(57)【要約】【課題】小型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】反応液が移動する円環または円環の一部を形成する流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、前記反応容器の第１領域を第１温度に加熱可能な第１加熱部と、前記反応容器を、第１配置と第２配置との間で切り換える駆動機構と、を含み、前記第１配置は、前記第１領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置であり、前記第２配置は、前記反応容器の前記第１領域と異なる第２領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置である、熱サイクル装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液が移動する円環または円環の一部を形成する流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、
前記反応容器の第１領域を第１温度に加熱可能な第１加熱部と、
前記反応容器を、第１配置と第２配置との間で切り換える駆動機構と、
を含み、
前記第１配置は、前記第１領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置であり、
前記第２配置は、前記反応容器の前記第１領域と異なる第２領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置である、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、前記反応液と、前記反応液とは混和しない液体と、で満たされている、熱サイクル装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記反応液の比重は、前記液体の比重よりも大きい、熱サイクル装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２領域を、前記第１温度と異なる第２温度に加熱可能な第２加熱部を含む、熱サイクル装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記反応液の蛍光を検出する蛍光検出部を含む、熱サイクル装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記駆動機構は、前記反応容器を重力の作用する方向に対して垂直な方向の成分を有する回転軸の周りに回転させる、熱サイクル装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記駆動機構は、前記反応容器を歳差運動させる、熱サイクル装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記反応液は、核酸を含む、熱サイクル装置。
【請求項９】
反応液が移動する円環または円環の一部を形成する流路を有する反応容器を、第１配置から第２配置へ切り換える工程と、
前記反応容器を、前記第２配置から前記第１配置へ切り換える工程と、
を含み、
前記第１配置は、前記反応容器の第１領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置であり、
前記第２配置は、前記反応容器の前記第１領域と異なる第２領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置である、熱サイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクル装置および熱サイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、鼻腔拭い液などの検体を用いて、インフルエンザに代表される感染症診断を迅速に行う簡易検査キットが普及している。その多くはイムノクロマト法を利用したものであるが、より精度の高い検査を行う場合には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ： Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法が有効である。
【０００３】
例えば特許文献１には、ＸＹ平面で円を描きつつ、鉛直方向であるＺ軸方向に延びる螺旋形状に形成されたチューブと、ＸＹ平面で互いに対向する位置に平行に並ぶように配置された温度が異なる２つのヒートブロックと、を備え、ＰＣＲ溶液がチューブ内を重力に従って上方から下方へ流れる過程で温度サイクルを繰り返してＰＣＲを行う装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、付与する温度サイクルの回数を増大させようとすると、その分、流路を長くする必要があり、装置が大きくなってしまう場合があった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、小型化を図ることができる熱サイクル装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、装置の小型化を図ることができる熱サイクル方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱サイクル装置は、
反応液が移動する円環または円環の一部を形成する流路を有する反応容器を装着可能な装着部と、
前記反応容器の第１領域を第１温度に加熱可能な第１加熱部と、
前記反応容器を、第１配置と第２配置との間で切り換える駆動機構と、
を含み、
前記第１配置は、前記第１領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置であり、
前記第２配置は、前記反応容器の前記第１領域と異なる第２領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置である。
【０００８】
このような熱サイクル装置では、例えば反応容器を回転させるだけ反応液に温度サイクルを与えることができる。したがって、このような熱サイクル装置では、付与する温度サイクルの回数を増大させても装置が大きくなることがなく、小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応容器は、前記反応液と、前記反応液とは混和しない液体と、で満たされていて
もよい。
【００１０】
このような熱サイクル装置では、反応液を、液体の中に液滴の状態で保持することができる。
【００１１】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応液の比重は、前記液体の比重よりも大きくてもよい。
【００１２】
このような熱サイクル装置では、反応液を、常に、重力の作用する方向において反応容器の最下部に位置させることができる。これにより、このような熱サイクル装置では、仮に液体等を注入する際に反応容器内に気泡が混入したとしても、液体よりも比重の小さい気泡は、重力の作用する方向において反応容器の最上部に移動するので、反応液が気泡と接触する可能性を低くすることができる。したがって、このような熱サイクル装置では、気泡によってＰＣＲが阻害されることを抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記第２領域を、前記第１温度と異なる第２温度に加熱可能な第２加熱部を含んでもよい。
【００１４】
このような熱サイクル装置では、反応容器の第１領域を変性に適した温度に加熱し、反応容器の第２領域をアニーリングおよび伸長反応に適した温度に加熱することができる。
【００１５】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応液の蛍光を検出する蛍光検出部を含んでもよい。
【００１６】
このような熱サイクル装置では、蛍光検出部の検出結果に基づいて、ＰＣＲの温度サイクルの回数を決定することができる。
【００１７】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記駆動機構は、前記反応容器を重力の作用する方向に対して垂直な方向の成分を有する回転軸の周りに回転させてもよい。
【００１８】
このような熱サイクル装置では、重力を利用して、反応液を移動させることができる。
【００１９】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記駆動機構は、前記反応容器を歳差運動させてもよい。
【００２０】
このような熱サイクル装置では、反応容器および加熱部は回転しないので、加熱部を加熱させるための配線が捩れる可能性を低くすることができ、接点を用いずに配線の引き回しを容易することができる。
【００２１】
本発明に係る熱サイクル装置において、
前記反応液は、核酸を含んでもよい。
【００２２】
このような熱サイクル装置では、ＰＣＲによって核酸を増幅させることができる。
【００２３】
本発明に係る熱サイクル方法は、
反応液が移動する円環または円環の一部を形成する流路を有する反応容器を、第１配置から第２配置へ切り換える工程と、
前記反応容器を、前記第２配置から前記第１配置へ切り換える工程と、
を含み、
前記第１配置は、前記反応容器の第１領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置であり、
前記第２配置は、前記反応容器の前記第１領域と異なる第２領域が重力の作用する方向において前記反応容器の最下部となる配置である。
【００２４】
このような熱サイクル方法では、例えば反応容器を回転させるだけ反応液に温度サイクルを与えることができる。したがって、このような熱サイクル方法では、温度サイクルの回数を増大させても装置が大きくなることがなく、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る熱サイクル装置を模式的に示す正面図。
【図２】本実施形態に係る熱サイクル装置を模式的に示す側面図。
【図３】本実施形態に係る熱サイクル装置を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る熱サイクル装置を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図。
【図５】本実施形態に係る熱サイクル装置を用いた熱サイクル方法を説明するためのフローチャート。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置を模式的に示す正面図。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る熱サイクル装置を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２７】
１．  熱サイクル装置
１．１．  構成
まず、本実施形態に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る熱サイクル装置１００を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態に係る熱サイクル装置１００を模式的に示す側面図である。図３は、本実施形態に係る熱サイクル装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図１，２および後述する図４，６，７，８では、重力の作用する方向（以下、「重力作用方向」ともいう）であって、下方向を矢印ｇで示している。
【００２８】
熱サイクル装置１００は、図１に示すように、反応容器１０を装着可能な加熱部２０，２２と、駆動機構３０と、制御部４０と、蛍光検出部５０と、を含む。図１では、加熱部２０，２２に、反応容器１０が固定された状態を示している。なお、便宜上、図１では、制御部４０の図示を省略している。また、図２では、蛍光検出部５０の図示を省略している。
【００２９】
反応容器１０は、反応液４および液体６で充填されている（満たされている）。反応液４は、液体６の中に液滴の状態で保持されている。反応液４は、液体６よりも比重が大きいため、例えば、反応容器１０の重力作用方向における最下部の領域に位置する。反応液４は、例えば、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ポリメラーゼなどの酵素、プライマー、および核酸の増幅産物を検出するた
めの蛍光プローブ等を含む。
【００３０】
反応液４の体積は、例えば、０．１μＬ以上５μＬ以下であり、好ましくは、１μＬ以上２μＬ以下である。反応液４の体積を０．１μＬ以上にすることにより、反応液４の質量に対する表面積の割合を抑え、ひいては液体６との摩擦抵抗を抑えることができるので、反応容器１０が回転したとき、反応液４が液体６の中をスムーズに移動することができる。そのため、反応液４を所望の温度に制御することが可能になる。一方、反応液４の体積を５μＬ以下にすることにより、反応液４の温度変化にかかる時間を短く抑えることができ、ＰＣＲの高速化を実現することができる。また、反応容器１０の内径Ｌ（図３参照）を必要以上に大きくする必要がなく、装置の小型化にも寄与する。
【００３１】
液体６は、反応液４とは混和しない、すなわち混ざり合わない液体である。液体６は、反応液４よりも比重が小さい。液体６は、例えば、ジメチルシリコーンオイル、パラフィンオイルなどである。
【００３２】
反応容器１０の材質は、例えば、ガラス、高分子、金属などである。反応容器１０は、回転軸Ｑを中心として回転することができる。反応容器１０は、図１に示すように回転軸Ｑ方向（回転軸Ｑの延出方向）からみて、円環の形状である。図１に示すように、反応容器１０は、内側部分１０ａと、外側部分１０ｂと、を有し、内側部分１０ａおよび外側部分１０ｂは、回転軸Ｑを中心とする同心円である。
【００３３】
反応容器１０の断面形状は、図３に示すように、例えば、円形である。これにより、反応液４が回転軸Ｑ方向に移動することを抑制することができ、蛍光検出部５０で反応液４の蛍光を検出する際に、蛍光の輝度のばらつきを小さくすることができる。反応容器１０の内径Ｌは、例えば、２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、反応容器１０の断面形状は、特に限定されず、四角形であってもよい。
【００３４】
反応容器１０は、反応液４が移動する流路１２を有している。流路１２は、図１に示すように回転軸Ｑ方向からみて、円環の形状である。流路１２は、円環を形成する。
【００３５】
反応容器１０には、図２に示すように、注入管１３を介して蓋１４が設けられている。図示の例では、反応容器１０に注入管１３が接続され、注入管１３に蓋１４が設けられている。注入管１３は、反応容器１０から、反応容器１０の内側を向く方向には延出していない。すなわち、注入管１３は、図１に示すように回転軸Ｑ方向からみて、内側部分１０ａと離間している。図２に示す例では、注入管１３は、反応容器１０から、回転軸Ｑ方向に延出している。注入管１３は、例えば、反応容器１０と一体的に設けられている。注入管１３から、反応容器１０に反応液４および液体６を注入することができる。
【００３６】
なお、図示はしないが、注入管１３は、反応容器１０から、反応容器１０の外側を向く方向に延出していてもよい。具体的には、注入管１３は、外側部分１０ｂから、反応容器１０の外側を向く方向に延出していてもよい。
【００３７】
第１加熱部２０および第２加熱部２２は、図示しないヒーターから発生した熱を、反応容器１０に伝える部材である。加熱部２０，２２は、例えば、反応容器１０に接している。加熱部２０，２２は、例えば、互いに離間して設けられている。
【００３８】
第１加熱部２０および第２加熱部２２は、例えば、アルミニウム製のヒートブロックである。ヒートブロックをアルミニウム製とすることで、反応容器１０を効率よく加熱することができる。加熱部２０，２２は、例えば、二分割されたヒートブロックからなり、反応容器１０を該ヒートブロックで挟み込むことによって反応容器１０はヒートブロックに
対して固定されている。
【００３９】
第１加熱部２０は、反応容器１０の第１領域１６を加熱する。第１領域１６は、反応容器１０の第１加熱部２０に覆われた領域である。図示の例では、第１加熱部２０には、第１開口部２１が設けられ、第１開口部２１に第１領域１６が挿入されている。第１開口部２１は、第１加熱部２０を貫通する貫通孔である。
【００４０】
第１加熱部２０は、第１領域１６を第１温度に加熱可能である。第１温度は、例えば、９２℃以上９７℃以下であり、好ましくは９５℃である。第１温度は、ＰＣＲにおいて、変性（２本鎖ＤＮＡの解離）に適した温度である。
【００４１】
第２加熱部２２は、反応容器１０の第１領域１６と異なる第２領域１７を加熱する。第２領域１７は、反応容器１０の第２加熱部２２に覆われた領域である。図示の例では、第２加熱部２２には、第２開口部２３が設けられ、第２開口部２３に第２領域１７が挿入されている。第２開口部２３は、第２加熱部２２を貫通する貫通孔である。
【００４２】
第２加熱部２２は、第２領域１７を第１温度と異なる第２温度に加熱可能である。第２温度は、第１温度よりも低く、例えば、５５℃以上７２℃以下であり、好ましくは６０℃である。第１温度は、ＰＣＲにおいて、アニーリング（プライマーが１本鎖ＤＮＡに結合する反応）および伸長反応（プライマーを始点としてＤＮＡの相補鎖が形成される反応）に適した温度である。図１に示す例では、反応液４は、第２領域１７内に位置している。
【００４３】
第１加熱部２０および第２加熱部２２の温度は、図示せぬ温度センサーおよび制御部４０によって制御されていてもよい。加熱部２０，２２にそれぞれ設けられた開口部２１，２３は、反応容器１０を装着可能な装着部である。
【００４４】
駆動機構３０は、反応容器１０および加熱部２０，２２を、第１配置、第２配置、および第３配置に（第１配置と第２配置と第３配置との間で）切り換える機構である。駆動機構３０は、反応容器１０を支持する支持部３２と、支持部３２を回転させるモーター３４と、を有している。
【００４５】
駆動機構３０は、モーター３４の駆動により、回転軸Ｑを中心として、反応容器１０におよび加熱部２０，２２の位置関係を維持したまま支持部３２を回転（図１に示す例では時計回りに回転）させる。これにより、反応容器１０および加熱部２０，２２は、互いの位置関係を維持したまま回転する。駆動機構３０は、反応容器１０を重力作用方向に対して垂直な方向の成分を有する回転軸（図示の例では垂直な方向に延びる回転軸）Ｑの周りに回転させる。図示の例では、支持部３２は、反応容器１０と２箇所で接続され、加熱部２０，２２の各々と１箇所で接続されている。反応容器１０の回転速度は、例えば、ＰＣＲを行っている間、一定（具体的には回転の始めおよび終わりを除いて一定）である。反応容器１０の回転速度は、例えば、反応液４が、常に、反応容器１０の重力作用方向における最下部に留まっているような速度である。
【００４６】
なお、支持部３２の回転速度は、時間とともに変化してもよい。また、支持部３２の形状は、反応容器１０および加熱部２０，２２を、互いの位置関係を維持したまま回転させることができれば、特に限定されない。
【００４７】
制御部４０は、反応容器１０および加熱部２０，２２が第１配置と第２配置とを所定回数繰り返すように、駆動機構３０を制御する。制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）および記憶部（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含んで構
成されている。記憶部には、例えば、駆動機構３０を制御するための各種プログラム、データ等が記録されている。記憶部は、例えば、制御部４０が行う各種処理の処理中のデータや処理結果等を一時的に記録する。
【００４８】
蛍光検出部５０は、例えば制御部４０の制御により、反応液４に光を照射し、反応液４から放出される蛍光（反応液４の蛍光）を検出する。蛍光検出部５０は、重力作用方向において反応容器１０の最下部に光を照射可能な位置に設けられている。蛍光検出部５０は、反応容器１０の加熱部２０，２２に覆われていない第３領域１８が重力作用方向において反応容器１０の最下部に位置するときに、反応液４に光を照射することができる。蛍光検出部５０は、ＰＣＲを行っている間、光を射出し続けてもよい。第３領域１８は、例えば、反応容器１０の加熱部２０，２２に覆われていない領域であって、駆動機構３０が駆動した場合に、第２領域１７が反応容器１０の重力方向における最下部に位置した後であって、第１領域１６が最下部に位置する前に、最下部に位置する領域（図１に示す例では蓋１４が設けられていない領域）である。
【００４９】
蛍光検出部５０の検出結果は、制御部４０の記憶部に保存されてもよい。制御部４０は、蛍光検出部５０で検出された蛍光の輝度（蛍光輝度）に基づいて、例えばＰＣＲの核酸の増幅曲線を取得し、ＰＣＲの温度サイクルの回数を決定することができる。蛍光検出部５０は、駆動機構３０によって回転されず、固定されている。
【００５０】
１．２．  熱サイクル方法
図４は、熱サイクル装置１００を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図である。図５は、熱サイクル装置１００を用いた熱サイクル方法を説明するためのフローチャートである。なお、便宜上、図４では、駆動機構３０、制御部４０、および蛍光検出部５０の図示を省略している。
【００５１】
まず、反応液４および液体６が充填された反応容器１０を、加熱部２０，２２に固定する（ステップＳ１０２）。例えば、反応容器１０をヒートブロックで挟み込むことによって加熱部２０，２２に固定する。
【００５２】
ステップＳ１０２において、反応容器１０および加熱部２０，２２の配置は、第１配置である（図４（Ａ）参照）。第１配置は、図４（Ａ）に示すように、第１領域１６が重力作用方向において反応容器１０の最下部となる配置である。したがって、液体６よりも比重の大きい反応液４は、第１領域１６内に位置している。
【００５３】
次に、加熱部２０，２２によって、反応容器１０を加熱する（ステップＳ１０４）。具体的には、第１加熱部２０は、反応容器１０の第１領域１６を第１温度に加熱する。第２加熱部２２は、反応容器１０の第２領域１７を第２温度に加熱する。これにより、第１領域１６内から第２領域１７内へ向けて温度が低くなる温度勾配が形成される。
【００５４】
ステップＳ１０４において、反応容器１０および加熱部２０，２２の配置は、第１配置であるので、反応液４は、第１温度に加熱される。したがって、ステップＳ１０４においては、反応液４に対して第１温度における反応（変性）が行われる。
【００５５】
次に、制御部４０は、駆動機構３０を制御して、第１配置から第２配置に切り換える（ステップＳ１０６）。具体的には、制御部４０は、駆動機構３０を制御して反応容器１０を回転させ、反応容器１０を、第１配置から第２配置に切り換える。本実施形態において、ステップＳ１０４に続いてステップＳ１０６が行われる場合、すなわち、１回目のステップＳ１０６が行われる場合は、制御部４０は、図示しない温度センサー（第１加熱部２０に接続された温度センサー）が所定の温度に達してから所定時間が経過したと判定した
場合に、第１配置から第２配置に切り換える。反応容器１０が回転している間、液体６よりも比重の大きい反応液４は、反応容器１０内を転がり、例えば、常に反応容器１０の最下部に位置する。
【００５６】
第２配置は、図４（Ｂ）に示すように、第２領域１７が重力作用方向において反応容器１０の最下部となる配置である。したがって、反応液４は、第２領域１７内に位置している。第２配置の間（反応液４が第２領域１７内を通過する間）、反応液４は、第２温度に加熱させ、反応液４に対して第２温度における反応（アニーリングおよび伸長反応）が行われる。
【００５７】
次に、制御部４０は、検出された蛍光輝度が所定値以上か否か判定する（ステップＳ１０８）。具体的には、制御部４０は、図４（Ｃ）に示すように、第３領域１８が重力作用方向において反応容器１０の最下部となる第３配置において、蛍光検出部５０において検出された蛍光輝度（反応液４の蛍光輝度）を取得する。そして、制御部４０は、取得した蛍光輝度が、予め記憶部に記憶された所定値以上か否か判定する。
【００５８】
ステップＳ１０８において、制御部４０が検出された蛍光輝度が所定値以上（Ｙｅｓ）と判定した場合には、制御部４０は、駆動機構３０を制御してモーター３４の駆動を停止させ、処理を完了する（ＥＮＤ）。制御部４０が検出された蛍光輝度が所定値未満（Ｎｏ）と判定した場合には、ステップＳ１１０へ進む。
【００５９】
ステップＳ１０８においてＮｏ場合、制御部４０は、引き続きモーター３４を駆動させて、反応容器１０を、第２配置から第１配置に切り換える（ステップＳ１１０）。これにより、反応容器１０は、図４（Ａ）に示す状態（第１配置）となる。
【００６０】
次に、再びステップＳ１０６が開始される。
【００６１】
なお、第１温度、第２温度や、支持部３２の回転速度、加熱部２０，２２の大きさなどは、反応液４や液体６の種類および量、ならびに反応容器１０の大きさなどを考慮して、適宜決定される、
例えば、反応容器１０の表面の１／４を第１加熱部２０が覆い、反応容器１０の表面の１／２を第２加熱部２２が覆い、反応容器１０が５秒で１回転の速度で回転する場合、１回転で反応液４に、第１温度で１．２５秒、第２温度で２．５秒の温度サイクルを与えることができる。例えば、この温度サイクルを４０回転（４０サイクル）以上行うことによりＰＣＲを完了させることができる。例えば温度サイクルを４０サイクル行った場合、３分２０秒という短時間でＰＣＲ（高速ＰＣＲ）を実現することができる。
【００６２】
熱サイクル装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
熱サイクル装置１００では、反応容器１０は、反応液４が移動する円環を形成する流路１２を有する。そのため、熱サイクル装置１００では、反応容器１０を回転させるだけ反応液４に温度サイクルを与えることができる。したがって、熱サイクル装置１００では、付与する温度サイクルの回数を増大させても装置が大きくなることがなく、小型化を図ることができる。
【００６４】
さらに、熱サイクル装置１００では、加熱部２０，２２の大きさを適宜設定することにより、反応容器１０を一定速度で回転させることによって反応液４に所望の温度サイクルを与えることができる。したがって、熱サイクル装置１００では、駆動機構３０の制御を容易にすることができる。
【００６５】
熱サイクル装置１００では、反応容器１０は、反応液４と、反応液４とは混和しない液体６と、で満たされている。そのため、熱サイクル装置１００では、反応液４を、液体６の中に液滴の状態で保持することができる。
【００６６】
熱サイクル装置１００では、反応液４の比重は、液体６の比重よりも大きい。そのため、反応液４を、常に、重力作用方向において反応容器１０の最下部に位置させることができる。これにより、熱サイクル装置１００では、仮に液体６等を注入する際に反応容器１０内に気泡が混入したとしても、液体６よりも比重の小さい気泡は、重力作用方向において反応容器１０の最上部に移動するので、反応液４が気泡と接触する可能性を低くすることができる。したがって、熱サイクル装置１００では、気泡によってＰＣＲが阻害されることを抑制することができる。
【００６７】
熱サイクル装置１００では、第２領域１７を、第１温度と異なる第２温度に加熱可能な第２加熱部２２を含む。そのため、熱サイクル装置１００では、反応容器１０の第１領域１６を変性に適した温度に加熱し、反応容器１０の第２領域１７をアニーリングおよび伸長反応に適した温度に加熱することができる。
【００６８】
熱サイクル装置１００では、反応液４の蛍光を検出する蛍光検出部５０を含む。そのため、熱サイクル装置１００では、蛍光検出部５０の検出結果に基づいて、ＰＣＲの温度サイクルの回数を決定することができる。
【００６９】
熱サイクル装置１００では、駆動機構３０は、反応容器１０を重力作用方向に対して垂直な方向の成分を有する回転軸Ｑの周りに回転させる。そのため、熱サイクル装置１００では、重力を利用して、反応液４を移動させることができる。
【００７０】
熱サイクル装置１００では、反応液４は、核酸を含む。そのため、熱サイクル装置１００では、ＰＣＲによって核酸を増幅させることができる。
【００７１】
なお、図示はしないが、熱サイクル装置１００は、反応容器１０を、第１温度および第２温度と異なる第３温度に加熱可能な第３加熱部を含んでいてもよい。第３温度は、例えば、第１温度よりも低く、かつ第２温度よりも高い温度である。具体的には、第３温度は、７０℃以上７５℃以下である。これにより、第２温度をアニーリングに適した温度とし、第３温度を伸長反応に適した温度とするこができる。このように、アニーリングと伸長反応とを別々の温度で行うことができ、ＰＣＲの最適化を図ることができる。
【００７２】
上記のように、熱サイクル装置１００では、反応容器１０および流路１２の形状は、円環であるので、温度分布の自由度が高い。例えば、反応容器１０に沿って３つの加熱部を設けることにより、簡易な構造で、３つの加熱部によって反応容器を加熱することができる。なお、加熱部の数は、４つ以上であってもよい。
【００７３】
２．  熱サイクル装置の変形例
２．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置２００を模式的に示す正面図である。図７は、本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置２００を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図である。なお、便宜上、図６では、駆動機構３０および制御部４０の図示を省略している。また、図７では、駆動機構３０、制御部４０、および蛍光検出部５０の図示を省略している。
【００７４】
以下、本実施形態の第１変形例に係る熱サイクル装置２００において、上述した本実施
形態に係る熱サイクル装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第２変形例に係る熱サイクル装置においても同様である。
【００７５】
上述した熱サイクル装置１００では、図１に示すように、反応容器１０および流路１２は、円環の形状であった。これに対し、熱サイクル装置２００では、図６に示すように、反応容器１０および流路１２は、円環の一部の形状である。言い換えると、反応容器１０および流路１２は、円環の一部を切り取った形状（図示の例では、円環の半分以上を切り取った形状）である。流路１２は、円環の一部を形成する。
【００７６】
図６に示す例では、第１開口部２１は、第１加熱部２０に設けられた有底の穴である。第２開口部２３は、第２加熱部２２に設けられた有底の穴である。
【００７７】
駆動機構３０は、例えば、反応液４が流路１２の一方の端から他方の端まで移動するように、反応容器１０および加熱部２０，２２を往復運動させる。１往復の時間は、例えば、１０秒程度である。１往復の時間は、例えば、ＰＣＲを行っている間、一定である。なお、１往復の時間は、時間とともに変化してもよい。
【００７８】
熱サイクル装置２００では、図７（Ａ）に示すように、第１配置において、反応液４は、第１領域１６内に位置し、反応液４に対して第１温度における反応（変性）が行われる。図７（Ｂ）に示すように、第２配置において、反応液４は、第２領域１７内に位置し、反応液４に対して第２温度における反応（アニーリングおよび伸長反応）が行われる。図７（Ｃ）に示すように、第３配置において、制御部４０は、蛍光検出部５０において検出された蛍光（反応液４の蛍光）の輝度を取得する。図示の例では、第３領域１８は、蓋１４が設けられている領域である。
【００７９】
熱サイクル装置２００では、流路１２は、円環の一部を形成するため、流路１２が円環である場合に比べて、反応容器１０を小さくすることができる。そのため、熱サイクル装置２００では、より小型化を図ることができる。
【００８０】
２．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る熱サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る熱サイクル装置３００を用いた熱サイクル方法を説明するための模式図である。なお、便宜上、図８では、注入管１３、蓋１４、加熱部２０，２２、駆動機構３０、制御部４０、および蛍光検出部５０の図示を省略している。
【００８１】
上述した熱サイクル装置１００では、駆動機構３０は、図４に示すように、反応容器１０を回転させて、第１〜第３配置に切り換えた。これに対し、熱サイクル装置３００では、駆動機構３０は、図８に示すように、反応容器１０を歳差運動させて、第１〜第３配置に切り換える。言い換えると、駆動機構３０は、反応容器１０の回転軸（図示せず）が円を描くように反応容器１０を動かして、第１〜第３配置に切り換える。
【００８２】
熱サイクル装置３００では、図８（Ａ）に示すように、第１配置において、反応液４は、第１領域１６内に位置し、反応液４に対して第１温度における反応（変性）が行われる。図８（Ｂ）に示すように、第２配置において、反応液４は、第２領域１７内に位置し、反応液４に対して第２温度における反応（アニーリングおよび伸長反応）が行われる。図８（Ｃ）に示すように、第３配置において、制御部４０は、蛍光検出部５０において検出された蛍光（反応液４の蛍光）の輝度を取得する。
【００８３】
熱サイクル装置３００では、駆動機構３０は、反応容器１０を歳差運動させる。そのため、熱サイクル装置３００では、反応容器１０および加熱部２０，２２は回転しない。これにより、熱サイクル装置３００では、反応容器１０および加熱部２０，２２が回転する場合に比べて、加熱部２０，２２を加熱させるための配線が捩れる可能性を低くすることができ、接点を用いずに配線の引き回しを容易することができる。したがって、熱サイクル装置３００では、信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００８４】
なお、図８に示す例では、反応容器１０の断面形状は四角形であるが、図３に示すように、円形であってもよい。
【００８５】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【００８６】
本発明は、実施の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、実施の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、実施の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、実施の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】
【００８７】
４…反応液、６…液体、１０…反応容器、１０ａ…内側部分、１０ｂ…外側部分、１２…流路、１３…注入管、１４…蓋、１６…第１領域、１７…第２領域、１８…第３領域、２０…第１加熱部、２１…第１開口部、２２…第２加熱部、２３…第２開口部、３０…駆動機構、３２…支持部、３４…モーター、４０…制御部、５０…蛍光検出部、１００，２００，３００…熱サイクル装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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