である。図３に示すように、熱対流生成用チップ１０は、例えばシクロオレフィンポリマーやポリカーボネート等の合成樹脂から成る透明な円盤状のディスク１１を備えており、このディスク１１は、円盤状のディスク状基板１２と、その下面に積層された蓋体１３とから成っている。なお、ディスク状基板１２は、ポリジメチルシロキサン（以下「ＰＤＭＳ」と称する。）とガラスとの複合体を材料とするフォトリソグラフィー技術により作製されている。
【００２９】
ディスク状基板１２には、後述する熱対流生成ユニット１６を嵌め込むための複数の凹部１７が形成されている。凹部１７は、ディスク１１の軸線ＡＸ周りに等角度間隔をおいて設けられ、軸線ＡＸに対して対称的に形成されている。
【００３０】
凹部１７の数や寸法は特に限定されないが、本実施の形態では、直径４０mmのディスク状基板１２に４つの同形同大の凹部１７が形成されている場合を例に説明する。
【００３１】
図４〜６は、熱対流生成ユニットを示す図である。ここで、図４、５は、熱対流生成ユニット１６を裏面（図３に示す蓋体１３に接する側）のそれぞれ異なる方向から視た斜視図であり、図６は、図５に示すＡ−Ａ断面の断面図である。なお、図６においては、熱対流生成ユニット１６を凹部１７に嵌め込んだ状態を示している。
【００３２】
図４〜６に示すように、熱対流生成ユニット１６の下面には熱対流用流路１４が設けられている。熱対流用流路１４の加工方法、形状及び寸法等は特に限定されないが、本実施の形態では、外側の直径が６ｍｍの真円状の溝から成り、溝の幅が５００μｍ、深さが４００μｍの熱対流用流路１４が微細加工技術によって熱対流生成ユニット１６の裏面に形成されている場合を例に説明する。
【００３３】
なお、熱対流用流路１４は真円状であるため、流路長を最短にでき、熱対流ＰＣＲを短時間で効率良く行うことができる。また、熱対流生成用チップ１０は複数の熱対流用流路１４を備えているため、複数の液体を同時に処理できるので、処理効率が向上する。
【００３４】
また、熱対流生成ユニット１６には、熱対流用流路１４に液体を供給するための液体供給路１５が接続されている。なお、液体供給路１５は、熱対流生成ユニット１６を凹部１７に嵌め込んだ場合において、熱対流用流路１４よりも軸線ＡＸ側（図３参照）に位置する位置に形成されている。液体供給路１５の形状及び寸法等は特に限定されないが、本実施の形態では、微加工技術により形成された溝から成るホームベースのような平面視略五角形状の流路を例として挙げている。
【００３５】
液体供給路１５には、熱対流用流路１４から離れた部位から順に、注入口１５ａ、傾斜部分１５ｂ、液溜り部１５ｃ、接続部１５ｄが形成されている。
【００３６】
注入口１５ａは、ユーザが反応試薬溶液などの液体をピペット等を用いて滴下するための開口部であり、長手方向がディスク状基板１２の接線と平行な方向に延びるように略矩形状に形成されている。このように、注入口１５ａを略矩形状に形成することにより、ユーザは液体を滴下する際にその都度ピペット等の位置を厳密に確認する必要がなくなり、熱対流生成用チップ１０の利便性を向上させることができる。
【００３７】
傾斜部分１５ｂは、液体供給路１５において、注入口１５ａと液溜り部１５ｃとの間に形成され、液溜り部１５ｃの注入口１５ａ側の上面から注入口１５ａに向けて傾斜している。なお、ディスク状基板１２の接線方向における傾斜部分１５ｂの長さは注入口１５ａの長さと同等である。
【００３８】
また、傾斜部分１５ｂの一部には、傾斜部分１５ｂの傾斜方向に延びる複数の溝を櫛状に配列して加工された櫛形部１５ｆが形成されている。ここで、櫛形部１５ｆは、傾斜部分１５ｂの端部に形成される。
【００３９】
このように、傾斜部分１５ｂに櫛形部１５ｆを形成することにより、注入口１５ａに滴下された液体が櫛形部１５ｆを構成する複数の溝によって生じる毛細管現象によりスムーズに液溜り部１５ｃに導かれ、必要量の液体が確実に熱対流用流路１４に充填される。なお、仮に傾斜部分１５ｂに櫛形部１５ｆが形成されていない場合、液体の有する表面張力により液体の一部が傾斜部分１５ｂに滞留する。この場合、必要量の液体が熱対流用流路１４に充填されず、熱対流が的確に生じなくなるおそれが生じる。
【００４０】
また、ディスク状基板１２の接線方向における櫛形部１５ｆの長さは、ピペット等の先端が当たることができる程度に、傾斜部分１５ｂの長さの２０％以上の長さに形成されていることが好ましい。櫛形部１５ｆを構成する各溝の間のピッチは、高精度に成型加工することが可能であり、かつ毛細管現象が生じる範囲が好ましいため、２０μｍ以上４００μｍ以下であることが望ましい。櫛形部１５ｆの断面の形状は、三角形状、矩形状の他、凸部と凹部がそれぞれ孤状となるように形成されていてもよい。
【００４１】
また、櫛形部１５ｆの対面に相当する位置には、熱対流用流路１４の反対方向に注入口１５ａの一部を窪ませたガイド部１５ｇが形成されている。ガイド部１５ｇは、ユーザが液体を滴下する際に、ピペット等の先端を後述する櫛形部１５ｆの位置に誘導するために設けられたものである。これにより、ユーザの操作の巧拙による液体の供給量のバラツキをさらに抑制することができ、安定して所定量の液体を熱対流用流路１４に供給することができる。
【００４２】
なお、図６に示すように、傾斜部分１５ｂの傾きθ（液溜り部１５ｃの上面の垂線を基準とする傾き）は、１〜４５度の角度に形成される。θを１度以上とすることにより、櫛形部１５ｆの溝に残った液体が遠心力によって液溜り部１５ｃに流入することができ、θを４５度以下とすることにより、ピペット等の先端の位置が櫛形部１５ｆに当たりやすくなる。
【００４３】
また、傾斜部分１５ｂの櫛形部１５ｆが形成されていない部分は、液体に含まれるガスを排出するガス排出路として機能する。具体的には、熱対流用流路１４内の液体が熱対流する際に生じるガスや液体供給路１５に液体を注入する際に生じるガスが遠心力により傾斜部分１５ｂ（櫛形部１５ｆが形成されていない部分）を介して注入口１５ａから排出され、液体からガスを除去できるので、液体の熱対流をスムーズに行うことができる。なお、櫛形部１５ｆの長さを傾斜部分１５ｂの長さの８０％以下とすることにより、ガス排出路となるスペースを有効に確保することができる。
【００４４】
液溜り部１５ｃは、注入口１５ａから注入された液体を一時的に貯留するための空間であり、液溜り部１５ｃの容量は熱対流用流路１４の容量よりも大きく形成されている。ここで、液溜り部１５ｃの加工方法は特に限定されないが、本実施の形態では、微細加工技術によって熱対流生成ユニット１６の裏面に形成されている場合を例として挙げている。なお、液溜り部１５ｃと熱対流用流路１４との間には、両者を接続する幅狭の接続部１５ｄが形成されている。また、液溜まり部１５ｃは、一部に櫛形部１５ｆのような溝構造が施されていても良い。
【００４５】
蓋体１３（図３参照）は、ディスク状基板１２とほぼ同径で、かつディスク状基板１２よりも薄い円盤により形成され、ディスク状基板１２の下面に積層された状態で、適宜の固定手段によりディスク状基板１２と着脱可能に固定される。
【００４６】
ステージ２０（図２参照）は、熱源３０を支持するとともにモータ４０の回転力を熱対流生成用チップ１０に伝達するためのものであって、合成樹脂や金属等から成る円盤により形成される。
【００４７】
ステージ２０は、その上方に配置される熱対流生成用チップ１０をステージ２０に対して同心状に位置決めするとともに熱対流生成用チップ１０を相対回転不能に連結する連結手段を備えている。そのような連結手段の構造は特に限定されないが、例えば、熱対流生成用チップ１０における中心軸に対して偏心した位置に形成された凹部又は凸部を、ステージ２０における中心軸に対して偏心した位置に形成された凸部又は凹部と嵌合させる構造とすることができる。
【００４８】
ステージ２０には、熱源３０を挿入装着するための４つの円弧状のヒータ装着孔２１が設けられている。これらのヒータ装着孔２１は軸線ＡＸ周りに９０°の角度間隔をおいて設けられ、軸線ＡＸに対して対称的に配置されている。
【００４９】
また、ステージ２０には、後述する第１ヒータ３１を固定するためのねじの軸部を挿通する一対の第１ねじ挿通孔２２と、後述する第２ヒータ３２を固定するためのねじの軸部を挿通する一対の第２ねじ挿通孔２３とが設けられている。
【００５０】
熱源３０は、リング状の第１ヒータ３１と、その内側に同心状に配置されるリング状の第２ヒータ３２とから成っている。
【００５１】
第１ヒータ３１は、リング状の連結部３１ａと、その周方向に等間隔をおいて設けられた４つの横断面Ｌ字形の柱状の加熱部３１ｂとを備えている。
【００５２】
連結部３１ａには一対のねじ孔３１ｃが軸線ＡＸ周りに１８０°の角度間隔をおいて設けられている。これらのねじ孔３１ｃには、ステージ２０の第１ねじ挿通孔２２を貫通したねじの軸部が螺合する。
【００５３】
第１ヒータ３１をステージ２０に装着した状態で、第１ヒータ３２の各加熱部３１ｂの上端部がステージ２０の上方に突出した状態となる（図１参照）。
【００５４】
第２ヒータ３２は、リング状の連結部３２ａと、その周方向に等間隔をおいて設けられた４つの縦断面Ｌ字形の柱状の加熱部３２ｂとを備えている。
【００５５】
連結部３２ａには一対のねじ孔３２ｃが軸線ＡＸ周りに１８０°の角度間隔をおいて設けられている。これらの貫通孔３２ｃには、ステージ２０の第２ねじ挿通孔２３を貫通したねじの軸部が螺合する。
【００５６】
第２ヒータ３２をステージ２０に装着した状態で、第２ヒータ３２の各加熱部３２ｂの上端部がステージ２０の上方に突出した状態となる（図１参照）。
【００５７】
図７に示すように、第１ヒータ３１の加熱部３１ｂは、その上面が熱対流用流路１４の半周程度に対向するように形成されている。加熱部３１ｂの加熱温度は約６０℃である。
【００５８】
一方、第２ヒータ３２の加熱部３２ｂは、その上面が熱対流用流路１４の１／４周程度に対向するように形成されている。加熱部３２ｂの加熱温度は約９５℃である。
【００５９】
図２に示す熱対流生成用チップ１０、ステージ２０、第１ヒータ３１及び第２ヒータ３２が積層された状態で、モータ４０のシャフト４１がステージ２０の中心孔２４及び熱対流生成用チップ１０の中心孔１８に挿通される。モータ４０のシャフト４１とステージ２０は適宜の手段により固定される。
【００６０】
熱対流生成装置１を制御する制御手段５０は、図８に示すように、演算制御部５１、表示部５２及び入力部５３を備えている。
【００６１】
演算制御部５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵは、入力部５３から入力される情報とＲＯＭに格納されたプログラムとに従って第１ヒータ３１、第２ヒータ３２及びモータ４０を制御する。表示部５２は液晶表示装置を備え、入力部５３は、キーボード、マウスを備える。
【００６２】
なお、図２の左側に仮想線で示すように、第１ヒータ３１で発生する熱を放熱して第１ヒータ３１を冷却するヒートシンク６０を設けるようにしてもよい。この場合、安価な製造コストで余分な熱を除去でき、熱対流ＰＣＲの精度を向上することができる。
【００６３】
次に、熱対流生成装置１を用いて熱対流ＰＣＲを行う手順を説明する。
【００６４】
まず、ユーザにより、ディスク状基板１２に形成された凹部１７に熱対流生成ユニット１６が嵌め込まれ、注入口１５ａに反応試薬溶液が注入されると、反応試薬溶液は、毛細管現象により液体供給路１５の櫛形部１５ｆを通過して液溜り部１５ｃに流入する。
【００６５】
次に、注入口１５ａに唾液や血液等の検体液が注入されると、検体液は毛細管現象により液体供給路１５の櫛形部１５ｆを通過して液溜り部１５ｃに流入する。
【００６６】
液溜り部１５ｃに流入した反応試薬溶液や検体液は、熱対流生成用チップ１０が停止している間は液溜り部１５ｃ内に滞留しているが、熱対流生成用チップ１０が回転すると、遠心力により接続部１５ｄを通過して熱対流用流路１４内に進入する。
【００６７】
なお、熱対流生成ユニット１６と蓋体１３との間に気密性及び液密性を有する薄い樹脂製シートを挟み込んで、熱対流用流路１４、液体供給路１５を封閉するようにしてもよい。
【００６８】
また、液体供給路１５にＰＣＲを阻害しないオイルを注入してもよい。この場合、熱対流生成用チップ１０が回転すると、比重が軽いオイルは液溜り部１５ｃに滞留し、熱対流用流路１４内の液体が接続部１５ｄから液溜り部１５ｃに流入するのを防ぐ蓋として機能するとともに、熱対流用流路１４内の液体が蒸発するのを防止する。
【００６９】
次に、熱対流生成用チップ１０、第１ヒータ３１及び第２ヒータ３２をステージ２０に装着固定し、モータ４０のシャフト４１をステージ２０の中心孔２４及び熱対流生成用チップ１０の中心孔１８に挿入してステージ２０をシャフト４１に固定する。
【００７０】
ユーザが制御手段５０の入力部５３を操作してモータ４０を起動すると、ステージ２０及び熱対流生成用チップ１０が回転する。また、第１ヒータ３１及び第２ヒータ３２に通電されて各熱対流用流路１４内の液体が加熱される。
【００７１】
液体供給路１５は熱対流用流路１４に対してディスク１１の軸線ＡＸの側に配置されているため、熱対流生成用チップ１０が回転すると、液体供給路１５内の反応試薬溶液と検体液は遠心力により熱対流用流路１４の方向に移動するので、熱対流用流路１４内に進入する。
【００７２】
各熱対流用流路１４内の反応試薬溶液と検体液とは、加熱されるとともに遠心力が付与されることにより、熱対流して両液が混合する。
【００７３】
なお、反応試薬溶液と検体液とを液体供給路１５に注入する前に、あらかじめ反応試薬溶液と検体液との混合液を作製し、この混合液を液体供給路１５に注入し、熱対流用流路１４で熱対流させるようにしてもよい。
【００７４】
なお、熱対流用流路１４内の混合液中にガスが含まれている場合には、そのガスは遠心力により軸線ＡＸの方向に移動して液溜り部１５ｃ、傾斜部分１５ｂを介して注入口１５ａから排出されるので、混合液中のガスを除去できる。これによって、混合液がスムーズに熱対流することができる。
【００７５】
混合液は第２ヒータ３２の加熱部３２ｂを通過する際に加熱部３２ｂ（約９５℃）と熱交換して加熱される。これにより、混合液中の２本鎖ＤＮＡが分離して２本の１本鎖ＤＮＡとなる。なお、本実施の形態では、熱対流する混合液の加熱部３２ｂの通過時間は約１５秒に設定されている。
【００７６】
また、混合液は第１ヒータ３１の加熱部３１ｂを通過する際に加熱部３１ｂ（約６０℃）と熱交換して冷却される。これにより、混合液中の２本の１本鎖ＤＮＡが結合して２本鎖ＤＮＡとなる。なお、本実施の形態では、熱対流する混合液の加熱部３１ｂの通過時間は約４５秒に設定されている。
【００７７】
なお、熱対流する混合液が第１ヒータ３１の加熱部３１ｂを通過する時間と第２ヒータ３２の加熱部３２ｂを通過する時間とは、熱対流生成用チップ１０の回転数や混合液の熱対流速度等を制御することで、短縮可能である。
【００７８】
モータ４０の駆動時間は、第２ヒータ３２による加熱と第１ヒータ３１による冷却とがそれぞれ所定回数ずつ行われるように設定されている。
【００７９】
なお、第１ヒータ３１及び第２ヒータ３２の温度及びモータ４０による熱対流生成用チップ１０の回転駆動速度は、制御手段５０の入力部５３を介して調整可能となっている。
【００８０】
この実施の形態の熱対流生成用チップ１０によれば、熱対流生成ユニット１６の傾斜部分１５ｂの一部に櫛形部１５ｆを形成することにより、注入口１５ａに滴下された液体が櫛形部１５ｆを構成する複数の溝によって生じる毛細管現象によりスムーズに液溜り部１５ｃに導かれることから、注入口に液体を充填する場所が多少ばらついたとしても安定して所定量の液体を熱対流用流路１４に供給することができる。
【００８１】
また、注入口１５ａを略矩形状に形成することにより、ユーザは液体を滴下する際にその都度ピペット等の位置を厳密に確認する必要がなくなるため、熱対流生成用チップ１０の利便性を向上させることができる。また、注入口１５ａにガイド部１５ｇを形成することにより、ユーザが液体を滴下する際に、ピペット等の先端を櫛形部１５ｆの位置に的確に誘導することができる。
【００８２】
また、櫛形部１５ｆの長さを、傾斜部分１５ｂの長さの２０％以上８０％以下に形成することにより、液体に含まれるガスを排出するスペースを確保しつつ、ピペット等の先端が的確に櫛形部１５ｆに合わせられるようにすることができる。また、櫛形部１５ｆを構成する各溝の間のピッチを２０μｍ以上４００μｍ以下とすることにより、毛細管現象が生じる程度のピッチで高精度に櫛形部１５ｆを成型加工することができる。
【００８３】
また、傾斜部分１５ｂの傾きθを１〜４５度の角度に形成することにより、櫛形部１５ｆの溝に残った液体が遠心力によって液溜り部１５ｃに流入しやすくすることができ、かつピペット等の先端の位置を櫛形部１５ｆに当たり易くすることができる。
【００８４】
なお、上述の実施の形態においては、ディスク状基板１２に形成された凹部１７に熱対流生成ユニット１６を嵌め込む場合を例に説明しているが、熱対流生成ユニット１６という部品を用いなくてもよい。たとえば、ディスク状基板１２の裏面に直接熱対流用流路１４と液体供給路１５が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１      熱対流生成装置
１０    熱対流生成用チップ
１１    ディスク
１２    ディスク状基板
１３    蓋体
１４    熱対流用流路
１５    液体供給路
１５ａ  注入口
１５ｂ  傾斜部分
１５ｃ  液溜り部
１５ｄ  接続部
１５ｆ  櫛形部
１５ｇ  ガイド部
１６    熱対流生成ユニット
１７    凹部
１８    中心孔
２０    ステージ
３０    熱源
３１    ヒータ
３２    ヒータ
４０    モータ
５０    制御手段
【図１】
2018014966.tif 000003
【図２】
2018014966.tif 000004
【図３】
2018014966.tif 000005
【図４】
2018014966.tif 000006
【図５】
2018014966.tif 000007
【図６】
2018014966.tif 000008
【図７】
2018014966.tif 000009
【図８】
2018014966.tif 000010