(57)【要約】【課題】核酸の増幅を高速に行うことのできる核酸増幅反応容器、核酸増幅反応装置及び核酸増幅反応方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る核酸増幅反応容器は、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、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、第１内壁面と第２内壁面との間の距離は、核酸増幅反応液が導入された場合に、核酸増幅反応液が第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。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１内壁面と、前記第１内壁面に対向する第２内壁面と、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、核酸増幅反応液が導入された場合に、前記核酸増幅反応液が前記第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距離が、前記第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、核酸増幅反応容器。
【請求項２】
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、核酸増幅反応液が導入された場合に、前記核酸増幅反応液が前記第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、
前記流路内に、前記核酸増幅反応液と気体とが配置された、核酸増幅反応容器。
【請求項３】
請求項２において、
前記流路内に、オイルが配置された、核酸増幅反応容器。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記気体の体積が、前記流路の容積の５０％以上を占める、核酸増幅反応容器。
【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、
前記第１内壁面及び前記第２内壁面の間の距離は、０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、核酸増幅反応容器。
【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、
前記第１内壁面を形成する第１壁及び前記第２内壁面を形成する第２壁の少なくとも一方は、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さを有する、核酸増幅反応容器。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１壁及び前記第２壁の少なくとも一方は、前記流路の内圧が上昇した場合に変形する、核酸増幅反応容器。
【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、
前記流路を形成する壁の少なくとも一つは、光透過性を有する、核酸増幅反応容器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項において、
前記核酸増幅反応液の体積は、１μｌ以上１００μｌ以下である、核酸増幅反応容器。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項において、
前記第１内壁面及び前記第２内壁面は、疎水性である、核酸増幅反応容器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項において、
前記流路を封止する蓋体をさらに有し、
前記蓋体は、前記長手方向を軸とする円筒面を含む形状を有する、核酸増幅反応容器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の核酸増幅反応容器と、
前記核酸増幅反応容器を装着する装着部と、
前記核酸増幅反応容器の第１領域を加熱する第１加熱部と、
前記第２領域を加熱する第２加熱部と、
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と、
を含み、
前記第１加熱部は、第１温度に前記第１領域を加熱し、
前記第２加熱部は、前記第１温度とは異なる第２温度に、前記第２領域を加熱し、
前記第１配置は、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、
核酸増幅反応装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の核酸増幅反応容器に、核酸増幅反応液を導入し、前記流路内に少なくとも前記核酸増幅反応液と気体とを配置する工程と、
前記核酸増幅反応容器の第１領域を第１温度に加熱する工程と、
前記核酸増幅反応容器の第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、
前記核酸増幅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、
前記核酸増幅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、
を含む、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、核酸増幅反応容器、核酸増幅反応装置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、円筒状の核酸増幅反応容器中にオイルと少量の核酸増幅反応液を投入し、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、核酸増幅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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
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、円筒状の核酸増幅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、核酸増幅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。
【０００５】
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。
【０００６】
また、上記文献の技術では、核酸増幅反応容器内は、核酸増幅反応液とオイルとで満たされており、オイル中で核酸増幅反応液を移動させる場合にはオイルの流動を伴うため、オイルの流動抵抗が生じる。オイルは一定の粘性を有しているため、核酸増幅反応液の移動速度は、オイルの存在によって制限されていた。そのため、核酸増幅反応の高速化という点では改良の余地があった。
【０００７】
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核酸増幅反応容器、核酸増幅反応装置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】
【０００８】
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。
【０００９】
本発明に係る核酸増幅反応容器の一態様は、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、核酸増幅反応液が導入された場合に、前記核酸増幅反応液が前記第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内壁面との間の距離の５倍以上である断面を有する。
【００１０】
このような核酸増幅反応容器によれば、核酸増幅反応液が導入された場合に、核酸増幅反応液が、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、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は、前記第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、核酸増幅反応液と内壁面との直接の熱交換が良好であり、核酸増幅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、核酸の増幅を高速に行うことができる。
【００１１】
本発明に係る核酸増幅反応容器の一態様は、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、核酸増幅反応液が導入された場合に、前記核酸増幅反応液が前記第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、前記流路内に、前記核酸増幅反応液と気体とが配置されている。
【００１２】
このような核酸増幅反応容器によれば、核酸増幅反応液が導入された場合に、核酸増幅反応液が、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。そのため、核酸増幅反応液と内壁面との直接の熱交換が良好であり、核酸増幅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。さらに、流路内に気体が導入されることにより、核酸増幅反応液の流路内での移動が容易となり、所定の位置に核酸増幅反応液をより迅速に移動させることができる。これにより、核酸増幅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、核酸の増幅を高速に行うことができる。
【００１３】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記流路内に、オイルが配置されてもよい。
【００１４】
このようにすれば、流路内において、核酸増幅反応液と気体との間にオイルが位置するため、核酸増幅反応液の成分の蒸発が抑制され、より正確に核酸を増幅することができる。また、オイルが存在しても、気体が存在するので、核酸増幅反応液の移動速度が低下することが抑制される。
【００１５】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、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。
【００１６】
このようにすれば、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、核酸増幅反応液の全体を、それぞれの温度に到達させやすい。
【００１７】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記第１内壁面及び前記第２内壁面の間の距離は、０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であってもよい。
【００１８】
このような核酸増幅反応容器によれば、より確実に核酸増幅反応液を第１内壁面及び第２内壁面に接触させることができる。また、核酸増幅反応容器の大きさが大きくなりすぎず、例えば、作業性を向上することができる。
【００１９】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記第１内壁面を形成する第１壁及び前記第２内壁面を形成する第２壁の少なくとも一方は、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さを有してもよい。
【００２０】
このような核酸増幅反応容器によれば、容器の熱伝導距離を小さくでき、外側と内側と
の温度差を小さくすることができる。そのため、核酸増幅反応液を、例えば、外部のヒーターの設定温度により早く到達させることができる。
【００２１】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記第１壁及び前記第２壁の少なくとも一方は、前記流路の内圧が上昇した場合に変形してもよい。
【００２２】
このような核酸増幅反応容器によれば、例えば、核酸増幅反応容器の外形形状の孔を有するヒートブロックに、核酸増幅反応容器を挿入した場合に、ヒートブロックの熱によって容器の内部の圧力が上昇した場合に、第１壁及び第２壁をヒートブロックに押しつけることができる。これにより容器外部と容器内部との熱交換をさらに効率的に行うことができる。
【００２３】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記流路を形成する壁の少なくとも一つは、光透過性を有してもよい。
【００２４】
このような核酸増幅反応容器によれば、外部から核酸増幅反応液に光を照射することができるとともに、核酸増幅反応液に蛍光プローブ等が含まれる場合に発生する蛍光を容易に観測することができる。
【００２５】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記核酸増幅反応液の体積は、１μｌ以上１００μｌ以下であってもよい。
【００２６】
このような核酸増幅反応容器によれば、より確実に核酸増幅反応液を第１内壁面及び第２内壁面に接触させることができる。また、核酸増幅反応容器の大きさが大きくなりすぎず、例えば、作業性を向上することができる。
【００２７】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記第１内壁面及び前記第２内壁面は、疎水性であってもよい。
【００２８】
このような核酸増幅反応容器によれば、核酸増幅反応液が第１内壁面及び第２内壁面を濡らしにくく、核酸増幅反応液を流路内でより移動させやすい。これにより、より高速な核酸増幅反応液の移動を行うことができる。
【００２９】
本発明に係る核酸増幅反応容器において、前記流路を封止する蓋体をさらに有し、前記蓋体は、前記長手方向を軸とする円筒面を含む形状を有してもよい。
【００３０】
このような核酸増幅反応容器によれば、ユーザーが核酸増幅反応容器を取り扱いやすく、例えば、作業性を向上することができる。
【００３１】
本発明に係る核酸増幅反応装置の一態様は、上述の核酸増幅反応容器と、前記核酸増幅反応容器を装着する装着部と、前記核酸増幅反応容器の第１領域を加熱する第１加熱部と、前記第２領域を加熱する第２加熱部と、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と、を含み、前記第１加熱部は、第１温度に前記第１領域を加熱し、前記第２加熱部は、前記第１温度とは異なる第２温度に、前記第２領域を加熱し、前記第１配置は、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。
【００３２】
このような核酸増幅反応装置によれば、高速に核酸を増幅することができる。
【００３３】
本発明に係る核酸増幅反応方法の一態様は、上述の核酸増幅反応容器に、核酸増幅反応液を導入し、前記流路内に少なくとも前記核酸増幅反応液と気体とを配置する工程と、前記核酸増幅反応容器の第１領域を第１温度に加熱する工程と、前記核酸増幅反応容器の第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、前記核酸増幅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、前記核酸増幅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、を含む。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る核酸増幅反応装置の斜視図。図１Ａは蓋を閉じた状態、図１Ｂは蓋を開けた状態を示す。
【図２】実施形態に係る核酸増幅反応装置における本体の分解斜視図。
【図３】実施形態に係る核酸増幅反応装置における本体の、図１ＡのＡ−Ａ線における断面を模式的に示す断面図。図３Ａは第１配置、図３Ｂは第２配置を示す。
【図４】実施形態に係る核酸増幅反応容器の断面の模式図。図４Ａは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であり、図４Ｂは反応容器の第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である。
【図５】実施形態に係る核酸増幅反応容器の断面の模式図。図５Ａは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であり、図５Ｂは反応容器の第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である。図５Ｃは蓋体を含む反応容器の第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である。
【図６】実施形態に係る核酸増幅反応容器の断面の模式図。図６Ａ及び図６Ｂは反応容器の第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である。図６Ｃは蓋体を含む反応容器の第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である。
【図７】実施形態に係る核酸増幅反応容器を模式的に示す斜視図。
【図８】実施形態に係る核酸増幅反応容器の断面の模式図。
【図９】実施形態に係る核酸増幅反応装置を用いた処理を表すフローチャート。
【図１０】変形例に係る核酸増幅反応装置を模式的に示す斜視図。図１０Ａは蓋を閉じた状態、図１０Ｂは蓋を開けた状態を示す。
【図１１】変形例に係る核酸増幅反応装置における本体の、図１０ＡのＢ−Ｂ線における断面の模式図。
【図１２】変形例に係る核酸増幅反応装置を模式的に示す斜視図。
【図１３】変形例に係る核酸増幅反応装置を模式的に示す斜視図。
【図１４】実験例の結果を示すグラフ。
【図１５】実験例の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
１．核酸増幅反応装置
１．１．核酸増幅反応装置の構成
図１は、実施形態に係る核酸増幅反応装置１の斜視図である。図１Ａは核酸増幅反応装置１の蓋５０を閉じた状態、図１Ｂは核酸増幅反応装置１の蓋５０を開けた状態であり、装着部１１に核酸増幅反応容器が装着された状態を表す。図２は、実施形態に係る核酸増幅反応装置１における本体１０の分解斜視図である。図３は、実施形態に係る核酸増幅反
応装置における本体１０の、図１ＡのＡ−Ａ線における断面を模式的に示す断面図である。図１ないし図３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。
【００３８】
本実施形態に係る核酸増幅反応装置１は、図１Ａ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。
【００３９】
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。
【００４０】
本実施形態の核酸増幅反応装置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３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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
本実施形態の核酸増幅反応装置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。
【００４９】
本実施形態の核酸増幅反応装置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。
【００５０】
本実施形態の本体１０は、図２及び図３Ａ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
本実施形態の核酸増幅反応装置１は、蓋５０を含む。図１Ａ及び図３Ａ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が外れることで核酸増幅反応装置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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
２．核酸増幅反応容器
本実施形態に係る核酸増幅反応容器は、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。
【００５７】
本実施形態に係る核酸増幅反応容器は、核酸増幅反応液が導入された場合に、核酸増幅反応液が、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、本実施形態に係る核酸増幅反応容器は、係る流路内に、核酸増幅反応液と気体とが配置されることができる。
【００５８】
以下、本実施形態に係る核酸増幅反応容器の例として、反応容器１００、反応容器１０１、反応容器１０２及び反応容器１０３を用いて幾つかの態様を説明する。
【００５９】
２．１．第１態様
図４は、本態様に係る反応容器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。
【００６０】
図４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。
【００６１】
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。
【００６２】
流路１１０には、少なくとも核酸増幅反応液（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）が導入されてもよい。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。
【００６３】
反応容器１００の形状は扁平状であり、長手方向（図４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、核酸増幅反応装置の起動中に反応液１４０（核酸増幅反応液）が移動する方向である。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。本態様の反応容器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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
一方、第１内壁面１１３と第２内壁面１１４との間の距離（幅ａ）は、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
【００７２】
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と気体１３０のみが導入される場合（すなわち、オイル等を導入せず、反応液１４０の体積を最大５０％とし得る場合）、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、本態様の反応容器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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。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。）。
【００７５】
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。
【００７６】
なお、本態様において、幅ｃは、特に限定されない。すなわち、本態様の反応容器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。
【００７７】
本態様の反応容器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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
本態様に係る反応容器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、本態様に係る反応容器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。
【００８１】
再度図３を参照して、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。本態様の反応容器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。
【００８２】
流路１１０には、気体１３０と、反応液１４０とが充填されている。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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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、これらの部材を核酸増幅反応装置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。
【００８６】
２．２．第２態様
図５は、第２態様に係る反応容器１０１の断面の模式図である。図５Ａは反応容器１０１の長手方向から見た上面図及び反応容器１０１の対向する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して平行な面で切った断面の模式図であり、図５Ｂは反応容器１０１の長手方向から見た上面図及び反応容器１０１の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して直交する面で切った断面の模式図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、それぞれの上面図には対応する断面を示す鎖線が描かれており、蓋体１２０は省略されている。図５Ｃは反応容器１０１の対向する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して直交する面で切った断面の模式図である。
【００８７】
本態様の反応容器１０１は、上述の第１態様の反応容器１００と蓋体１２０の形状が異なること及び反応容器１００のように底部の中央が外部に向かって突出していないこと以外は同様である。したがって、同様の部材、部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
第２態様の反応容器１０１は、流路１１０を封止する蓋体１２０を有しており、蓋体１２０は、長手方向を軸とする円筒面を含む形状を有している。すなわち、流路１１０が扁平な形状で形成されているが、蓋体１２０は円柱状又は円筒状の形状を含んで形成されている。図５の例では、蓋体１２０は、流路１１０の一端側を封止する円柱状の栓の形状を
有している。蓋体１２０は、図示のような栓の形状であってもよいし、キャップの形状であってもよい。さらに、蓋体１２０は、スクリュー機構等を備えてもよい。
【００８９】
反応容器１０１は、扁平な形状の流路１１０を形成し、かつ、蓋体１２０が、長手方向を軸とする円筒面を含む形状を有している。そのため、反応容器１０１は、反応容器１００に比較して、ユーザーが取り扱いやすく、例えば、作業性を向上させることができる。
【００９０】
２．３．第３態様
図６は、第３態様に係る反応容器１０２の断面の模式図である。図６Ａ及び図６Ｂは反応容器１０１の長手方向から見た上面図及び反応容器１０１の対向する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して直交する面で切った断面の模式図である。図６Ａ及び図６Ｂでは、それぞれの上面図に対応する断面の位置を示す鎖線が描かれている。図６Ｃは反応容器１０１の対向する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に対して平行な面で切った断面の模式図である。図６Ｃにおいては、第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４を形成するためのフィルム部１２４が仮想的に描かれている。また図６では蓋体１２０は省略されている。
【００９１】
第３態様の反応容器１０２は、上述の第２態様の反応容器１０１と第１壁１１８及び第２壁１１９の構造が異なること以外は同様である。したがって、同様の部材、部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
上述の反応容器１００、反応容器１０１では、第１壁１１８及び第２壁１１９は、他の部分とともに一体的に成形されていた。しかし第３態様の反応容器１０２の流路１１０は、縁部１２２及びフィルム部１２４を含んで形成されている。図６に示すように、縁部１２２は、流路１１０を規定する第３内壁面１１５を形成している。また、図６に示すように、フィルム部１２４は、流路１１０を規定する第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の少なくとも一部を形成している。第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の一部は縁部１２２によって形成されてもよい。
【００９３】
上述の反応容器１００の説明において、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いと述べた。第１壁１１８及び第２壁１１９の厚さが０．１ｍｍ程度より薄くなると、例えば、図５に示した例のように一体的に射出成形により形成することが難しくなる場合がある。しかし、本態様の反応容器１０２のように、縁部１２２を射出成形可能な厚さで形成し、第１壁１１８及び第２壁１１９を別体として成形したフィルム部１２４によって形成することで、極めて薄い第１壁１１８及び第２壁１１９を有する反応容器１０２を得ることができる。
【００９４】
フィルム部１２４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。
【００９５】
フィルム部１２４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。フィルム部１２４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、所定の機能に合わせて適宜含むことができる。
【００９６】
縁部１２２とフィルム部１２４との接着は、接着剤を用いて行ってもよいし、縁部１２２とフィルム部１２４の接着面との材質を同種の熱可塑性樹脂とすれば、熱融着によって
融着することができるため、製造がより容易となる場合がある。
【００９７】
第３態様の反応容器１０２は、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が、フィルム部１２４によって非常に薄く形成される。そのため、第１壁１１８及び第２壁１１９を介した容器の内外の熱交換を行いやすい。したがって、熱伝導距離を小さくでき、外側と内側との温度差を小さくすることができる。そのため、核酸増幅反応液を、例えば、外部のヒーターの設定温度により早く到達させることができる。
【００９８】
２．４．第４態様
図７は、第４態様に係る反応容器１０３を模式的に示す斜視図である。図７においてはフィルム部１２４、及び蓋体１２０は省略して描いてある。図８は、反応容器１０３の断面の模式図である。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ図７のＡ−Ａ線断面及びＢ−Ｂ線断面に相当する。
【００９９】
上述の第３態様の反応容器１０３では、図示しない蓋体１２０が挿入される方向が流路１１０の長手方向に沿っていたが、第４態様の反応容器１０３では、図示しない蓋体１２０が挿入される方向が流路１１０の長手方向に垂直な方向に沿っている。第４態様の反応容器１０３は、係る点が異なることによって、縁部１２２の形状が異なること以外は、第３態様の反応容器１０３と同様である。したがって、同様の部材、部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【０１００】
反応容器１０３は、流路１１０の一端側に連通路１２６が形成されている。連通路１２６は、流路１１０に反応液１４０を導入するための経路を形成している。図示の例では、連通路１２６は、蓋体１２０（図示せず）が装着される開口１２８に連通している。縁部１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂには、図８に示すように、フィルム部１２４が配置されている。したがって、流路１１０の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４をそれぞれ形成する第１壁１１８及び第２壁１１９は、フィルム部１２４で形成され、第３内壁面１１５は縁部１２２によって形成されている。また、連通路１２６は、縁部１２２とフィルム部１２４とによって形成されている。
【０１０１】
連通路１２６は、図示のように縁部１２２の下面１２２ｂ側に形成された切り欠きを用いて形成されている。切り欠きの深さは、例えば、縁部１２２の厚さ（第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４の間の距離）の半分程度であり、例えば、縁部１２２の厚さが０．５ｍｍである場合には、０．２５ｍｍ程度とすることができる。
【０１０２】
連通路１２６の流通断面積が小さければ、反応液１４０が重力の作用によっては連通路１２６に侵入しにくいため、反応容器１０３における流路１１０は、連通路１２６を含まない。しかし、連通路１２６の流通断面積が大きく、反応液１４０が重力の作用によっては連通路１２６に侵入できる場合には、連通路１２６も流路１１０であってもよい。さらに図示しない蓋体１２０の先端を縁部１２２の上面１２２ａの位置で固定するように設計すれば、下面１２２ｂ側のフィルム部１２４と蓋体１２０とによって規定される空間も流路１１０として利用することもできる。また蓋体１２０によって、連通路１２６の流路１１０と反対側の位置を封止するようにしてもよい。
【０１０３】
反応容器１０３は、上述の各反応容器の特徴の他、机上等の平面に置いた状態で安定するという特徴がある。そのため、例えば、反応液１４０を流路１１０に対して導入する作業を容易化することができる。
【０１０４】
３．核酸増幅反応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。
【０１０５】
既に説明に用いた図３のうち、図３Ａは第１配置、図３Ｂは第２配置を示している。また、図９は、実施形態における核酸増幅反応装置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、実施形態に係る核酸増幅反応装置１を用いた熱サイクル処理について説明する。
【０１０６】
以下、図３Ａ、図３Ｂ、及び図９を参照しながら、実施形態に係る核酸増幅反応装置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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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、核酸増幅反応装置１を作動させる。本実施形態においては、核酸増幅反応装置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。
【０１１２】
ステップＳ１０２では、第１加熱部１２及び第２加熱部１３により核酸増幅反応容器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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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、核酸増幅反応装置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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。本実施形態の核酸増幅反応装置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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図１０は、変形例に係る核酸増幅反応装置２の斜視図である。図１０Ａは蓋５０を閉じた状態、図１０Ｂは蓋５０を開けた状態を示す。図１１は、変形例に係る核酸増幅反応装置２の本体１０ａの、図１０Ａ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、反応容器１０１、反応容器１０２及び反応容器１０３に対しても矛盾しない構成である限り適用できる。
【０１２８】
（変形例１）
上記実施形態においては、核酸増幅反応装置１が検出装置を含まない例を示したが、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本変形例に係る核酸増幅反応装置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核酸増幅反応装置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１１参照）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。
【０１２９】
本変形例においては、図１０Ａ、図１０Ｂ並びに図１１に示す核酸増幅反応装置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核酸増幅反応装置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の機能は上述の核酸増幅反応装置１と同様である。本変形例においては、図１１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。
【０１３０】
（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。
【０１３１】
（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は核酸増幅反応容器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。
【０１３２】
（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、核酸増幅反応装置２に設けられた構造であっても、核酸増幅反応容器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。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
（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。
【０１３６】
（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の熱を核酸増幅反応容器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。
【０１３７】
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が核酸増幅反応装置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の熱を核酸増幅反応容器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。
【０１３８】
このような可撓性を有する第１壁１１８及び第２壁１１９は、上述の反応容器１０１、反応容器１０２及び反応容器１０３でも採用することができ、特に反応容器１０２及び反応容器１０３は、第１壁１１８及び第２壁１１９の少なくとも一方がフィルム部１２４で形成されているため、容易に採用することができる。なお、第１壁１１８及び第２壁１１９が可撓性を有するための第１壁１１８及び第２壁１１９の厚さは、材質に依存するが、例えば、０．０１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。
【０１３９】
（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、核酸増幅反応容器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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
（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。
【０１４２】
（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。
【０１４３】
（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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
（変形例１６）
核酸増幅反応装置は、図１０Ａ及び図１０Ｂ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１０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。
【０１４７】
（変形例１７）
核酸増幅反応装置は、図１０Ａ及び図１０Ｂ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、核酸増幅反応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。
【０１４８】
（変形例１８）
上記実施形態においては、反応容器１００には、気体１３０及び反応液１４０が導入されるとした。しかし、反応容器１００の流路１１０内には、オイルが導入されてもよい。オイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用でき、反応液１４０よりも比重の小さいものがより好ましい。このようにすれば、流路１１０内において、反応液１４０と気体１３０との間にオイルが位置することになるため、反応液１４０の成分（水分等）の蒸発が抑制され、より正確に核酸を増幅することができる。また、流路１１０内にはオイルが存在しても、気体１３０が存在するので、反応液１４０の移動速度の低下は生じにくい。また、この場合においても、上記実施形態で述べたように流路１１０の容積に対する気体１３０の体積の割合は５０％以上であることが好ましい。
【０１４９】
（変形例１９）
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。
【０１５０】
（変形例２０）
上記実施形態における核酸増幅反応装置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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
本変形例の核酸増幅反応装置は、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。
【０１５５】
（変形例２１）
上記実施形態においては、核酸増幅反応装置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。
【０１５６】
（変形例２２）
上記実施形態においては、核酸増幅反応装置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。
【０１５７】
（変形例２３）
上記実施形態においては、核酸増幅反応装置１が底板１７を含む例を示したが、図１１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。
【０１５８】
（変形例２４）
上記実施形態においては、核酸増幅反応装置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。
【０１５９】
（変形例２５）
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１１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。
【０１６０】
（変形例２６）
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、これらの部材を核酸増幅反応装置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。
【０１６１】
（変形例２７）
核酸増幅反応装置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。
【０１６２】
（変形例２８）
核酸増幅反応装置１の内部を観察するためには、図１０及び図１１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１１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。
【０１６３】
（変形例２９）
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１１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、本変形例の核酸増幅反応装置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。
【０１６４】
（変形例３０）
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によって核酸増幅反応容器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。
【０１６５】
（変形例３１）
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核酸増幅反応装置１を停止させる。サイクル数の計数は、使用者が行っても、核酸増幅反応装置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。
【０１６６】
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、核酸増幅反応装置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９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。時間は核酸増幅反応装置２とは連動しないタイマーを用いて計測しても、核酸増幅反応装置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。
【０１６７】
（変形例３２）
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。
【０１６８】
（変形例３３）
図１２は、上述の核酸増幅反応装置１に対して、上述の反応容器１０１を装着する様子を示す模式図である。図１２に示すように、反応容器１０１のような円筒状の形状を有する反応容器１０１であっても同様に核酸増幅反応装置１に装着することができ、ＰＣＲを行うことができる。この場合ユーザーは、反応容器１０１の円筒状の形状の部分を把持することができ、作業性を向上できる場合がある。なお、図示しないが上述の反応容器１０２、反応容器１０３についても同様に核酸増幅反応装置１に装着することは容易である。
【０１６９】
（変形例３４）
図１３は、変形例に係る核酸増幅反応装置３の斜視図である。図１３は蓋５０を開けた状態を示す。変形例に係る核酸増幅反応装置３は、相互に矛盾しない構成である限り上述の実施形態及び変形例の構成の任意の組み合わせが可能である。
【０１７０】
核酸増幅反応装置３は、上述の核酸増幅反応装置１及び核酸増幅反応装置２とは、装着部１１の向きが異なっている。係る相違点以外は、上述の核酸増幅反応装置１及び核酸増幅反応装置２と同様であり、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。
【０１７１】
核酸増幅反応装置１及び核酸増幅反応装置２は、いずれも駆動機構２０の回転軸の延びる方向が、反応容器の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に平行であった。核酸増幅反応装置３は、反応容器の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に垂直となっている。駆動機構２０の回転軸の延びる方向が反応容器の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に平行であっても垂直であっても、反応容器を反転させることにより、流路１１０内の反応液１４０の重力の作用による移動は可能である。しかし、反応容器の流路１１０がより扁平となり、例えば、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と第２内壁面１１４との間の距離の、第１内壁面１１３に平行な方向の長さに対する倍率（アスペクト比）が大きい場合（例えば７倍以上）、核酸増幅反応装置３のように、反応容器の第１内壁面１１３及び第２内壁面１１４に垂直とすることにより、反応液１４０の移動をより円滑に行うことができる場合がある。これは反応液１４０と気体１３０との間の界面が、回転途中において、重力の作用する方向に沿ってより長くなる期間が生じるためと考えられる。
【０１７２】
５．実験例
本発明に係る核酸増幅反応容器の形状が反応液の温度変化に及ぼす影響をシミュレーション（計算機実験）により調べた結果を示す。図１４は、核酸増幅反応容器の第１内壁面と第２内壁面との間の距離が、反応液の温度変化に及ぼす影響を示すグラフである。図１５は、核酸増幅反応容器の第１壁及び第２壁の厚さが、反応液の温度変化に及ぼす影響を示すグラフである。
【０１７３】
計算機実験では、間隔Ｄ（図４における幅ａに相当）で離間して配置された厚さ０．５ｍｍの２枚の平行な平板（上記実施形態の第１壁１１８と第２壁１１９に相当）の間に反応液を配置し、各領域に初期温度及び平板の外側に境界条件を設定し、反応液の中心部分の温度の時間的推移をシミュレートした。初期条件は、平板の初期温度を９５℃、反応液の初期温度を６５℃とし、境界条件は、平板の外側の温度を９５℃で一定として、間隔Ｄを変化させて計算を行った。
【０１７４】
したがって、例えば、間隔Ｄが０．１ｍｍであれば、反応液の各平面に対する接触面積はそれぞれ２００ｍｍ２（２ｃｍ２）となり、間隔Ｄが１ｍｍであれば、反応液の各平面に対する接触面積はそれぞれ２０ｍｍ２となる。
【０１７５】
図１４は、間隔Ｄを変化させたときの反応液の中心部の温度の推移を表している。図１４をみると、間隔Ｄが小さいほど反応液がおよそ９５℃に到達する時間は小さくなっている。例えば、間隔Ｄが０．１ｍｍである場合には、５秒程度でおよそ９５℃に到達している。また、間隔Ｄが０．５ｍｍ及び１ｍｍｎお場合には、約１５秒でおよそ９５℃に到達し、３ｍｍであっても１分以内におよそ９５℃に到達することが分かった。
【０１７６】
図１５は、平行な平面の間隔Ｄを１ｍｍとして一定にして、係る平面の外側に熱伝導率：０．１２（Ｗ／ｍ・Ｋ）であって厚さｂの物質（上記実施形態の第１壁１１８及び第２壁１１９に相当）を配置し、反応液の中心部分の温度の時間的推移をシミュレートした。初期条件は、平板の初期温度を９５℃、反応液の初期温度を６５℃とし、境界条件は、平板の外側の温度を９５℃で一定とした。
【０１７７】
図１５をみると、厚さｂが小さいほど反応液がおよそ９５℃に到達する時間は小さくなっている。例えば、厚さｂが０．１ｍｍである場合には、５秒程度でおよそ９５℃に到達している。また、厚さｂが０．５ｍｍの場合には、約１５秒でおよそ９５℃に到達し、１ｍｍであっても１分以内におよそ９５℃に到達することが分かった。
【０１７８】
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】
【０１７９】
１，２，３…核酸増幅反応装置、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、１００，１０１，１０２，１０３…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、１２２…縁部、１２４…フィルム部、１２６…連通路、１２８…開口、１３０…気体、１４０…反応液
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2017042096.tif 000014
【図１３】
2017042096.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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