УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕАКЦИИ
REACTION PROCESSING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам для обработки реакций, используемым для полимеразных цепных реакций (PCR, ПЦР).
Уровень техники
Генетическое тестирование широко используется для исследований в самых разных областях медицины, идентификации сельскохозяйственных продуктов и патогенных микроорганизмов, оценки безопасности пищевых продуктов и даже для исследований на патогенные вирусы и различные инфекционные заболевания. Для обнаружения с высокой чувствительностью незначительного количества ДНК известны способы анализа результата, полученного путем амплификации части ДНК. Прежде всего, способ, который использует ПЦР, является исключительной технологией, в которой определенная часть очень небольшого количества ДНК, собранного из организма или подобного источника, избирательно амплифицируется.
В ПЦР заданный термический цикл применяется к образцу, в котором биологический образец, содержащий ДНК и реагент ПЦР, состоящий из праймеров, ферментов и подобных компонентов, смешивают таким образом, чтобы вызвать реакции денатурации, отжига и удлинения, которые должны повторяться, в результате чего определенная часть ДНК избирательно амплифицируется.
Обычной практикой является выполнение ПЦР путем помещения предварительно заданного количества целевого образца в пробирку для ПЦР или сосуд для проведения реакции, такой как микропланшет (микролунка), в котором сформировано множество отверстий. Однако в последние годы практикуется ПЦР с использованием сосуда для проведения реакции (также называемого «чип»), снабженного микроканалом, который сформирован на подложке (например, патентный документ 1).
[Патентный документ 1] Публикация № 2009-232700 заявки на патент Японии
Раскрытие изобретения
[Проблема, решаемая с помощью изобретения]
При выполнении ПЦР с использованием сосуда для проведения реакции, снабженного каналом, к образцу применяют термический цикл, устанавливая области температур, такие как область высокой температуры и область низкой температуры в канале, и перемещая образец с помощью возвратно-поступательного перемещения внутри канала.
В качестве способа возвратно-поступательного перемещения образца внутри канала сосуда для проведения реакции может рассматриваться способ, использующий два механизма подачи жидкости. Механизмы подачи жидкости представляют собой, например, насосы или подобные средства. Насос подключен к каждому концу канала, и образец перемещается путем регулировки давления внутри канала.
Однако могут быть индивидуальные различия в характеристиках этих насосов. В способе, использующем два или более насоса, существует проблема, состоящая в том, что трудно точно контролировать давление внутри канала, когда существуют индивидуальные различия в характеристиках этих насосов.
На этом фоне задачей настоящего изобретения является создание устройства для проведения реакции, которое может легко контролировать перемещение образца внутри канала сосуда для проведения реакции.
Средство для решения проблемы
Устройство для проведения реакции, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, включает в себя: сосуд для проведения реакции, включающий в себя канал, в котором перемещается образец, и пару, состоящую из первого входного воздушного коммуникационного отверстия и второго входного воздушного коммуникационного отверстия, которые обеспечиваются на соответствующих концах канала; блок управления температурой, который обеспечивает первую температурную область, поддерживаемую при первой температуре, и вторую температурную область, поддерживаемую при второй температуре, превышающей первую температуру, между первым входным воздушным коммуникационным отверстием и вторым входным воздушным коммуникационным отверстием в канале; и систему подачи жидкости, которая перемещает и останавливает образец в канале. Система подачи жидкости включает в себя: насос, способный выпускать воздух из выпускного отверстия; первый воздушный канал, который соединяет выпускное отверстие насоса и первое входное воздушное коммуникационное отверстие сосуда для проведения реакции; второй воздушный канал, который соединяет выпускное отверстие насоса и второе входное воздушное коммуникационное отверстие сосуда для проведения реакции; первый переключающий клапан, который расположен в первом воздушном канале и может переключаться между состоянием, в котором первое воздушное коммуникационное отверстие связано с выпускным отверстием, и состоянием, в котором первое воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления; второй переключающий клапан, который расположен во втором воздушном канале и способен переключаться между состоянием, в котором второе воздушное коммуникационное отверстие сообщается с выпускным отверстием, и состоянием, в котором второе воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления; и блок управления, который управляет работой насоса, работой первого переключающего клапана и работой второго переключающего клапана.
Первая область температуры может быть расположена на стороне первого входного воздушного коммуникационного отверстия, а вторая область температуры может быть расположена на стороне второго входного воздушного коммуникационного отверстия. Блок управления может быть выполнен с возможностью: выпускать воздух из насоса и переключать первый переключающий клапан таким образом, чтобы он находился в состоянии, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие сообщается с выпускным отверстием, а второй переключающий клапан переключается таким образом, что он находится в состоянии, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления, когда образец перемещается из первой области температуры во вторую область температуры; а также выпускать воздух из насоса и переключать первый переключающий клапан в состояние, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления, а второй переключающий клапан переключается таким образом, что он находится в состоянии, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие сообщается с выпускным отверстием, когда образец перемещается из второй области температуры в первую область температуры.
Блок управления может прекратить выпуск воздуха из насоса при остановке образца внутри канала.
Давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне могут стать равными в насосе, когда насос остановлен. При остановке образца внутри канала блок управления может переключать первый переключающий клапан в состояние, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления, а второй переключающий клапан переключается в состояние, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие открыто для атмосферного давления.
Первый переключающий клапан и второй переключающий клапан могут быть трехходовыми клапанами.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения также относится к устройству для проведения реакции. Это устройство включает в себя: сосуд для проведения реакции, включающий в себя канал, в котором перемещается образец, и пару, состоящую из первого входного воздушного коммуникационного отверстия и второго входного воздушного коммуникационного отверстия, которые обеспечиваются на соответствующих концах канала; блок управления температурой, который обеспечивает первую температурную область, поддерживаемую при первой температуре, и вторую температурную область, поддерживаемую при второй температуре, превышающей первую температуру, между первым входным воздушным коммуникационным отверстием и вторым входным воздушным коммуникационным отверстием в канале; и систему подачи жидкости, которая перемещает и останавливает образец в канале. Система подачи жидкости включает в себя: камеру повышенного давления, внутреннее давление которой поддерживается на уровне, превышающем атмосферное давление в окружающей среде устройства для проведения реакции; насос, который расположен внутри камеры повышенного давления и способен выпускать воздух из выпускного отверстия; первый воздушный канал, который соединяет выпускное отверстие насоса и первое входное воздушное коммуникационное отверстие сосуда для проведения реакции; второй воздушный канал, который соединяет выпускное отверстие насоса и второе входное воздушное коммуникационное отверстие сосуда для проведения реакции; первый переключающий клапан, который расположен в первом воздушном канале и способен переключаться между состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие связано с выпускным отверстием, и состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие открыто во внутреннее пространство камеры повышенного давления; второй переключающий клапан, который расположен во втором воздушном канале и способен переключаться между состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие связано с выпускным отверстием, и состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие открыто во внутреннее пространство камеры повышенного давления; и блок управления, который управляет работой насоса, работой первого переключающего клапана и работой второго переключающего клапана.
Первая область температуры может быть расположена на стороне первого входного воздушного коммуникационного отверстия, а вторая область температуры может быть расположена на стороне второго входного воздушного коммуникационного отверстия. Блок управления может быть выполнен с возможностью: выпускать воздух из насоса и переключать первый переключающий клапан таким образом, чтобы он находился в состоянии, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие сообщается с выпускным отверстием, а второй переключающий клапан должен находиться в состоянии, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие открывается во внутреннее пространство камеры повышенного давления, когда образец перемещается из первой области температуры во вторую область температуры; а также выпускать воздух из насоса и переводить первый переключающий клапан в состояние, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие открыто во внутреннее пространство камеры повышенного давления, а второй переключающий клапан переводится в состояние, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие сообщается с выпускным отверстием, когда образец перемещается из второй области температуры в первую область температуры.
Блок управления может останавливать выпуск воздуха из насоса при остановке образца внутри канала.
Давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне могут стать равными в насосе, когда насос остановлен. При остановке образца внутри канала блок управления может переключать первый переключающий клапан в состояние, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие открыто во внутреннее пространство камеры повышенного давления, а второй переключающий клапан находится в состоянии, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие открыто во внутреннее пространство камеры повышенного давления.
Первый переключающий клапан и второй переключающий клапан могут быть трехходовыми клапанами.
Положительные эффекты
В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечено устройство для проведения реакции, которое может легко контролировать перемещение образца внутри канала сосуда для проведения реакции.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1А и 1В являются блок-схемами, поясняющими работу сосуда для проведения реакции, используемого в устройстве для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 показывает вид в поперечном разрезе сосуда для проведения реакции, показанного на фиг. 1А, который разрезан по линии А-А;
фиг. 3 показывает вид сверху подложки, предусмотренной в сосуде для проведения реакции;
фиг. 4 показывает блок-схему, схематично показывающую состояние, в котором образец вводится в сосуд для проведения реакции;
фиг. 5 - схематично показанная блок-схема, поясняющая работу устройства для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 показывает таблицу для объяснения способа управления насосом, первым трехходовым клапаном и вторым трехходовым клапаном в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 5;
фиг. 7 показывает таблицу для объяснения другого способа управления насосом, первым трехходовым клапаном и вторым трехходовым клапаном в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 5;
фиг. 8 показывает график, отображающий результат амплификации ПЦР устройством для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 показывает блок-схему, поясняющую работу устройства для проведения реакции, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10 показывает блок-схему, поясняющую работу устройства для проведения реакции, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 11 показывает таблицу, поясняющую другой способ управления насосом, первым трехходовым клапаном и вторым трехходовым клапаном в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 10;
фиг. 12 показывает блок-схему, поясняющую работу устройства для проведения реакции, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 13 показывает таблицу, поясняющую способ управления насосом, первым трехходовым клапаном, вторым трехходовым клапаном и электромагнитным клапаном в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 12; и
фиг. 14 показывает таблицу, поясняющую другой способ управления насосом, первым трехходовым клапаном, вторым трехходовым клапаном и электромагнитным клапаном в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 12.
Способ для осуществления изобретения
Далее будет дано объяснение относительно устройства для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Одинаковые или эквивалентные составляющие элементы, компоненты и процессы, проиллюстрированные на каждом чертеже, обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, а дублирующие пояснения будут соответственно пропущены. Кроме того, варианты осуществления не ограничивают изобретение и показаны в иллюстративных целях, и не все признаки и их комбинации, описанные в вариантах осуществления, обязательно являются существенными для изобретения.
Фиг. 1А и 1В являются блок-схемами, поясняющими работу сосуда 10 для проведения реакции, используемого в устройстве для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1А показан вид сверху сосуда 10 для проведения реакции, а на фиг. 1В показан вид спереди сосуда 10 для проведения реакции. На фиг. 2 показан вид в разрезе сосуда 10 для проведения реакции, показанного на фиг. 1А, разрез по линии А-А. Фиг. 3 представляет собой вид сверху подложки 14, предусмотренной в сосуде 10 для проведения реакции.
Сосуд 10 для проведения реакции содержит смолосодержащую подложку 14, имеющую канал 12 в виде желобка, образованный на его нижней поверхности 14а, пленку 16 для герметизации каналов, которая прикреплена на нижней поверхности 14а подложки 14 для герметизации канала 12, и две герметизирующие пленки (первую герметизирующую пленку 18 и вторую герметизирующую пленку 20), прикрепленные к верхней поверхности 14b подложки 14.
Подложка 14 предпочтительно выполнена из материала, который стабилен при изменениях температуры и устойчив к используемому раствору образца. Кроме того, подложка 14 предпочтительно выполнена из материала, который имеет хорошую формуемость, хорошую прозрачность и барьерные свойства, а также низкие самофлуоресцентные свойства. В качестве такого материала предпочтительными являются неорганический материал, такой как стекло, кремний (Si) или подобные материалы, смола, такая как акрил, полиэфир, силикон или подобные материалы, и особенно циклоолефиновая полимерная смола (КС). Пример размеров подложки 14 включает в себя длинную сторону 76 мм, короткую сторону 26 мм и толщину 4 мм.
Канал 12 в виде желобка сформирован на нижней поверхности 14а подложки 14. В сосуде 10 для проведения реакции большая часть канала 12 сформирована в форме канавки, открытой на нижней поверхности 14а подложки. 14. Это позволяет легко выполнять формование посредством литья под давлением с использованием металлической формы или подобного элемента. Чтобы герметизировать эту канавку для использования канавки в качестве канала, на нижней поверхности 14а подложки 14 прикреплена герметизирующая пленка 16 для герметизации канала. Пример размеров канала 12 включает в себя ширину 0,7 мм и глубину 0,7 мм.
Герметизирующая пленка 16 канала может быть липкой на одной из ее основных поверхностей или может иметь функциональный слой, который проявляет липкость или способность приклеиваться при прессовании, облучении энергией с помощью ультрафиолетовых лучей или подобные свойства, при нагревании и т.д., сформированный на одной из основных поверхностей. Таким образом, пленка 16 для герметизации канала имеет функцию легкого объединения с нижней поверхностью 14а подложки 14, находясь в близком контакте с нижней поверхностью 14а. Герметизирующая пленка 16 канала желательно сформирована из материала, включающего в себя клеящий состав, который имеет низкие самофлуоресцентные свойства. В этом отношении прозрачная пленка, изготовленная из смолы, такой как циклоолефиновый полимер, полиэфир, полипропилен, полиэтилен или акрил, является подходящей, но не ограничивается этим. Кроме того, герметизирующая пленка 16 канала может быть сформирована из пластинчатого стекла или смолы. Поскольку в этом случае можно ожидать проявления жёсткости, герметизирующая пленка 16 канала полезна для предотвращения коробления и деформации сосуда 10 для проведения реакции.
Первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сформировано в местоположении одного конца 12a канала 12 в подложке 14. Второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сформировано в местоположении другого конца 12b канала 12 в подложке 14. Пара отверстий, первое воздушное коммуникационное отверстие 24 и второе воздушное коммуникационное отверстие 26, сформированы таким образом, чтобы быть открытыми на верхней поверхности 14b подложки 14.
Первый фильтр 28 предусмотрен между первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 и одним концом 12а канала 12 в подложке 14. Второй фильтр 30 предусмотрен между вторым входным воздушным коммуникационным отверстием и другим концом 12b канала 12 в подложке 14. Пара фильтров, первый фильтр 28 и второй фильтр 30, предусмотренные на соответствующих концах канала 12, имеют хорошие характеристики по удалению примесей, а также позволяют пропускать через них только воздух, чтобы предотвращать контаминацию, в результате чего амплификация целевой ДНК и обнаружение целевой ДНК не прерывается. В качестве фильтрующего материала, например, может быть использован материал, полученный путем обработки полиэтилена с помощью пропитки водоотталкивающим составом. В качестве альтернативы, можно выбрать известный материал при условии, что материал выполняет вышеуказанную функцию. Что касается размеров первого фильтра 28 и второго фильтра 30, первый фильтр 28 и второй фильтр 30 сформированы таким образом, чтобы они без каких-либо зазоров помещались в пространство для установки фильтра, сформированное в подложке 14, и могут иметь, например, диаметр 4 мм и толщину 2 мм.
Как показано на фиг. 1A, между парой, состоящей из первого входного воздушного коммуникационного отверстия 24 и второго входного воздушного коммуникационного отверстия 26, канал 12 включает в себя область 32 термического цикла для применения термического цикла к образцу и область 34 дозирования для выполнения так называемого дозирования, когда извлекается предварительно заданное количество образца. Область 32 термического цикла расположена на стороне второго воздушного коммуникационного отверстия 26 в канале 12. Область 34 дозирования расположена на стороне первого воздушного коммуникационного отверстия 24 в канале 12. Область 32 термического цикла и область 34 дозирования связываются друг с другом. Посредством перемещения образца, дозируемого в области 34 дозирования, в область 32 термического цикла, в результате чего образец непрерывно совершает возвратно-поступательное движение между реакционными областями, поддерживаемыми при предварительно заданной температуре, которые включены в область 32 термического цикла, термический цикл может быть применен в отношении образца.
Когда сосуд 10 для проведения реакции установлен на устройстве для проведения реакции, описанном в дальнейшем, область 32 термического цикла канала 12 включает в себя область реакции (далее называемую «областью 38 низкой температуры»), поддерживаемую при относительно низкой температуре (около 60°С), область реакции (далее называемая «высокотемпературная область 36»), поддерживаемая при более высокой температуре (около 95°С), и область 40 соединения, соединяющую высокотемпературную область 36 и низкотемпературную область 38. Низкотемпературная область 38 расположена на стороне первого входного воздушного коммуникационного отверстия 24 (иными словами, на стороне дозирующей области 34), а высокотемпературная область 36 расположена на стороне второго входного воздушного коммуникационного отверстия 26.
Область 36 высокой температуры и область 38 низкой температуры включают в себя канал змеевидной формы, в котором поворот непрерывно выполняется посредством объединения изогнутых участков и прямых участков. В случае, когда используется канал змеевидной формы, как описано выше, эффективная область, которая ограничена таким образом, что область нагревателя или подобного устройства, составляющая средство контроля температуры, описанное ниже, может эффективно использоваться, при этом существуют преимущества, заключающиеся в том, что изменение температуры в области реакции легко уменьшается, и что фактический размер сосуда для проведения реакции может быть уменьшен, способствуя уменьшению размера устройства для проведения реакции. Область 40 соединения может быть линейным каналом.
Область 34 дозирования канала 12 расположена между областью 38 низкой температуры в области 32 термического цикла и первым фильтром 28. Как описано выше, область 34 дозирования выполняет функцию дозирования предварительно заданного количества образца, который должен подвергаться ПЦР. Область 34 дозирования включает в себя канал 42 дозирования для определения предварительно заданного количества образца, два канала разветвления (первый канал 43 разветвления и второй канал 44 разветвления), ответвляющихся от канала 42 дозирования, первое входное отверстие 45 для ввода образца, расположенное на конце первого канала 43 разветвления и второе входное отверстие 46 для ввода образца, расположенное на конце второго канала 44 разветвления. Первое входное отверстие 45 для ввода образца сообщается с дозирующим каналом 42 через первый канал 43 разветвления. Второе входное отверстие 46 для ввода образца сообщается с дозирующим каналом 42 через второй канал 44 разветвления. Дозирующий канал 42 представляет собой канал змеевидной формы для дозирования предварительно заданного количества образца с использованием минимальной площади. Первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца сформированы таким образом, чтобы быть открытыми на верхней поверхности 14b подложки 14. Первое входное отверстие 45 для ввода образца сформировано таким образом, чтобы иметь сравнительно небольшой диаметр, а второе входное отверстие 46 для ввода образца сформировано таким образом, чтобы иметь относительно большой диаметр. Когда точка разветвления, в которой первый канал 43 разветвления ответвляется от канала 42 дозирования, определяется как первая точка 431 разветвления, а точка разветвления, в которой второй канал 44 разветвления выходит из канала 42 дозирования, определяется как вторая точка 441 разветвления, объем образца, подлежащего ПЦР, практически определяется объемом внутри дозирующего канала 42 между первой точкой 431 разветвления и второй точкой 441 разветвления.
В сосуде 10 для проведения реакции область 34 распределения предусмотрена между областью 32 термического цикла и первым фильтром 28. Однако положение области 34 распределения не ограничивается этим, и область 34 распределения может быть предусмотрена между областью 32 термического цикла и вторым фильтром 30. Пока дозирование может быть выполнено точно с использованием пипетки или подобного приспособления, каналы могут быть сформированы без обеспечения области 34 дозирования или сформированы таким образом, что образец может быть введен непосредственно в область 32 термического цикла или подобную область.
Первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26, первый фильтр 28, второй фильтр 30, первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца открыты на верхней поверхности 14b подложки 14. Следовательно, для герметизации первого входного воздушного коммуникационного отверстия 24, второго входного воздушного коммуникационного отверстия 26, первого фильтра 28 и второго фильтра 30 первая герметизирующая пленка 18 прикреплена к верхней поверхности 14b подложки 14. Чтобы герметизировать первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца, вторая герметизирующая пленка 20 прикреплена к верхней поверхности 14b подложки 14. В состоянии, когда первая герметизирующая пленка 18 и вторая герметизирующая пленка 20 прикреплены к поверхностям, весь канал образует замкнутое пространство.
Первая используемая герметизирующая пленка 18 имеет размер, который позволяет герметизировать первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26, первый фильтр 28 и второй фильтр 30 одновременно. Система подачи жидкости (описана ниже) соединена с первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 и вторым входным воздушным коммуникационным отверстием 26 посредством перфорирования соответствующих частей первой герметизирующей пленки 18, которые соответствуют первому входному воздушному коммуникационному отверстию 24 и второму входному воздушному коммуникационному отверстию 26, посредством полой иглы (иглой шприца с острым наконечником), предусмотренной в системе подачи жидкости. Следовательно, первая герметизирующая пленка 18 предпочтительно представляет собой пленку, изготовленную из материала, который легко перфорируется иглой и/или имеет толщину, которая легко перфорируется иглой. В сосуде 10 для проведения реакции описана герметизирующая пленка, имеющая размер, способный герметизировать первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26, первый фильтр 28 и второй фильтр 30 одновременно. Однако входные воздушные коммуникационные отверстия и фильтры могут быть загерметизированы отдельно. Кроме того, пленка, герметизирующая первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26, может быть отслоена таким образом, чтобы соединяться с системой подачи жидкости.
В качестве второй герметизирующей пленки 20 используется герметизирующая пленка, имеющая размер, способный герметизировать первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца. Введение образца в канал 12 через первое отверстие 45 для ввода образца и второе отверстие 46 для ввода образца выполняется путем однократного снятия второй герметизирующей пленки 20 с подложки 14 и после введения предварительно заданного количества образца вторая герметизирующая пленка 20 снова накладывается и прикрепляется к верхней поверхности 14b подложки 14. Следовательно, в качестве второй герметизирующей пленки 20 желательно использовать пленку, достаточно липкую, чтобы выдерживать несколько циклов прикрепления и отслаивания. Альтернативно, в качестве второй герметизирующей пленки 20 после введения образца может быть прикреплена новая пленка. В этом случае важность свойства, относящегося к повторяющемуся прикреплению и отслаиванию, может быть уменьшена.
Так же, как и в герметизирующей пленке 16 канала, первая герметизирующая пленка 18 и вторая герметизирующая пленка 20 могут иметь клеящий слой или функциональный слой, проявляющий липкость или способность приклеиваться при прессовании, который формируется на одной из основных поверхностей пленки. В качестве примера пригодна прозрачная пленка, изготовленная из смолы, такой как циклоолефиновый полимер, полиэфир, полипропилен, полиэтилен или акрил, но не ограничивается этим. Как описано выше, такие свойства как липкость или подобное свойство, желательно не ухудшать до такой степени, что на использование пленки оказывается влияние, даже после многократного прикрепления и отслоения. Однако в том случае, когда новая пленка прикрепляется после отслаивания и введения образца, или подобного действия, или после соединения с насосом, работающим под давлением, важность этого свойства, связанного с прикреплением и отслаиванием, может быть уменьшена.
Далее будет дано объяснение, касающееся способа использования сосуда 10 для проведения реакции, сформированного таким образом, как описано выше. Сначала готовят образец для амплификации в тепловом цикле. Образец включает в себя, например, образцы, полученные добавлением термостабильного фермента и четырех типов дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) в качестве реагентов для ПЦР. К этому примешивают праймер и флуоресцентный зонд, которые специфически реагируют с ДНК, подвергнутой процессу реакции. Для этих целей также можно использовать имеющиеся в продаже наборы реагентов для ПЦР в реальном времени и т.п. Кроме того, добавляется смесь, содержащая один или два или более типов ДНК, которые необходимо подвергнуть процессу реакции (например, подвергнуть амплификации с помощью ПЦР).
Затем вторая герметизирующая пленка 20 снимают с подложки 14, в результате чего первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца открываются.
Затем образец вводят во входное отверстие для ввода образца с помощью капельницы, шприца или подобного устройства. На фиг. 4 схематично показано состояние, когда образец 50 вводится в сосуд 10 для проведения реакции. Образец 50 вводится в дозирующий канал 42 через одно из входных отверстий из числа первого входного отверстия 45 для ввода образца и второго входного отверстия 46 для ввода образца. Способ введения не ограничивается этим. Альтернативно, например, подходящее количество образца 50 может быть введено непосредственно с использованием пипетки или капельницы. В том случае, когда образец вводится с использованием пипетки, образец 50 вводится через первое входное отверстие 45 для ввода образца, которое имеет относительно небольшой диаметр. В этом случае образец 50 загружается в дозирующий канал 42 по направлению ко второму входному отверстию 46 для ввода образца. Когда образец 50 вводится с использованием капельницы, образец 50 вводится через второе отверстие 46 для ввода образца, которое имеет относительно большой диаметр. В этом случае образец 50 загружается в дозирующий канал 42 по направлению к первому входному отверстию 45 для ввода образца. Избыточная часть образца, вводимого через одно из входных отверстий для ввода образца, которое превышает объем ответвленного канала, накапливается в другом одном из входных отверстий для ввода образца. Следовательно, чтобы использовать часть входного отверстия для ввода образца в качестве резервуара, часть входного отверстия для ввода образца может быть выполнена с определенным пространством. Как будет описано позже, образец 50, загруженный в дозирующий канал 42 между первой точкой 431 разветвления и второй точкой 441 разветвления, подвергается ПЦР путем повышения давления из первого входного воздушного коммуникационного отверстия 24 и второго входного воздушного коммуникационного отверстия 26. Таким образом, дозирующая область 34 сосуда 10 для проведения реакции имеет функцию дозирования предварительно заданного количества образца.
Затем вторую герметизирующую пленку 20 снова прикрепляют к подложке 14, в результате чего первое входное отверстие 45 для ввода образца и второе входное отверстие 46 для ввода образца герметизируются. Вместо второй герметизирующей пленки 20, которая была снята, может быть прикреплена новая вторая герметизирующая пленка 20. Это завершает введение образца 50 в сосуд 10 для проведения реакции.
Вышеупомянутая функция дозирования в сосуде для проведения реакции не должна предотвращать введение образца при точном дозировании образца только с одной пипеткой.
Фиг. 5 представляет собой схематично показанную блок-схему для пояснения работы устройства 100 для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Устройство 100 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя блок установки сосуда (не показан), в котором установлен сосуд 10 для проведения реакции, систему 102 управления температурой и центральный процессор ЦП (CPU) 105. Как показано на фиг. 5, относительно сосуда 10 для проведения реакции, установленного в блоке для установки сосуда, система 102 управления температурой сформирована таким образом, чтобы иметь возможность точно поддерживать и контролировать температуру высокотемпературной области 36 в канале 12 сосуда 10 для проведения реакции, которая должна составлять около 95°С, а температура в области 38 низких температур должна составлять около 60°С.
Система 102 управления температурой предназначена для регулирования температуры каждой области температур области термического цикла и, в частности, снабжена высокотемпературным нагревателем 104 для нагрева высокотемпературной области 36 канала 12, низкотемпературным нагревателем 106 для нагревая области 38 низкой температуры канала 12, датчиком температуры (не показан), например, таким как, термопара или подобное устройство, для измерения фактической температуры каждой области температуры, приводом 108 высокотемпературного нагревателя для управления температурой высокотемпературного нагревателя 104 и приводом 110 низкотемпературного нагревателя для управления температурой низкотемпературного нагревателя 106. Кроме того, устройство 100 для проведения реакции может включать в себя дозирующий нагреватель (не показан) для нагревания дозирующей области канала 12, и привод дозирующего нагревателя (не показан). Информация о фактической температуре, измеренной датчиком температуры, отправляется в центральный процессор ЦП (CPU) 105. На основе информации о фактической температуре в каждой области температур ЦП 105 управляет каждым приводом нагревателя, в результате чего температура каждого нагревателя становится равной предварительно заданной температуре. Каждый нагреватель может представлять собой, например, резистивный нагревательный элемент, элемент Пельтье или подобный элемент. Система 102 управления температурой может быть дополнительно снабжена другими компонентами для улучшения контролируемости температуры в каждой области температур.
Устройство 100 для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, дополнительно обеспечивается флуоресцентным детектором 140. Как описано выше, к образцу 50 добавляется предварительно определенный флуоресцентный зонд. Поскольку интенсивность сигнала флуоресценции, излучаемого образцом 50, увеличивается, когда амплификация ДНК продолжается, значение интенсивности флуоресцентного сигнала можно использовать в качестве показателя, служащего материалом для решения о протекании реакции ПЦР или прекращения этой реакции.
В качестве флуоресцентного детектора 140 можно использовать флуоресцентный детектор типа оптического волокна FLE-510, изготовленный компанией Nippon Sheet Glass Co., Ltd., который представляет собой очень компактную оптическую систему, обеспечивающую быстрое измерение и обнаружение флуоресценции независимо от того, является ли это место освещенным или темным местом. Этот флуоресцентный детектор типа оптического волокна позволяет настраивать характеристику длины волны возбуждающего излучения/флуоресценции таким образом, чтобы характеристика длины волны подходила для характеристики флуоресценции, испускаемой образцом 50, и, таким образом, обеспечивала оптимальную оптическую систему и систему обнаружения для образца, имеющего различные характеристики, которые должны быть предоставлены. Кроме того, флуоресцентный детектор типа оптического волокна подходит для обнаружения флуоресценции из образца, существующего в небольшой или узкой области, такой как канал, вследствие малого диаметра луча света, приносимого флуоресцентным детектором типа оптического волокна, и также благодаря отличной скорости отклика.
Флуоресцентный детектор 140 типа оптического волокна снабжен оптической головкой 142, приводом 144 флуоресцентного детектора и оптическим волокном 146, соединяющим оптическую головку 142 и привод 144 флуоресцентного детектора. Привод 144 флуоресцентного детектора включает в себя световой источник для возбуждения света (светодиод, лазер или источник света, настроенный для излучения на других конкретных длинах волн), мультиплексор/демультиплексор оптического волокна и устройство фотоэлектрического преобразования (PD, APD или детектор света, такой как фотоумножитель) (ни один из которых не показан на фигуре), и подобного устройства из которого сформирован привод, или подобного устройства для управления этими компонентами. Оптическая головка 142 сформирована из оптической системы, такой как линза, и имеет функцию направленного облучения образца светом возбуждения и сбора флуоресценции, испускаемой из образца. Собранная флуоресценция отделяется от возбуждающего излучения мультиплексором/демультиплексором оптического волокна внутри привода 144 флуоресцентного детектора через оптическое волокно 146 и преобразуется в электрический сигнал с помощью элемента фотоэлектрического преобразования.
В устройстве 100 для проведения реакции, в соответствии вариантом осуществления настоящего изобретения, оптическая головка 142 расположена таким образом, что флуоресценция от образца 50 в канале, соединяющем область 36 высокой температуры и область 38 низкой температуры, может быть обнаружена. Поскольку реакция протекает, когда образец 50 многократно перемещается в возвратно-поступательном режиме в канале, в результате чего амплифицируется предварительно заданная ДНК, содержащаяся в образце 50, посредством отслеживания изменения количества обнаруженной флуоресценции можно узнать ход амплификации ДНК в режиме реального времени. Кроме того, в устройстве 100 для проведения реакции, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, выходное значение из детектора 140 флуоресценции используется для управления перемещением образца 50. Детектор флуоресценции не ограничивается детектором флуоресценции типа оптического волокна, до тех пор, пока детектор флуоресценции выполняет функцию обнаружения флуоресценции в образце.
Устройство 100 для проведения реакции в соответствии настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно обеспечивается системой 120 подачи жидкости для перемещения и остановки образца 50 внутри канала 12 сосуда 10 для проведения реакции. Система 120 подачи жидкости включает в себя насос 121, привод 122 насоса для приведения в действие насоса 121, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124. Привод 122 насоса, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются центральным процессором ЦП (CPU) 105.
Насос 121 может выпускать воздух из выпускного отверстия 121a. Насос 121 может быть, например, продувным микронасосом, содержащим диафрагменный насос. В качестве насоса 121, например, можно использовать продувной микронасос (модель MZB1001 T02), изготовленный компанией Murata Manufacturing Co., Ltd. или подобное оборудование. Хотя этот продувной микронасос может увеличивать давление на вторичной стороне, чтобы оно было выше, чем на первичной стороне во время работы, давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне становятся равными в момент, когда насос остановлен, или в том случае, когда насос остановлен. Центральный процессор ЦП (CPU) 105 управляет подачей воздуха и повышением давления из насоса 121 через привод 122 насоса.
Выпускное отверстие 121a насоса 121 соединено с первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 сосуда 10 для проведения реакции посредством первого воздушного канала 129. Первый трехходовой клапан 123 расположен в середине первого воздушного канала 129. Выпускное отверстие 121a насоса 121 соединено со вторым входным воздушным коммуникационным отверстием 26 сосуда 10 для проведения реакции вторым воздушным каналом 130. Второй трехходовой клапан 124 расположен в середине второго воздушного канала 130.
Каждый клапан из числа первого трехходового клапана 123 и второго трехходового клапана 124 представляет собой трехходовой клапан, имеющий входное отверстие A, входное отверстие B и входное отверстие C, и может переключаться между состоянием, в котором входное отверстие A и входное отверстие C взаимодействуют друг с другом (при этом входное отверстие B и входное отверстие C не взаимодействуют друг с другом) и состояние, в котором входное отверстие B и входное отверстие C взаимодействуют друг с другом (входное отверстие A и входное отверстие C не взаимодействуют друг с другом) под управлением центрального процессора ЦП (CPU) 105. В качестве первого трехходового клапана 123 и второго трехходового клапана 124 может быть использован, например, 3-ходовой электромагнитный клапан (LVM095R-6A) производства компании SMC Corporation, или подобный клапан.
Входное отверстие А первого трехходового клапана 123 соединено с выпускным отверстием 121а насоса 121 с помощью первой трубки 125. Входное отверстие С первого трехходового клапана 123 соединено с первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 сосуда 10 для проведения реакции с помощью второй трубки 126. Первая трубка 125 и вторая трубка 126 составляют первый воздушный канал 129. Упаковочный материал 134 или уплотнение для обеспечения воздухонепроницаемости предпочтительно расположены на стыке одного конца второй трубки 126 и первого входного воздушного коммуникационного отверстия 24. Входное отверстие B первого трехходового клапана 123 открыто для атмосферного давления.
Первый трехходовой клапан 123, расположенный, как описано в документе, может переключаться между состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, и состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открыто для атмосферного давления. Когда первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом. С другой стороны, когда первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открыто, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом.
Входное отверстие A второго трехходового клапана 124 соединено с выпускным отверстием 121a насоса 121 с помощью третьей трубки 127. Входное отверстие C второго трехходового клапана 124 соединено со вторым входным воздушным коммуникационным отверстием 26 сосуда 10 для проведения реакции с помощью четвертой трубки 128. Третья трубка 127 и четвертая трубка 128 образуют второй воздушный канал 130. Упаковочный материал 136 или уплотнение для обеспечения воздухонепроницаемости предпочтительно расположены на стыке одного конца четвертой трубки 128 и второго входного воздушного коммуникационного отверстия 26. Входное отверстие B второго трехходового клапана 124 открыто для атмосферного давления.
Второй трехходовой клапан 124, расположенный, как описано в документе, может переключаться между состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, и состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда для проведения реакции 10 открыто для атмосферного давления. Когда второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом. С другой стороны, когда второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открыто для атмосферного давления, второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом.
В устройстве 100 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения посредством управления работой привода 122 насоса, работой первого трехходового клапана 123 и работой второго трехходового клапана 124, образец 50 перемещается в возвратно-поступательном режиме внутри канала таким образом, что образец может многократно подвергаться воздействию каждой температурной области канала 12 сосуда 10 для проведения реакции, и в результате термический цикл может применяться к образцу 50. Более конкретно, целевая ДНК в образце 50 избирательно амплифицируется путем многократного применения этапа денатурации в области 36 высокой температуры и этапа отжига и удлинения в области 38 низкой температуры. Другими словами, область 36 высокой температуры может рассматриваться как область температур денатурации, а область 38 низкой температуры можно рассматривать как область температур отжига и удлинения. Время нахождения в каждой температурной области может быть соответствующим образом установлено путем изменения времени, в течение которого образец 50 останавливается в заданном положении в каждой температурной области.
В устройстве 100 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения, поскольку в системе 120 подачи жидкости используется только один насос, в отличие от случая, когда используются два насоса, нет необходимости учитывать индивидуальные различия в характеристиках насоса в процессе управления работой насоса. Поскольку работа трехходового клапана основана на том, установлена ли связь между входным отверстием A и входным отверстием C, или связь между входным отверстием B и входным отверстием C, разницы в индивидуальных различиях нет до тех пор, пока выбирается трехходовой клапан с достаточно маленькими потерями давления. Следовательно, управление перемещением образца легче в устройстве 100 для проведения реакции согласно настоящему варианту осуществления по сравнению со случаем, когда используются два насоса. Кроме того, поскольку трехходовые клапаны обычно дешевле, чем насосы, стоимость устройства 100 для проведения реакции может быть уменьшена.
На фиг. 6 показана таблица, поясняющая способ управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 в устройстве 100 для проведения реакции, показанном на фиг. 5. Способ управления, разъясняемый с помощью фиг. 6, использует в качестве насоса 121 насос, который позволяет давлению на первичной стороне и давлению на вторичной стороне быть равными друг другу при остановке.
На фиг. 6 и последующих фигурах рабочее состояние насоса 121 (т.е. состояние выпуска воздуха) обозначено как «ON» («ВКЛ»), а нерабочее состояние насоса 121 (то есть состояние остановка выпуска воздуха) обозначается как «OFF» («ВЫКЛ»). Что касается первого трехходового клапана 123 и второго трехходового клапана 124, состояние, в котором входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом, обозначается как «A-C», а состояние, в котором входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом обозначается «B-C».
Этап 1 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 1 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
Этап 2 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открывается для атмосферного давления. Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 находится под положительным давлением вследствие выпуска воздуха из насоса 121, при этом образец 50 перемещается из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры.
На этапе 3 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С) Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются для атмосферного давления, в результате чего образец 50 останавливается в области 36 высокой температуры.
На этапе 4 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в высокотемпературной области 36. На этапе 4 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (В-С). Также в это время, поскольку как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, образец 50 остается остановленным в области 36 высокой температуры.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 5 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C).
Этап 6 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 6 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открывается для атмосферного давления, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121. Таким образом, второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 находится под положительным давлением вследствие выпуска воздуха из насоса 121, и образец 50 перемещается из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры.
На этапе 7 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что порт B и порт C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, в результате чего образец 50 останавливается в области 38 низкой температуры.
На этапе 8 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (B-C). Также в это время, поскольку как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, образец 50 остается остановленным в области 38 низкой температуры.
Посредством повторения этапов 1-8, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
Фиг. 7 показывает таблицу для объяснения другого способа управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 в устройстве для проведения реакции, показанном на фиг. 5. Объясненный на фиг. 7 способ управления в качестве насоса 121 использует насос, который позволяет давлению на первичной стороне и давлению на вторичной стороне быть равными друг другу при остановке насоса.
На этапе 1 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 1 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C).
Этап 2 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открывается для атмосферного давления. Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 находится под положительным давлением вследствие выпуска воздуха из насоса 121, и образец 50 перемещается из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры.
На этапе 3 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C.) Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются для атмосферного давления, и образец 50, таким образом, останавливается в области 36 высокой температуры.
На этапе 4 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в высокотемпературной области 36. На этапе 4 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (B-C). Также в это время, поскольку как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, образец 50 остается остановленным в области 36 высокой температуры.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 5 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C.)
Этап 6 показывает состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 6 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открывается для атмосферного давления, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 121a насоса 121. Таким образом, второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 находится под положительным давлением вследствие выпуска воздуха из насоса 121, и образец 50 перемещается из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры.
На этапе 7 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 38 с низкой температурой. На этапе 7 насос 121 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются с друг с другом (B-C.) Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, и образец 50, таким образом, останавливается в области 38 низкой температуры.
На этапе 8 показано состояние управления насосом 121, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 121 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (B-C). Также в это время, поскольку как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты для атмосферного давления, образец 50 остается остановленным в области 38 низкой температуры.
Посредством повторения этапов 1-8, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
Чтобы подтвердить положительный эффект устройства 100 для проведения реакции, сформированного, как описано выше, был проведен эксперимент, в котором конкретный бактериальный штамм был амплифицирован с помощью ПЦР с использованием устройства 100 для проведения реакции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В данном случае был использован способ управления, описанный выше со ссылкой на фиг. 6. В попытке обнаружить Vero токсин VT1 реагенты для ПЦР были приготовлены с использованием набора “KAPA3G Plant” для ПЦР, представляющего собой фермент ПЦР от компании NIPPON Genetics Co., Ltd., способом, показанным в таблице ниже.
Таблица 1
Конечная концентрация
Примечания
фермент
0.1 U/μL (ед./ мкл)
Набор для ПЦР KAPA 3G Plant (NIPPON Genetics Co., Ltd.)
Праймер F
720 нM
5’-GGA TAA TTT GTT TGC AGT TGA TGT C-3’ (изготавливается компанией NIHON GENE RESEARCH LABORATORIES Inc.)
Праймер R
720 нM
5’-CAA ATC CTG TCA CAT ATA AAT TAT TTC GT-3’ (изготавливается компанией NIHON GENE RESEARCH LABORATORIES Inc.)
зонд
240 нM
5’-CCG TAG ATT ATT AAA CCG CCC TTC CTC TGG A-3’ FAM используется для флуоресцентного красителя, а гаситель - темного типа (изготавливается компанией NIHON GENE RESEARCH LABORATORIES Inc.)
Дополнительный Mg
1.25 mM
раствор MgCl<sub>2</sub> добавленный к KAPA 3G Plant
Буфер+очищенная вода
В соответствии с руководством KAPA 3G Plant, буфер и вода смешиваются таким образом, что концентрация буфера, прилагаемого к набору, снижается до 1/2 по отношению к общему реагенту.
С другой стороны, матрицу 20000 копий/мкл приготовили и подвергли разбавлениям для приготовления водных растворов, имеющих концентрации матрицы 20000, 1000, 100 и 10 копий/мкл.
Кроме того, по 1 мкл водного раствора матрицы каждой концентрации добавляли к 19 мкл раствора KAPA 3G Plant, приготовленного выше, чтобы получить 20 мкл положительного реагента (положительный контроль).
Для образца вышеуказанной концентрации в устройстве 100 для проведения реакции температура высокотемпературной области 36 была установлена равной 96°С, температура низкотемпературной области 38 была установлена равной 62°С, в режиме ожидания время в высокотемпературной области 36 составляло 3,5 секунды, время ожидания в низкотемпературной области 38 составляло 15 секунд, а затем проводили 50 термических цикла (50 Ct) для проведения ПЦР. Время подачи жидкости составляло около одной секунды. Время ожидания в области 36 высокой температуры в первом цикле составляло 15 секунд.
Фиг. 8 показывает результат амплификации ПЦР устройством 100 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 горизонтальная ось представляет счетчик циклов (Ct), а вертикальная ось представляет интенсивность сигнала флуоресценции (произвольная единица). С использованием устройства 100 для проведения реакции, описанного выше, измерялась интенсивность сигнала флуоресценции, детектируемого флуоресцентным детектором 140, относительно количества циклов. По мере усиления препарата для исследования в образце интенсивность сигнала флуоресценции увеличивалась.
Здесь ПЦР проводили на образцах, содержащих препараты для исследования, имеющие начальные концентрации 20000 копий/мкл, 1000 копий/мкл, 100 копий/мкл и 10 копий мкл соответственно. Как показано на фиг. 8, интенсивность сигнала флуоресценции образца 20000 копий/мкл резко возрастает примерно через 30 циклов. Кроме того, интенсивность сигнала флуоресценции образца 1000 копий/мкл резко возрастает примерно через 35 циклов. Кроме того, интенсивность сигнала флуоресценции образца 100 копий/мкл резко возрастает примерно через 38 циклов. Кроме того, интенсивность сигнала флуоресценции образца 10 копий/мкл резко возрастает примерно через 41 цикла. Такой резкий рост интенсивности сигнала флуоресценции указывает на амплификацию образца в образце, и, как можно обнаружить, хорошая ПЦР может быть выполнена с использованием устройства 100 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Фиг. 9 показывает блок-схему для объяснения работы устройства 200 для проведения реакции в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В процессе ПЦР область высокой температуры обычно устанавливается на уровне около 95°C. Поскольку образец представляет собой водный раствор, температура кипения уменьшается на больших высотах. Например, давление составляет примерно 897 гПа, а температура кипения составляет 96,6°C в соответствии с расчетами в месте, где высота над уровнем моря составляет 1000 м, если давление составляет 845 гПа, то температура кипения составляет 95°C в месте, где высота над уровнем моря составляет 1500 м, если давление составляет 797 гПа, то точка кипения составляет 93,4°С в месте, где высота составляет 2000 м. В таких местах иногда трудно выполнять ПЦР, потому что образец легко кипятится и испаряется, и/или вспенивается в области высокой температуры, или образец значительно испаряется. Устройство 200 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления может выполнять ПЦР даже в таком месте, имеющем низкое атмосферное давление, в то же время предотвращая кипение образца и образование пузырьков.
В устройстве 200 для проведения реакции конфигурация системы 220 подачи жидкости отличается от конфигурации системы 120 подачи жидкости устройства 100 для проведения реакции, показанного на фиг. 5. Так же, как система 120 подачи жидкости, система 220 подачи жидкости включает в себя насос 221, привод 222 насоса для приведения в действие насоса 221, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224. Привод 222 насоса, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются центральным процессором (CPU) 105.
Система 220 подачи жидкости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно включает в себя камеру 238 повышенного давления, насос 244 камеры повышенного давления и привод 245 насоса камеры повышенного давления для управления насосом 244 камеры повышенного давления. В настоящем варианте осуществления насос 221 для подачи жидкости расположен внутри камеры 238 повышенного давления.
Камера 238 повышенного давления образует пространство, вмещающее в себя определенный объем. Насос 244 камеры повышенного давления соединен с камерой 238 повышенного давления. Привод 245 насоса камеры повышенного давления управляет насосом 244 камеры повышенного давления таким образом, что пространство внутри камеры 238 повышенного давления имеет предварительно заданное давление, в соответствии с инструкцией от центрального процессора (CPU) 105. В качестве насоса 244 камеры повышенного давления можно использовать роликовый насос* (модель: RSP08D-02RW), изготовленный компанией OKEN SEIKO co., Ltd., или подобный насос, а также может использоваться средство нагнетания давления резиновым шариком, шприцем или подобным устройством в качестве простого средства.
В настоящем варианте осуществления изобретения давление внутри камеры 238 повышенного давления поддерживается на значении, превышающем давление в окружающей среде устройства 200 для проведения реакции (например, 1,3 атм) во время процесса реакции. Атмосферное давление в окружающей среде устройства 200 для проведения реакции означает давление (или атмосферное давление) в месте, где установлено устройство 200 для проведения реакции, месте, где ПЦР выполняется устройством 200 для проведения реакции, или, когда устройство 200 для проведения реакции установлено в месте, которое отделено от окружающей среды, т.е. в отделенном месте. Давление внутри камеры 238 повышенного давления должно быть таким, чтобы можно было предотвратить значительное испарение образца и образование пузырьков воздуха или подобных явлений, которые влияют на процесс реакции с участием ПЦР, даже когда образец неоднократно подвергался воздействию высокой температуры (около 95°С). Чем выше давление внутри камеры 238 повышенного давления, тем в большей степени влияние испарения образца и подобных явлений может быть подавлено. Однако с другой стороны, система 220 подачи жидкости усложняется или становится больше, в том числе усложняется обращение с ней. Таким образом, специалист в данной области техники может всесторонне оценить применение, назначение, стоимость, влияние и т.д. процессора, чтобы спроектировать всю систему.
В камере 238 повышенного давления обеспечивается клапан 248 сброса давления до уровня атмосферного. Клапан 248 сброса давления до уровня атмосферного регулируется таким образом, что давление системы 220 подачи жидкости и давление сосуда 10 для проведения реакции в канале 12 становятся равными атмосферному давлению во время установки или удаления сосуда 10 для проведения реакции. Таким образом, можно предотвращать быстрое перемещение и впрыскивание образца 50. Кроме того, во время процесса реакции насос 244 камеры повышенного давления останавливается, и клапан 248 сброса давления до уровня атмосферного остается открытым, в результате чего достигается устройство для проведения реакции, по существу, эквивалентное устройству 100 для проведения реакции.
Кроме того, в камере 238 повышенного давления может быть предусмотрен датчик давления (не показан) для постоянного отслеживания давления внутреннего пространства камеры. Посредством отправки значения фактического давления, обнаруженного датчиком давления, в центральный процессор (CPU) 105, давление внутри камеры 238 повышенного давления может управляться соответствующим образом.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения насос такого типа, в котором давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне становятся равными во время остановки, может использоваться как насос 221.
Выпускное отверстие 221а насоса 221 соединено с первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 сосуда 10 для проведения реакции первым воздушным каналом 229. Первый трехходовой клапан 223 расположен в середине первого воздушного канала 229. Выпускное отверстие 221а насоса 121 соединено со вторым входным воздушным коммуникационным отверстием 26 сосуда 10 для проведения реакции вторым воздушным каналом 230. Второй трехходовой клапан 224 расположен в середине второго воздушного канала 230.
Входное отверстие A первого трехходового клапана 223 соединено с выпускным отверстием 221a насоса 221 с помощью первой трубки 225. Входное отверстие C первого трехходового клапана 223 соединено с первым входным воздушным коммуникационным отверстием 24 сосуда 10 для проведения реакции посредством второй трубки 226. Первая трубка 225 и вторая трубка 226 образуют первый воздушный канал 229. Канал B первого трехходового клапана 223 сообщается с внутренним пространством камеры 238 повышенного давления посредством пятой трубки 231.
Первый трехходовой клапан 223, расположенный, как описано ранее, может переключаться между состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221а насоса 221, и состоянием, в котором первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открыто во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления. Когда первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221а насоса 221, первый трёхходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом. С другой стороны, когда первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом.
Входное отверстие A второго трехходового клапана 224 соединено с выпускным отверстием 221a насоса 221 с помощью третьей трубки 227. Входное отверстие C второго трехходового клапана 224 соединено со вторым входным воздушным коммуникационным отверстием 26 сосуда 10 для проведения реакции посредством четвертой трубки 228. Третья трубка 227 и четвертая трубка 228 образуют второй воздушный канал 230. Входное отверстие B второго трехходового клапана 224 сообщается с внутренним пространством камеры 238 повышенного давления с помощью шестой трубки 232.
Второй трехходовой клапан 224, расположенный, как описано ранее, может переключаться между состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221а насоса 221, и состоянием, в котором второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открыто во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления. Когда второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221а насоса 221, второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом. С другой стороны, когда второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом.
В устройстве 200 для проведения реакции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, посредством управления работой привода 222 насоса, работой первого трехходового клапана 223 и работой второго трехходового клапана 224, образец 50 перемещается в возвратно-поступательном режиме внутри канала таким образом, что образец может многократно подвергаться воздействию каждой температурной области канала 12 сосуда 10 для проведения реакции, в результате чего к образцу 50 может применяться термический цикл. Кроме того, использование одного насоса облегчает управление перемещением образца и позволяет снизить стоимость таким же образом, как в вышеописанном устройстве 100 для проведения реакции.
Кроме того, в устройстве 200 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления настоящего изобретения насос 221 расположен во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления, установленной на давление, которое выше давления окружающей среды (например, 1,3 атм), а входное отверстие B первого трехходового клапана 223 и входное отверстие B второго трехходового клапана 224 выполнены с возможностью открытия во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления. Следовательно, во время процесса реакции весь канал 12 поддерживается при давлении выше атмосферного давления окружающей среды. По этой причине даже в условиях низкого атмосферного давления, таких как большая высота, возможно предотвращать понижение температуры кипения образца 50, состоящего в основном из водного раствора, а образца 50 от кипения и/или вспенивания, в результате чего может быть выполнена стабильная реакция ПЦР.
В качестве способа управления приводом 222 насоса, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 в устройстве 200 для проведения реакции может использоваться способ, показанный на фиг. 6. Способ управления будет снова описан со ссылкой на фиг. 6. В качестве насоса 221 используется насос, который позволяет давлению на первичной стороне и давлению на вторичной стороне становиться равными при остановке насоса. В устройстве 200 для проведения реакции клапан 248 сброса давления до уровня атмосферного закрыт, насос 244 для камеры повышенного давления работает, давление во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления увеличивается, внутри каждой трубки и канала 12 также увеличивается, всё это происходит заранее. Первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 в это время управляются таким образом, что они находятся либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (В-С).
Этап 1 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 1 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
На этапе 2 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221a насоса 221, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления. В настоящем варианте осуществления, поскольку насос 221 расположен внутри камеры 238 повышенного давления, когда воздух выходит из насоса 221, давление в первом входном воздушном коммуникационном отверстии 24 сосуда 10 для проведения реакции становится выше, чем во втором входном воздушном коммуникационном отверстии 26, и образец 50, таким образом, перемещается из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры.
На этапе 3 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и в результате образец 50 останавливается в области 36 высокой температуры.
На этапе 4 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 36 высокой температуры. На этапе 4 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (В-С). Как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, остается остановленным в области 36 высокой температуры также и в это время.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 перед перемещением образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 5 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C).
Этап 6 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 при перемещении образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 6 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221a насоса 221. Следовательно, когда воздух выходит из насоса 221, давление во втором входном воздушном коммуникационном отверстии 26 сосуда 10 для проведения реакции становится выше, чем в первом входном воздушном коммуникационном отверстии 24, и, в результате, образец 50 перемещается из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры.
На этапе 7 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, останавливается в области 38 низкой температуры.
На этапе 8 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A связано с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B связано с входным отверстием C (В-С). Как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, остается остановленным в области 38 низкой температуры также и в это время.
Посредством повторения этапов 1-8, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
В качестве способа управления приводом 222 насоса, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 в устройстве 200 для проведения реакции также может использоваться способ, показанный на фиг. 7. Способ управления будет снова описан со ссылкой на фиг. 7. Этот способ управления использует в качестве насоса 221 насос, который позволяет давлению на первичной стороне и давлению на вторичной стороне быть равными друг другу при остановке насоса. Таким же образом, в устройстве 200 для проведения реакции клапан 248 сброса давления до уровня атмосферного закрыт, насос 244 для камеры повышенного давления работает, давление во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления увеличивается, и внутри каждой трубки и канала 12 также увеличивается, и всё это выполняется заранее.
На этапе 1 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 1 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
Этап 2 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221a насоса 221, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления. В настоящем варианте осуществления изобретения, поскольку насос 221 расположен внутри камеры 238 повышенного давления, когда воздух выходит из насоса 221, давление в первом входном воздушном коммуникационном отверстии 24 сосуда 10 для проведения реакции становится выше, чем во втором входном воздушном коммуникационном отверстии 26, и образец 50, таким образом, перемещается из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры.
На этапе 3 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, в результате чего образец 50 останавливается в области 36 высокой температуры.
На этапе 4 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 36 высокой температуры. На этапе 4 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, остается остановленным в области 36 высокой температуры также и в это время.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 перед перемещением образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 5 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
Этап 6 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224 при перемещении образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 6 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Таким образом, первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24 сосуда 10 для проведения реакции открывается во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, а второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 сосуда 10 для проведения реакции сообщается с выпускным отверстием 221a насоса 221. Следовательно, когда воздух выходит из насоса 221, давление во втором входном воздушном коммуникационном отверстии 26 сосуда 10 для проведения реакции становится выше, чем в первом входном воздушном коммуникационном отверстии 24, и, таким образом, образец 50 перемещается из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры.
На этапе 7 показано состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 221 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), и второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Таким образом, и первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открываются во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, останавливается в области 38 низкой температуры.
Этап 8 показывает состояние управления насосом 221, первым трехходовым клапаном 223 и вторым трехходовым клапаном 224, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились либо в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), либо в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Как первое входное воздушное коммуникационное отверстие 24, так и второе входное воздушное коммуникационное отверстие 26 открыты во внутреннее пространство камеры 238 повышенного давления, и образец 50, таким образом, остается остановленным в области 38 низкой температуры также и в это время.
Посредством повторения этапов 1-8, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
На фиг. 10 показана блок-схема, поясняющая работу устройства 300 для проведения реакции, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Это устройство 300 для проведения реакции отличается от устройства 100 для проведения реакции, показанного на фиг. 5, тем, что используется насос 321, в котором давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне не становятся равными друг другу при остановке насоса в системе 320 подачи жидкости. В качестве такого насоса 321, например, можно использовать пьезо-микронасос (модель SDMP302 (306)), изготовленный компанией Takasago Electric, Inc.
На фиг. 11 показана таблица, поясняющая способ управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 в устройстве 300 для проведения реакции, показанном на фиг. 10.
Этап 1 показывает состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 1 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
Этап 2 показывает состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 321 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
На этапе 3 показано состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С).
На этапе 4 показано состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в высокотемпературной области 36. На этапе 4 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы они оба находились в состоянии, в котором входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С).
Этап 5 показывает состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 перед перемещением образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 5 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C).
Этап 6 показывает состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124 при перемещении образца 50 из высокотемпературной области 36 в низкотемпературную область 38. На этапе 6 насос 321 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C).
На этапе 7 показано состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 124 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C).
На этапе 8 показано состояние управления насосом 321, первым трехходовым клапаном 123 и вторым трехходовым клапаном 124, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 321 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 123 и второй трехходовой клапан 124 управляются таким образом, чтобы оба клапана находились в состоянии, в котором входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С).
Посредством повторения этапов 1-8, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры. Также в устройстве 300 для проведения реакции в соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку используется только один насос, может быть легко выполнено управление перемещением образца, и стоимость может быть уменьшена.
Фиг. 12 показывает блок-схему, поясняющую работу устройства 400 для проведения реакции, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Это устройство 400 для проведения реакции отличается от устройства 200 для проведения реакции, показанного на фиг. 9, тем, что используется насос 421, в котором давление на первичной стороне и давление на вторичной стороне не становятся равными друг другу при остановке насоса в системе 420 подачи жидкости. В качестве насоса 421, например, можно использовать пьезо-микронасос (модель SDMP302 (306)), изготовленный компанией Takasago Electric, Inc.
Устройство 400 для проведения реакции, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, дополнительно включает в себя электромагнитный клапан 401. Этот электромагнитный клапан 401 предусмотрен в канале, который соединяет камеру 238 повышенного давления с первым воздушным каналом 229 и вторым воздушным каналом 230, и может переключаться между открытым состоянием и закрытым состоянием в соответствии с инструкцией от центрального процессора ЦП (CPU) 105. Когда электромагнитный клапан 401 находится в открытом состоянии, первый воздушный канал 229 и второй воздушный канал 230 сообщаются с внутренним пространством камеры 238 повышенного давления. С другой стороны, когда электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии, первый воздушный канал 229 и второй воздушный канал 230 не сообщаются с внутренним пространством камеры 238 повышенного давления. В качестве электромагнитного клапана 401 можно использовать, например, электромагнитный клапан (модель TDS-V05B), изготовленный компанией TDS Co., Ltd., или подобный клапан.
Фиг. 13 показывает таблицу, поясняющую способ управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 в устройстве 400 для проведения реакции, показанном на фиг. 12.
Этап 1 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при повышении давления во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления и повышении давления во внутренней части каждой трубки и внутренней части канала 12. На этапе 1 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С) Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в открытом состоянии.
Этап 2 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 3 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 421 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 4 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 4 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С) Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 36 высокой температуры. На этапе 5 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в открытом состоянии.
Этап 6 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 перед перемещением образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 6 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 7 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при перемещении образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 421 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 8 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 9 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 9 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в открытом состоянии.
Посредством повторения этапов 2-9, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
В качестве способа управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 в устройстве 400 для проведения реакции также может использоваться способ, показанный на фиг. 14.
Этап 1 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при повышении давления во внутреннем пространстве камеры 238 повышенного давления и повышении давления во внутренней части каждой трубки, а также во внутренней части канала 12. На этапе 1 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в открытом состоянии.
Этап 2 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 перед перемещением образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 2 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 3 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при перемещении образца 50 из области 38 низкой температуры в область 36 высокой температуры. На этапе 3 насос 421 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С) Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 4 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 достигает области 36 высокой температуры. На этапе 4 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 5 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 36 высокой температуры. На этапе 5 насос 221 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 6 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 перед перемещением образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 6 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 7 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401 при перемещении образца 50 из области 36 высокой температуры в область 38 низкой температуры. На этапе 7 насос 421 управляется таким образом, что он находится в рабочем состоянии (ON, ВКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 8 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 достигает области 38 низкой температуры. На этапе 8 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 управляется таким образом, что входное отверстие B и входное отверстие C сообщаются друг с другом (B-C), а второй трехходовой клапан 224 управляется таким образом, что входное отверстие A и входное отверстие C сообщаются друг с другом (A-C). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Этап 9 показывает состояние управления насосом 421, первым трехходовым клапаном 223, вторым трехходовым клапаном 224 и электромагнитным клапаном 401, когда образец 50 находится в режиме ожидания в области 38 низкой температуры. На этапе 9 насос 421 управляется таким образом, что он находится в нерабочем состоянии (OFF, ВЫКЛ). Кроме того, первый трехходовой клапан 223 и второй трехходовой клапан 224 управляются таким образом, чтобы они находились в состоянии, когда входное отверстие A сообщается с входным отверстием C (A-C), или в состоянии, когда входное отверстие B сообщается с входным отверстием C (В-С). Кроме того, электромагнитный клапан 401 находится в закрытом состоянии.
Посредством повторения этапов 2-9, описанных выше, термический цикл может быть применен к образцу 50 путем непрерывного перемещения в возвратно-поступательном режиме образца 50 между областью 38 низкой температуры и областью 36 высокой температуры.
Кроме того, в устройстве 400 для проведения реакции, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, поскольку используется только один насос, может быть легко выполнено управление перемещением образца, и стоимость может быть уменьшена.
Описанное выше является объяснением, основанным на вариантах осуществления настоящего изобретения. Эти варианты осуществления предназначены только для иллюстрации, и специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть разработаны различные модификации составляющих элементов и процессов, и что такие модификации также находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Описание отсылочных цифровых обозначений
10 - сосуд для проведения реакции,
12 - канал,
14 - подложка,
16 - пленка для герметизации каналов,
18 - первая герметизирующая пленка,
20 - вторая герметизирующая пленка,
24 - первое входное воздушное коммуникационное отверстие,
26 - второе входное воздушное коммуникационное отверстие,
28 - первый фильтр,
30 - второй фильтр,
32 - область термического цикла,
34 - дозирующая область,
36 - высокотемпературная область,
38 - низкотемпературная область,
40 - область соединения (канал),
42 - дозирующий канал,
43 - первый канал разветвления,
44 - второй канал разветвления,
45 - первое входное отверстие для ввода образца,
46 - второе входное отверстие для ввода образца,
50 - образец,
100, 200, 300, 400 - устройства для проведения реакции,
102 - система управления температурой,
104 - высокотемпературный нагреватель,
105 - центральный процессор (CPU),
106 - низкотемпературный нагреватель,
108 - высокотемпературный нагреватель,
110 - привод низкотемпературного нагревателя,
120, 220, 320, 420 - система подачи жидкости,
121, 221, 321, 421 - насос,
122, 222 - привод насоса,
123, 223 - первый трехходовой клапан,
124, 224 - второй трехходовой клапан,
125, 225 - первая трубка,
126, 226 - вторая трубка,
127, 227 - третья трубка,
128, 228 - четвертая трубка,
129, 229 - первый воздушный канал,
130, 230 - второй воздушный канал,
134, 136 - упаковочный материал,
140 - флуоресцентный детектор,
142 - оптическая головка,
144 - привод флуоресцентного детектора,
146 - оптическое волокно,
231 - пятая трубка,
232 - шестая трубка,
238 - камера повышенного давления,
244 - насос для камеры повышенного давления,
245 - привод насоса камеры повышенного давления,
248 - клапан сброса давления до уровня атмосферного,
401 - электромагнитный клапан,
431 - первая точка разветвления,
441 - вторая точка разветвления.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение применимо к полимеразной цепной реакции (ПЦР).
Последовательность № 1: прямой праймер реакции ПЦР
Последовательность № 2: обратный праймер реакции ПЦР
Последовательность № 3: Зонд
[Список последовательностей] NSG-70057WO
Список последовательностей (Sequence Listing.txt).
--->
СПИСОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
<110> NIPPON SHEET GLASS COMPANY, LIMITED
<120> REACTION TREATMENT DEVICE
<130> P0013519WO01
<150> JP 2018-004295
<151> 2018-01-15
<160> 3
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 25
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Forward PCR Primer
<400> 1
ggataatttg tttgcagttg atgtc 25
<210> 2
<211> 29
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Reverse PCR Primer
<400> 2
caaatcctgt cacatataaa ttatttcgt 29
<210> 3
<211> 31
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Probe
<400> 3
ccgtagatta ttaaaccgcc cttcctctgg a 31
<---