核酸増幅方法および核酸増幅用チップ
【課題】核酸増幅において反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御できる核酸増幅方法および核酸増幅用チップを提供する。
【解決手段】反応液を用いた核酸増幅方法は、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が第２のチャンバーに充填された核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程と、前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する。
【解決手段】反応液を用いた核酸増幅方法は、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が第２のチャンバーに充填された核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程と、前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅方法および核酸増幅用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡやＲＮＡ等の遺伝子を検査するための方法として、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）が研究用および臨床検査用に広く用いられている。このＰＣＲでは通常、標的核酸を含みうる検体および試薬を含む反応液を容器に入れ、サーマルサイクラーと呼ばれる温度制御装置を用いて、例えば９５℃、７４℃、５５℃という複数段階の温度変化を繰り返すことにより標的核酸を増幅させる。
【０００３】
しかしながら、ＰＣＲでは通常、反応液を一定の温度に調節するのが難しく、また、反応液を一定の温度に調節できたとしても、温度調節に時間がかかることが作業効率の向上を妨げる一要因となっている。また、作業時間短縮のために反応液を急速に加熱または冷却すると、消費電力が大きくなるうえ、サーマルサイクラーの温度制御を司る温度制御素子の耐久性を下げるおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１において、ＰＣＲ反応をより効率良く行うために、所定の温度に制御されたサーマルサイクラーの温度制御素子に対して反応液を重力を利用して移動させ、反応液の温度変化を生じさせる技術が提案されている。この技術のＰＣＲ反応方法によれば、反応液の量を少なくでき、かつ温度制御が容易で消費電力を削減できる。しかしながら、この方法では、反応液を所定温度に維持する時間を制御するのが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９‐１３６２５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、核酸増幅において反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる核酸増幅方法および核酸増幅用チップを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る核酸増幅方法は、反応液を用いた核酸増幅方法であって、
核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が充填された第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向とは反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する。
【０００８】
前記核酸増幅方法によれば、前記核酸増幅用チップを回転させる工程において、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向に回転させることによって前記反応液を前記第１の温度範囲に留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第２の方向に回転させることによって前記反応液を前記第２の温度範囲に調節することにより、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて前記反応液を所定の位置に配置させることができる。これにより、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る核酸増幅用チップは、反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する。
【００１０】
前記核酸増幅用チップによれば、前記第２の反応部が、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が前記第１の反応部より長く、前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続することにより、前記第２のチャンバーに前記反応液を導入した場合に、前記反応液を所定の位置に配置させることができる。これにより、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る核酸増幅方法は、核酸増幅用チップを用いた核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップは、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１チャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する核酸増幅用チップであり、
前記核酸増幅方法は、
前記核酸増幅用チップの第１のチャンバーに反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにし、かつ、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることにより、前記反応液が前記第２の反応部から放射方向に移動させることを特徴とする。
【００１２】
前記核酸増幅方法によれば、前記核酸増幅用チップを回転させる工程において、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにすることができる。さらに、前記核酸増幅用チップを第２の方向に回転させることで前記反応液を前記第２の反応部から放射方向に移動させることができるので、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて前記反応液を所定の温度範囲に移動させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様に係る核酸増幅用チップは、反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと、前記第２のチャンバーとを接続する連結部と、を有し、
前記第２のチャンバーは、端部にフック形状の反応部を有する、前記核酸増幅用チップ。
【００１４】
前記核酸増幅用チップによれば、前記第２のチャンバーが、端部にフック形状の反応部を有することにより、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて、核酸増幅において前記反応液を所定の位置に配置させることで、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００１５】
上記第１または第４の態様に係る核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられていることができる。
【００１６】
上記第１または第３の態様に係る核酸増幅方法において、前記核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられていることができる。
【００１７】
上記第１または第３の態様に係る核酸増幅方法において、前記遠心によって前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程は、前記反応液を前記第１の反応部に導入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る核酸増幅用チップの平面図。
【図２】図１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図３】図１の核酸増幅用チップに液体および反応液を充填する方法を説明する断面図（図３（ａ）〜図３（ｃ））。
【図４】図１の核酸増幅用チップに液体および反応液が充填された状態を説明する図。
【図５】図１の核酸増幅用チップを用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図５（ａ）および図５（ｂ））。
【図６】図１の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図７】図６の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る核酸増幅用チップの平面図。
【図９】図８の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１０】図８の核酸増幅用チップを用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））。
【図１１】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１２】図１１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１３】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１４】図１３の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１５】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１６】図１１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１７】図１の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１８】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態に係る核酸増幅方法および核酸増幅用チップ（以下単に「チップ」ともいう。）について具体的に説明する。
【００２０】
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の平面図である。図２は、図１の核酸増幅用チップ１００に設けられた第２のチャンバー２０の拡大平面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１の核酸増幅用チップ１００に液体および液滴を充填する方法を説明する断面図である。図４は、図１の核酸増幅用チップ１００に液体３１が充填された状態を説明する図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図１の核酸増幅用チップ１００を用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図である（図５（ａ）および図５（ｂ）において穴２６の図示を省略する）。なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１のＸ−Ｘ’線における断面を示しており、図３（ａ）は図１のチップ１００の断面に相当する。
【００２１】
１．１．核酸増幅装置の構成
本実施形態に係る核酸増幅用チップ１００は核酸増幅を行うために用いられるものであり、核酸増幅にあたり反応液３２（図３（ｃ）参照）が導入される。チップ１００は図１に示されるように、第１のチャンバー１０と、第２のチャンバー２０と、連結部３０とを含む。本実施形態では、チップ１００は円形の平面を有し、複数の第２のチャンバー２０がチップ１００の中心から放射線状に配置されている。なお、第２のチャンバー２０は、反応容器と称することもある。
【００２２】
第１のチャンバー１０は、複数の反応液供給部１１を含む。チップ１００では、１個の反応液供給部１１は、１個の連結部３０を介して１個の第２のチャンバー２０と接続されている。また、第１のチャンバー１０は、穴１２，１３と、溝１４，１５とを有する。チップ１００では、穴１３から第１のチャンバー１０の各反応液供給部１１に反応液３２を導入することができる。また、図１に示されるように、各反応液供給部１１の容積を等しくすることにより、穴１３から導入された反応液３２を、各反応液供給部１１から各第２のチャンバー２０へと均等量導入することができる。
【００２３】
第２のチャンバー２０は図１および図２に示されるように、連通する第１の反応部２１と、第２の反応部２２と、第３の反応部２３と、を含む。チップ１００に反応液３２を導入する前に、第２のチャンバー２０には、後述する反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１を充填しておく。また、第２の反応部２２の先端（第３の反応部２３との接合部と反対側の先端）には、穴２６が設けられている。この穴２６から液体３１が導入される。
【００２４】
連結部３０は図１に示されるように、第２のチャンバー２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と、第２のチャンバー２０の第３の反応部２３とを接続する。連結部３０は、第１のチャンバー１０および第２のチャンバー２０に接続する溝であることができる。
【００２５】
また、図２に示されるように、第２のチャンバー２０において、第２の反応部２２は、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０に向かう方向Ｉの距離が第１の反応部２１よりも長い。また、第１の反応部２１を第１の温度範囲に制御するために、第１の反応部２１の方向Ｉの長さを所定範囲内にすることが好ましい。また、第３の反応部２３は図２に示されるように、第１の反応部２１の端部２１ｍと、第２の反応部２２の端部２２ｍとを接続する。
【００２６】
例えば、チップ１００の中央部には、図示しない温度制御装置を設置することができる。温度制御装置は例えば、回転中心から所定距離に第１のヒーターが組み込まれており、回転中心から外周に向かって放射状に温度が低くなるような温度勾配を有する。温度制御装置は例えば、チップ１００の第１の反応部２１および第３の反応部２３の属する範囲が第１の温度範囲（例えば９５℃）になるように制御することができる。チップ１００を温度制御装置に設置する際には、チップ１００の中央部が温度制御装置の回転中心に位置するようにチップ１００を配置することができる。
【００２７】
ここで、第３の反応部２３における方向Ｉ（図２参照）と直交する方向ＩＩの距離が、第１のチャンバー１０から所定の距離範囲にあることにより、温度制御装置によって第２のチャンバー２０中の反応液３２を所定の温度範囲に制御することができる。
【００２８】
すなわち、チップ１００において、温度制御装置の回転中心から所定範囲内に第３の反応部２３が配置されるように第２のチャンバー２０を設けることにより、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１、第３の反応部２３に反応液３２が存在する際に、反応液３２を第１の温度範囲に制御することができる。
【００２９】
さらに、温度制御装置は例えば、外周部に第２のヒーターが組み込まれていてもよく、この場合、例えば、外周部で第２の温度範囲（例えば６４℃）になるように制御することができる。この第２のヒーターによって、第２のチャンバー２０の第２の反応部２２のうち第３の反応部２３との接続部分と反対側の端部に存在する反応液３２を第２の温度範囲に制御することができる。
【００３０】
本実施形態に係るチップ１００では、図２に示されるように、第１の反応部２１の長手方向と第２の反応部２２の長手方向とが平行に配置され、第１の反応部２１の端部２１ｍにおいて第１の反応部２１と第３の反応部２３とのなす角、ならびに第２の反応部２２の端部２２ｍにおいて第３の反応部２３と第２の反応部２２とのなす角がいずれも直角である場合を示している。なお図示はしないが、第１の反応部２１の端部２１ｍにおいて第１の反応部２１と第３の反応部２３とのなす角、ならびに第２の反応部２２の端部２２ｍにおいて第３の反応部２３と第２の反応部２２とのなす角は、直角または鋭角であれば本実施形態で述べる作用効果を得ることができる。
【００３１】
また、図３（ａ）に示されるように、チップ１００は２枚の透明基板（第１基板１１０および第２基板１１２）から構成されている。具体的には、第１基板１１０は、溝１４（図示せず），１５ならびに第１のチャンバー１０、第２のチャンバー２０および連結部３０を表面（第１の面）１１０ａに有し、第２基板１１２は、穴１２（図示せず）、穴１３および穴２６を有し、穴１２，１３は第１のチャンバーに、穴２６は第２のチャンバー２０に接続されるよう接着されている。
【００３２】
第１基板１１０および第２基板１１２の材質は限定されないが、耐熱性で自家蛍光が低いものが好ましく、例えば、ポリカーボネート等の樹脂が挙げられる。第１基板１１０および第２基板１１２の材質は撥水性を有するため、後述する反応液３２がチップ１００中を容易に移動できる点で、樹脂が好ましい。また、後述するように、第２のチャンバー２０には、例えばマイクロピペットによる充填や真空充填などの方法により、所定の温度範囲内（例えば４５℃〜１００℃）で反応液３２より比重が低くかつ反応液３２と混和しない液体３１を充填させることができる。
【００３３】
第１のチャンバー１０は、反応液３２を導入しうる穴（供給口）１３を有する。すなわち、後述するように、第１のチャンバー１０の穴１３から、核酸増幅を行うための反応液３２（図３（ｃ）参照）が導入される。
【００３４】
第２のチャンバー２０は、液体３１を導入しうる穴（供給口）２６を有する。すなわち、後述するように、第２のチャンバー２０の穴２６から、液体３１（図３（ｂ）参照）が導入される。
【００３５】
第２のチャンバー２０内部では、反応液３２の核酸増幅が行われる。反応液３２の核酸増幅に先立って、第２のチャンバー２０には、後述するように、液体３１（図３（ｂ）参照）が充填される。また、第２のチャンバー２０内（例えば第２のチャンバー２０内部の表面）には、増幅対象となる標的核酸を増幅するための試薬が塗布されていてもよい。この試薬には、例えばプライマーや蛍光プローブが含まれる。この試薬は第２のチャンバー２０内部の表面に塗布された後、乾燥させた状態で該表面に配置されていてもよい。あるいは、試薬が液体３１内に液滴の状態で存在していてもよい。第２のチャンバー２０内部の表面に試薬が塗布されている場合、反応液３２と接触することにより、反応液３２中に試薬が溶解することができる。なお、試薬は、標的核酸の種類に応じて適切なものを選択できる。したがって、第２のチャンバー２０毎に異なる標的核酸を同時に増幅することができ、この場合、各標的核酸に応じた試薬を選択することが好ましい。
【００３６】
なお、標的核酸としては、例えば、血液、尿、唾液、髄液等の検体中のＤＮＡ、または該検体から抽出したＲＮＡから逆転写したｃＤＮＡ等が挙げられる。
【００３７】
図１に示されるように、連結部３０の最大幅は、第２のチャンバー２０の最小幅よりも小さい。これにより、後述する反応液３２（図３（ｃ）参照）が第２のチャンバー２０から第１のチャンバー１０へと侵入するのを効果的に防止することができ、かつ、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０への気泡の混入を防止するとともに、遠心処理による反応液３２の導入時に第２のチャンバー２０に気泡が残留してしまうことを効果的に防止することができる。なお、図示される連結部３０は、第２のチャンバーの第２の反応部２２側に接続されているが、第１の反応部２１側に接続されていても良い。
【００３８】
１．２．核酸増幅方法
次に、本実施形態に係る核酸増幅方法について説明する。
本実施形態に係る核酸増幅方法は、反応液３２を用いて核酸増幅を行う方法であって、
反応液３２より比重が異なり、かつ、反応液３２と混和しない液体３１が第２のチャンバー２０に充填された核酸増幅用チップ１００の第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する工程と、
遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２０に導入させる工程と、
核酸増幅用チップ１００の一方の端部の温度を調節することにより、反応液３２の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で核酸増幅用チップ１００を回転させる工程と、を含み、
核酸増幅用チップ１００を回転させる工程は、核酸増幅用チップ１００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、核酸増幅用チップ１００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲にする。ここで、第１の温度範囲および第２の温度範囲は、ＰＣＲの温度サイクルで設定される温度である。
【００３９】
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、チップ１００の回転方向に応じて反応液３２を所定の位置に配置させることにより、反応液３２を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００４０】
以下に、反応液３２を用いた核酸増幅方法について説明する。まず、チップ１００への液体３１の充填方法について説明する。
【００４１】
図３（ａ）に示されるチップ１００の第２のチャンバー２０に、例えばマイクロピペットや真空充填などの方法により、図３（ｂ）に示されるように、穴２６から液体３１を充填する。図４は、図３（ｂ）のチップ１００に液体３１が充填された状態を説明する図である。
【００４２】
液体３１としては、例えばオイルが挙げられる。オイルは、水より比重が軽く、水と混和せず、核酸増幅に使用する試薬および検体に影響を与えないものであれば特に限定されないが、例えばミネラルオイル、シリコンオイルが挙げられる。なお、液体３１の粘度を調節することにより、反応液３２の移動速度を調節する（すなわち、反応液３２の温度変化を調節する）ことができる。一方、反応液３２としては、例えば水溶液が挙げられる。また、液体３１として例えば水溶液を用い、水溶液より比重が軽い液体を反応液３２として用いても良い。
【００４３】
ここで、第２のチャンバー２０に気泡が残り難くなる観点から、液体３１は、第２のチャンバー２０の容積から反応液３２の容積を引いた量以上、かつ、第１のチャンバー１０の容積から反応液３２の容積を引いた量と、第２のチャンバー２０の容積と、連結部３０の容積と、を足した量以内を充填させることができる。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示されるように、穴１３から第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する。
【００４５】
反応液３２は例えば、マイクロピペット３４を用いて第１のチャンバー１０に導入することができる。また、反応液３２は例えば、標的核酸を含みうる検体、ＰＣＲマスターミックス、プライマー、蛍光プローブを適切な濃度に調整して混合されたものである。なお、第２のチャンバー２０の表面にプライマーや蛍光プローブ等の試薬が塗布されている場合、反応液３２は該試薬を含まないものであってもよい。
【００４６】
続いて、チップ１００を用いて核酸増幅を行う（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）。
まず、第１のチャンバー１０の穴１２，１３および第２のチャンバー２０の穴２６を例えばシール等の蓋部（図示せず）で封止した状態で、遠心装置（図示せず）の回転中心から第２のチャンバー２０までの距離が、遠心装置の回転中心から第１のチャンバー１０までの距離よりも大きくなるような配置にて、遠心機にチップ１００を取り付ける。遠心装置としては、市販されている公知の遠心分離機を使用することができる。
【００４７】
次に、遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２０に導入する。すなわち、遠心装置によって、図５（ａ）に示されるように、遠心力を利用して、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０の方向に反応液３２を移動させる。このとき、連結部３０が図示する通り第２のチャンバーの第１の反応部２１側に接続されていれば、反応液３２は第１の反応部２１に移動する。或いは、図示しないが、連結部３０が第２のチャンバーの第２の反応部２２側に接続されていれば、反応液３２は第２の反応部２２に移動する。反応液３２は第２のチャンバー２０内の液体３１と混和しないため、液体３１中で液滴として存在することができる。この遠心処理により、反応液３２は第１のチャンバー１０から連結部３０を介して第２のチャンバー２０に導入される。ＰＣＲ反応を開始する時点で反応液を高温に制御するホットスタート法を行う場合、連結部３０を高温に制御される反応部側に接続しておくと、反応開始前に反応液３２を移動させることなく反応を開始でき、より好適である。
【００４８】
次いで、図５（ａ）の下方を重力方向Ｇとして、第１の方向Ａ（反時計回り）に、反応液３２に対して重力が作用するように所定の速さでチップ１００を回転させる（工程１）。ここで、第２のチャンバー２０に第１の反応部２１が設けられているため、反応液３２は、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１、或いは第３の反応部２３に留まり、第２の反応部２２に反応液３２が移動するのを防止することができる。
【００４９】
上述したように、チップ１００の中心は温度制御装置により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されており、第１の反応部２１はチップ１００の中心部の近傍に位置する。チップ１００を回転させると第１の反応部２１内、或いは第３の反応部２３内に反応液３２が保持され、反応液３２が回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まる。これにより、反応液３２を第１の温度範囲に保持される時間を制御することができる。図示するような、放射線状に複数の第２のチャンバー２０が配置された核酸増幅用チップを用いてホットスタート法を行う場合にも、ＰＣＲ反応開始のタイミング、および反応開始時点の温度条件を一律にすることができるので、反応結果の信頼度を向上させることができる。
【００５０】
なお、回転軸から所定距離範囲内に保持され第１の温度に制御されている状態では、チップ１００を回転させ続けても良いが、回転を止めることで消費電力を抑制することができ、より好適である。
【００５１】
続いて、図５（ｂ）に示される第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ１００を回転させる（工程２）。これにより、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１或いは第３の反応部に留まっていた反応液３２を、重力を利用して、第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）へと放射方向に移動させることができる。上述したように、チップ１００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲に制御されており、第２の反応部２２の端部２２ｎはチップ１００の外周部に位置するため、第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）に保持されることにより、反応液３２を第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御することができる。なお、チップ１００の１回転につき反応液３２は第１の反応部２１と第２の反応部２２との間を１往復するため、この１往復において反応液３２の温度を、第１の温度範囲から第２の温度範囲を経て再び第１の温度範囲へと変化させることができ、この温度変化がＰＣＲの温度サイクルに相当する。
【００５２】
上記の工程１および工程２を繰り返すことにより、反応液３２に含まれうる標的核酸の増幅を行うことができる。なお、工程１および工程２の繰り返しは例えば、１〜２０回／分行なうことができる。
【００５３】
なお、第１基板１１０が例えば樹脂からなる場合、チップ１００を構成する第１基板１０ａの表面が撥水性を有するため、反応液３２がチップ１００の表面１１０ａに付着するのを防止することができる。これにより、反応液３２をチップ１００中で容易に移動させることができる。
【００５４】
１．３．特徴
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、核酸増幅用チップ１００を回転させる工程において、チップ１００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、チップ１００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲にすることができる。これにより、チップ１００の回転方向に応じて、核酸増幅において反応液を所定の温度範囲に制御することができる。
【００５５】
すなわち、本実施形態に係る核酸増幅用チップ１００によれば、公知のＰＣＲ用の温度調節方法（例えば、チューブを差し込んだヒートブロックについて過熱冷却を繰り返す方法や、反応チューブを複数のヒートブロック間で移動させる方式）に比べて、核酸増幅に要する反応液量を低減することができる。さらに、反応液を異なる複数の温度範囲に制御することができる。また、消費電力を低減することができ、短時間で核酸増幅を行うことができるうえ、所定の温度に留める時間を制御することができるという特徴を有する。
【００５６】
１．４．変形例１
図６は、図１の核酸増幅用チップ１００の一変形例である核酸増幅用チップ２００の平面図であり、図７は、図６の核酸増幅用チップ２００に設けられた第２のチャンバー１２０の拡大平面図である。
【００５７】
図６に示される核酸増幅用チップ２００は、第２のチャンバー１２０の形状が核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と異なる点以外は、核酸増幅用チップ１００と同様の構成を有する。よって、核酸増幅用チップ２００につき、核酸増幅用チップ１００と同じ構成を有する点については共通の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００５８】
図６に示されるチップ２００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップであって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー１２０と、第２のチャンバー１２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー１２０とを接続する連結部３０と、を有する。また、第２のチャンバー１２０は、一方の端部１２１ｍにフック形状の反応部１２１を有する。すなわち、核酸増幅用チップ２００において、第２のチャンバー１２０は、一方の端部１２１ｍがＪ字型形状（フック形状）を有する。
【００５９】
核酸増幅用チップ２００によれば、上述した核酸増幅用チップ１００と同様の核酸増幅方法によって、反応液３２中の核酸を増幅させることができる。
【００６０】
この場合、上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、第１の方向（反時計回り）にチップ２００を反応液３２に重力が作用するように回転させると（図５（ａ）参照）、重力の作用により反応液３２は第２のチャンバー１２０の反応部１２１（図７参照）に留まる。すなわち、反応液３２はチップ２００の回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まることができる。上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、チップ２００の中心は温度制御装置（図示せず）により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されているため、反応液３２は、第２のチャンバー１２０の反応部１２１に留まることで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００６１】
続いて、上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ２００を回転させると（図５（ｂ）参照）、反応液３２は重力により、第２のチャンバー１２０の反応部１２１から他方の端部１２１ｎ（図７参照）へと放射方向に移動する。上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、チップ２００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲に制御されており、第２のチャンバー１２０の他方の端部１２１ｎはチップ２００の外周部に位置するため、反応液３２が第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）に保持されることにより、反応液３２を第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御することができる。なお、チップ２００の１回転につき反応液３２は、第２のチャンバー１２０の反応部１２１（一方の端部１２１ｍ）と他方の端部１２１ｎとの間を１往復するため、この１往復において反応液３２の温度を、第１の温度範囲から第２の温度範囲を経て再び第１の温度範囲へと変化させることができ、この温度変化がＰＣＲの温度サイクルに相当する。
【００６２】
核酸増幅用チップ２００によれば、核酸増幅用チップ１００と同様の作用効果を有する。
【００６３】
２．第２実施形態
図８は、本発明の第２実施形態に係る核酸増幅用チップ３００の平面図であり、図９は、図８の核酸増幅用チップ３００に設けられた第２のチャンバー２２０の拡大平面図であり、図１０は、図８の核酸増幅用チップ３００を用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））である（図１０（ａ）〜図１０（ｄ）において穴２６の図示を省略する）。なお、図１０において、Ｇは重力方向を示す。
【００６４】
２．１．核酸増幅用チップの構成
本実施形態に係る核酸増幅用チップ３００は、第２のチャンバー２０の代わりに第２のチャンバー２２０が設けられている点以外は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００と同様の構成を有する。第２のチャンバー２２０の形状は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と異なる。本実施形態に係る核酸増幅用チップ３００において、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００と共通の構成については共通の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００６５】
チップ３００において、図９に示されるように、第２のチャンバー２２０は、第２の反応部２２２の両端部にそれぞれ、第３の反応部２２３および第５の反応部２２５が設けられており、第３の反応部２２３は第１の反応部２２１と接続し、第５の反応部２２５は第４の反応部２２４と接続する。
【００６６】
第１の反応部２２１、第２の反応部２２２および第３の反応部２２３はそれぞれ、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第１の反応部２１、第２の反応部２２および第３の反応部２３と同じ構造を有する。
【００６７】
すなわち、第３の反応部２２３の構造は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第３の反応部２３と同様であり、第３の反応部２２３と第１および第２の反応部２２１，２２２との接続構造も、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第３の反応部２３と第１および第２の反応部２１，２２との接続構造と同様である。
【００６８】
また、第２のチャンバー２２０は図９の線Ｃに対して線対称である形状を有する。第４の反応部２２４および第５の反応部２２５はそれぞれ、第１の反応部２２１および第３の反応部２２３と同じ形状を有する。すなわち、第２の反応部２２２は、第４の反応部２２４よりも方向Ｉに長い。また、第５の反応部２２５は図９に示されるように、第４の反応部２２４の端部２２４ｍと、第２の反応部２２２の端部２２２ｍとを接続する。
【００６９】
また、第２のチャンバー２２０では、第４の反応部２２４と第２の反応部２２２とが平行に設けられ、第４の反応部２２４の端部２２４ｍにおいて第４の反応部２２４と第５の反応部２２５とのなす角、ならびに第２の反応部２２２の端部２２２ｍにおいて第５の反応部２２５と第２の反応部２２２とのなす角がいずれも直角である場合を示している。なお、第４の反応部２２４の端部２２４ｍにおいて第４の反応部２２４と第５の反応部２２５とのなす角、ならびに第２の反応部２２２の端部２２２ｍにおいて第５の反応部２２５と第２の反応部２２２とのなす角は、図示しないが鋭角であっても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
２．２．核酸増幅方法
次に、本実施形態に係る核酸増幅方法について説明する。本実施形態においては、原則として、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と共通する箇所については説明を省略する。
【００７１】
本実施形態に係る核酸増幅方法は、反応液３２を用いて核酸増幅を行う方法であって、
反応液３２より比重が異なり、かつ、反応液３２と混和しない液体３１が充填された核酸増幅用チップ３００の第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する工程と、
遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２２０に導入させる工程と、
核酸増幅用チップ３００の一方の端部の温度を調節することにより、反応液３２の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で核酸増幅用チップ３００を回転させる工程と、を含み、
核酸増幅用チップ３００を回転させる工程は、核酸増幅用チップ３００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、核酸増幅用チップ３００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲に移動させる。
【００７２】
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、核酸増幅用チップ３００の回転方向に応じて反応液３２を所定の位置に配置させることにより、反応液３２を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００７３】
まず、チップ３００への液体３１の充填方法は、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
次に、チップ３００を用いて核酸増幅を行う（図１０（ａ）〜図１０（ｄ）参照）。
【００７５】
まず。遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２２０に導入する。この工程は、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様であるため、説明を省略する。
【００７６】
次に、図１０（ａ）に示される第１の方向Ａ（反時計回り）に、反応液３２に重力が作用するようにチップ１００を回転させる（工程１）。ここで、第２のチャンバー２２０に第１の反応部２２１が設けられているため、反応液３２は、第２のチャンバー２２０の第１の反応部２２１に留まり、第２の反応部２２２に反応液３２が移動するのを防止することができる。また、チップ３００の中心は、上記第１実施形態と同様に、温度制御装置により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されており、第１の反応部２２１はチップ３００の中心部近傍に位置する。このため、反応液３２が第１の反応部２２１に保持されることにより、反応液３２が回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まることになるため、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００７７】
次いで、図１０（ｂ）に示される第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ３００を回転させる（工程２）。これにより、第２のチャンバー２２０の第１の反応部２２１に留まっていた反応液３２を、第３の反応部２２３、第２の反応部２２２および第５の反応部２２５を介して第４の反応部２２４に移動させることができる（図１０（ｃ）参照）。上述したように、チップ３００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御されており、第４の反応部２２４はチップ３００の外周部に位置するため、反応液３２を第２の温度範囲に制御することができる。チップ３００のすべての第２のチャンバー２２０内の反応液３２を第４の反応部２２４に移動させるためには、チップ３００を３６０°以上回転させる必要がある。
【００７８】
続いて、図１０（ｄ）に示されるように、再び第１の方向Ａ（反時計回り）にチップ１００を回転させる（工程１）。これにより、反応液３２は、第２のチャンバー２２０の第４の反応部２２４に留まっていた反応液３２を、第５の反応部２２５、第２の反応部２２２および第３の反応部２２３を介して第１の反応部２２１へと放射方向に移動させることができる。上述したように、チップ３００の中心は、上記第１実施形態と同様に、温度制御装置により第１の温度範囲に制御されており、第１の反応部２２１はチップ３００の中心近傍に位置するため、反応液３２を第１の温度範囲に制御することができる。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）で示される処理が、ＰＣＲにおける１温度サイクルに相当する。
【００７９】
このように、上記の工程１および工程２を繰り返すことにより、反応液３２に含まれうる標的核酸の増幅を行うことができる。なお、工程１および工程２の繰り返しは例えば、１〜２０回／分行うことができる。
【００８０】
２．３．特徴
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、上述した第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様の作用効果を有する。さらに、上述した第１実施形態に係る核酸増幅方法では、チップ１００を１回転がＰＣＲの温度サイクル１回に相当するのに対して、本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、チップ３００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができるため、反応液を所定の温度に留める時間の制御がより容易である。
【００８１】
２．４．変形例２
図１１は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ４００の平面図であり、図１２は、図１１の核酸増幅用チップ４００に設けられた第２のチャンバー３２０の拡大平面図である。
【００８２】
図１１に示されるチップ４００は、第２のチャンバー２０の代わりに第２のチャンバー３２０が設けられている点以外は、上記第２実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。また、チップ４００を用いて、上記第２実施形態に係る核酸増幅方法と同様の方法によって核酸増幅を行うことができる。
【００８３】
チップ４００は図１１に示されるように、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ４００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー３２０と、第２のチャンバー３２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー３２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００８４】
また、図１１に示されるチップ４００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー３２０は図１２に示されるように、両端部にフック形状の反応部３２１ａ，３２１ｂを有する。これにより、チップ４００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ４００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部３２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ４００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部３２１ａから反応部３２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部３２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ４００の回転方向の切り替えによって、ＰＣＲの温度サイクル、および第１或いは第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００８５】
２．５．変形例３
図１３は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ５００の平面図であり、図１４は、図１３の核酸増幅用チップ５００に設けられた第２のチャンバー４２０の拡大平面図である。
【００８６】
図１３に示されるチップ５００は、第２のチャンバー４２０の形状が図８に示されるチップ３００と異なる点以外は、チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００８７】
図１３に示されるチップ５００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ５００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー４２０と、第２のチャンバー４２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー４２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００８８】
また、図１３に示されるチップ５００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー４２０は図１４に示されるように、両端部に弧状の反応部４２１ａ，４２１ｂを有する。これにより、チップ５００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ５００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部４２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ５００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部４２１ａから反応部４２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部４２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ５００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができる。
【００８９】
２．６．変形例４
図１５は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ６００の平面図であり、図１６は、図１５の核酸増幅用チップ６００に設けられた第２のチャンバー５２０の拡大平面図である。
【００９０】
図１５に示されるチップ６００は、第２のチャンバー５２０の形状が図８に示されるチップ３００と異なる点以外は、チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００９１】
図１５に示されるチップ６００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ６００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー５２０と、第２のチャンバー５２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー５２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００９２】
また、図１５に示されるチップ６００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー５２０は図１６に示されるように、両端部に渦巻状の反応部５２１ａ，５２１ｂを有する。これにより、チップ６００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ６００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部５２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ６００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部５２１ａから反応部５２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部５２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ６００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができる。
【００９３】
本発明に係る実施の形態の説明は以上である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００９４】
２．７．変形例５
上記の実施形態では、チップ１００の中央部に第１のヒーターを設置し、チップ１００の外周部に第２のヒーターを設置することにより、回転中心から外周に向かって放射状に温度が低くなるような温度勾配を有する構成になっていた。これに限らず、チップ１００の外周に第１のヒーターを設置し、チップ１００の中央部に第２のヒーターを設置して外周から回転中心に向かって温度が低くなるような温度勾配を形成してもよい。
【００９５】
２．８．変形例６
上記の実施形態および変形例では、第２のヒーターをチップ１００の外周部または中央部に組み込む構成としたが、第１のヒーターである程度の温度勾配を形成できるので、第２のヒーターを組み込まなくてもよい。第２のヒーターを組み込まない場合は、設置するヒーターが少なくなる分、消費電力をより低減させることができる。
【００９６】
２．９．変形例７
図１７は、図１の核酸増幅用チップ１００の一変形例である核酸増幅用チップ（図示せず）に設けられた第２のチャンバー５２０の拡大平面図である。本変形例に係る核酸増幅用チップでは、図１の核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０が図１７の第２のチャンバー５２０で置き換えられている。すなわち、本変形例に係る核酸増幅用チップにおいて、第２のチャンバー５２０以外の構成要素はチップ１００と同様である。
【００９７】
第２のチャンバー５２０は図１７に示されるように、第１の反応部６２１、第２の反応部６２２、および第３の反応部６２３を有する。第１の反応部６２１と第２の反応部６２２との間は隔壁６２６によって隔てられている。第２のチャンバー５２０は、図１の核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と同様の機能を有する。本変形例のチップによれば、図１の核酸増幅用チップ１００と同様の方法にて拡散増幅を行うことができ、チップ１００と同様の作用効果を有する。
【００９８】
２．１０．変形例８
図１８は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ（図示せず）に設けられた第２のチャンバー６２０の拡大平面図である。本変形例に係る核酸増幅用チップでは、図８の核酸増幅用チップ３００の第２のチャンバー２２０が図１８の第２のチャンバー６２０に置き換えられている。すなわち、本変形例に係る核酸増幅用チップにおいて、第２のチャンバー６２０以外の構成要素はチップ３００と同様である。
【００９９】
第２のチャンバー６２０は図１８に示されるように、第１の反応部７２１、第２の反応部７２２、第３の反応部７２３、第４の反応部７２４、および第５の反応部７２５を有する。第１の反応部７２１と第２の反応部７２２との間は隔壁７２６によって隔てられ、第２の反応部７２２と第４の反応部７２４との間は隔壁７２７によって隔てられている。第２のチャンバー６２０は、第１の反応部７２１および第２の反応部７２２と、第４の反応部７２４および第５の反応部７２５とが線Ｄに関して線対称である形状を有する。第２のチャンバー６２０は、図８の核酸増幅用チップ３００の第２のチャンバー２２０と同様の機能を有する。本変形例のチップによれば、図８の核酸増幅用チップ３００と同様の方法にて拡散増幅を行うことができ、チップ３００と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【０１００】
１０…第１のチャンバー、１１…反応液供給部、１２，１３…穴、１４，１５…溝、２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０…第２のチャンバー、２１，２２１，６２１，７２１…第１の反応部、２１ｍ…第１の反応部の端部、２２，２２２，６２２，７２２…第２の反応部、２２ｍ，２２ｎ…第２の反応部の端部、２３，２２３，６２３，７２３…第３の反応部、２６…穴、３０…連結部、３１…液体、３２…液滴（反応液）、３４…ピペット、１００，２００，３００，４００，５００，６００…チップ、１１０…基板（第１基板）、１１０ａ…第１の面、１１２…基板（第２基板）、１２１…反応部、１２１ｍ，１２１ｎ…反応部１２１の端部、２２４，７２４…第４の反応部、２２５，７２５…第５の反応部、３２１ａ，３２１ｂ，４２１ａ，４２１ｂ，５２１ａ，５２１ｂ…反応部、６２６，７２６…隔壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核酸増幅方法および核酸増幅用チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡやＲＮＡ等の遺伝子を検査するための方法として、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）が研究用および臨床検査用に広く用いられている。このＰＣＲでは通常、標的核酸を含みうる検体および試薬を含む反応液を容器に入れ、サーマルサイクラーと呼ばれる温度制御装置を用いて、例えば９５℃、７４℃、５５℃という複数段階の温度変化を繰り返すことにより標的核酸を増幅させる。
【０００３】
しかしながら、ＰＣＲでは通常、反応液を一定の温度に調節するのが難しく、また、反応液を一定の温度に調節できたとしても、温度調節に時間がかかることが作業効率の向上を妨げる一要因となっている。また、作業時間短縮のために反応液を急速に加熱または冷却すると、消費電力が大きくなるうえ、サーマルサイクラーの温度制御を司る温度制御素子の耐久性を下げるおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１において、ＰＣＲ反応をより効率良く行うために、所定の温度に制御されたサーマルサイクラーの温度制御素子に対して反応液を重力を利用して移動させ、反応液の温度変化を生じさせる技術が提案されている。この技術のＰＣＲ反応方法によれば、反応液の量を少なくでき、かつ温度制御が容易で消費電力を削減できる。しかしながら、この方法では、反応液を所定温度に維持する時間を制御するのが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９‐１３６２５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、核酸増幅において反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる核酸増幅方法および核酸増幅用チップを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る核酸増幅方法は、反応液を用いた核酸増幅方法であって、
核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が充填された第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向とは反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する。
【０００８】
前記核酸増幅方法によれば、前記核酸増幅用チップを回転させる工程において、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向に回転させることによって前記反応液を前記第１の温度範囲に留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第２の方向に回転させることによって前記反応液を前記第２の温度範囲に調節することにより、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて前記反応液を所定の位置に配置させることができる。これにより、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る核酸増幅用チップは、反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する。
【００１０】
前記核酸増幅用チップによれば、前記第２の反応部が、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が前記第１の反応部より長く、前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続することにより、前記第２のチャンバーに前記反応液を導入した場合に、前記反応液を所定の位置に配置させることができる。これにより、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る核酸増幅方法は、核酸増幅用チップを用いた核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップは、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１チャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する核酸増幅用チップであり、
前記核酸増幅方法は、
前記核酸増幅用チップの第１のチャンバーに反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにし、かつ、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることにより、前記反応液が前記第２の反応部から放射方向に移動させることを特徴とする。
【００１２】
前記核酸増幅方法によれば、前記核酸増幅用チップを回転させる工程において、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにすることができる。さらに、前記核酸増幅用チップを第２の方向に回転させることで前記反応液を前記第２の反応部から放射方向に移動させることができるので、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて前記反応液を所定の温度範囲に移動させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様に係る核酸増幅用チップは、反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと、前記第２のチャンバーとを接続する連結部と、を有し、
前記第２のチャンバーは、端部にフック形状の反応部を有する、前記核酸増幅用チップ。
【００１４】
前記核酸増幅用チップによれば、前記第２のチャンバーが、端部にフック形状の反応部を有することにより、前記核酸増幅用チップの回転方向に応じて、核酸増幅において前記反応液を所定の位置に配置させることで、前記反応液を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００１５】
上記第１または第４の態様に係る核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられていることができる。
【００１６】
上記第１または第３の態様に係る核酸増幅方法において、前記核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられていることができる。
【００１７】
上記第１または第３の態様に係る核酸増幅方法において、前記遠心によって前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程は、前記反応液を前記第１の反応部に導入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る核酸増幅用チップの平面図。
【図２】図１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図３】図１の核酸増幅用チップに液体および反応液を充填する方法を説明する断面図（図３（ａ）〜図３（ｃ））。
【図４】図１の核酸増幅用チップに液体および反応液が充填された状態を説明する図。
【図５】図１の核酸増幅用チップを用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図５（ａ）および図５（ｂ））。
【図６】図１の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図７】図６の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る核酸増幅用チップの平面図。
【図９】図８の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１０】図８の核酸増幅用チップを用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））。
【図１１】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１２】図１１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１３】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１４】図１３の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１５】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップの平面図。
【図１６】図１１の核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１７】図１の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【図１８】図８の核酸増幅用チップの一変形例である核酸増幅用チップに設けられた第２のチャンバーの拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態に係る核酸増幅方法および核酸増幅用チップ（以下単に「チップ」ともいう。）について具体的に説明する。
【００２０】
１．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の平面図である。図２は、図１の核酸増幅用チップ１００に設けられた第２のチャンバー２０の拡大平面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１の核酸増幅用チップ１００に液体および液滴を充填する方法を説明する断面図である。図４は、図１の核酸増幅用チップ１００に液体３１が充填された状態を説明する図である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図１の核酸増幅用チップ１００を用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図である（図５（ａ）および図５（ｂ）において穴２６の図示を省略する）。なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図１のＸ−Ｘ’線における断面を示しており、図３（ａ）は図１のチップ１００の断面に相当する。
【００２１】
１．１．核酸増幅装置の構成
本実施形態に係る核酸増幅用チップ１００は核酸増幅を行うために用いられるものであり、核酸増幅にあたり反応液３２（図３（ｃ）参照）が導入される。チップ１００は図１に示されるように、第１のチャンバー１０と、第２のチャンバー２０と、連結部３０とを含む。本実施形態では、チップ１００は円形の平面を有し、複数の第２のチャンバー２０がチップ１００の中心から放射線状に配置されている。なお、第２のチャンバー２０は、反応容器と称することもある。
【００２２】
第１のチャンバー１０は、複数の反応液供給部１１を含む。チップ１００では、１個の反応液供給部１１は、１個の連結部３０を介して１個の第２のチャンバー２０と接続されている。また、第１のチャンバー１０は、穴１２，１３と、溝１４，１５とを有する。チップ１００では、穴１３から第１のチャンバー１０の各反応液供給部１１に反応液３２を導入することができる。また、図１に示されるように、各反応液供給部１１の容積を等しくすることにより、穴１３から導入された反応液３２を、各反応液供給部１１から各第２のチャンバー２０へと均等量導入することができる。
【００２３】
第２のチャンバー２０は図１および図２に示されるように、連通する第１の反応部２１と、第２の反応部２２と、第３の反応部２３と、を含む。チップ１００に反応液３２を導入する前に、第２のチャンバー２０には、後述する反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１を充填しておく。また、第２の反応部２２の先端（第３の反応部２３との接合部と反対側の先端）には、穴２６が設けられている。この穴２６から液体３１が導入される。
【００２４】
連結部３０は図１に示されるように、第２のチャンバー２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と、第２のチャンバー２０の第３の反応部２３とを接続する。連結部３０は、第１のチャンバー１０および第２のチャンバー２０に接続する溝であることができる。
【００２５】
また、図２に示されるように、第２のチャンバー２０において、第２の反応部２２は、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０に向かう方向Ｉの距離が第１の反応部２１よりも長い。また、第１の反応部２１を第１の温度範囲に制御するために、第１の反応部２１の方向Ｉの長さを所定範囲内にすることが好ましい。また、第３の反応部２３は図２に示されるように、第１の反応部２１の端部２１ｍと、第２の反応部２２の端部２２ｍとを接続する。
【００２６】
例えば、チップ１００の中央部には、図示しない温度制御装置を設置することができる。温度制御装置は例えば、回転中心から所定距離に第１のヒーターが組み込まれており、回転中心から外周に向かって放射状に温度が低くなるような温度勾配を有する。温度制御装置は例えば、チップ１００の第１の反応部２１および第３の反応部２３の属する範囲が第１の温度範囲（例えば９５℃）になるように制御することができる。チップ１００を温度制御装置に設置する際には、チップ１００の中央部が温度制御装置の回転中心に位置するようにチップ１００を配置することができる。
【００２７】
ここで、第３の反応部２３における方向Ｉ（図２参照）と直交する方向ＩＩの距離が、第１のチャンバー１０から所定の距離範囲にあることにより、温度制御装置によって第２のチャンバー２０中の反応液３２を所定の温度範囲に制御することができる。
【００２８】
すなわち、チップ１００において、温度制御装置の回転中心から所定範囲内に第３の反応部２３が配置されるように第２のチャンバー２０を設けることにより、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１、第３の反応部２３に反応液３２が存在する際に、反応液３２を第１の温度範囲に制御することができる。
【００２９】
さらに、温度制御装置は例えば、外周部に第２のヒーターが組み込まれていてもよく、この場合、例えば、外周部で第２の温度範囲（例えば６４℃）になるように制御することができる。この第２のヒーターによって、第２のチャンバー２０の第２の反応部２２のうち第３の反応部２３との接続部分と反対側の端部に存在する反応液３２を第２の温度範囲に制御することができる。
【００３０】
本実施形態に係るチップ１００では、図２に示されるように、第１の反応部２１の長手方向と第２の反応部２２の長手方向とが平行に配置され、第１の反応部２１の端部２１ｍにおいて第１の反応部２１と第３の反応部２３とのなす角、ならびに第２の反応部２２の端部２２ｍにおいて第３の反応部２３と第２の反応部２２とのなす角がいずれも直角である場合を示している。なお図示はしないが、第１の反応部２１の端部２１ｍにおいて第１の反応部２１と第３の反応部２３とのなす角、ならびに第２の反応部２２の端部２２ｍにおいて第３の反応部２３と第２の反応部２２とのなす角は、直角または鋭角であれば本実施形態で述べる作用効果を得ることができる。
【００３１】
また、図３（ａ）に示されるように、チップ１００は２枚の透明基板（第１基板１１０および第２基板１１２）から構成されている。具体的には、第１基板１１０は、溝１４（図示せず），１５ならびに第１のチャンバー１０、第２のチャンバー２０および連結部３０を表面（第１の面）１１０ａに有し、第２基板１１２は、穴１２（図示せず）、穴１３および穴２６を有し、穴１２，１３は第１のチャンバーに、穴２６は第２のチャンバー２０に接続されるよう接着されている。
【００３２】
第１基板１１０および第２基板１１２の材質は限定されないが、耐熱性で自家蛍光が低いものが好ましく、例えば、ポリカーボネート等の樹脂が挙げられる。第１基板１１０および第２基板１１２の材質は撥水性を有するため、後述する反応液３２がチップ１００中を容易に移動できる点で、樹脂が好ましい。また、後述するように、第２のチャンバー２０には、例えばマイクロピペットによる充填や真空充填などの方法により、所定の温度範囲内（例えば４５℃〜１００℃）で反応液３２より比重が低くかつ反応液３２と混和しない液体３１を充填させることができる。
【００３３】
第１のチャンバー１０は、反応液３２を導入しうる穴（供給口）１３を有する。すなわち、後述するように、第１のチャンバー１０の穴１３から、核酸増幅を行うための反応液３２（図３（ｃ）参照）が導入される。
【００３４】
第２のチャンバー２０は、液体３１を導入しうる穴（供給口）２６を有する。すなわち、後述するように、第２のチャンバー２０の穴２６から、液体３１（図３（ｂ）参照）が導入される。
【００３５】
第２のチャンバー２０内部では、反応液３２の核酸増幅が行われる。反応液３２の核酸増幅に先立って、第２のチャンバー２０には、後述するように、液体３１（図３（ｂ）参照）が充填される。また、第２のチャンバー２０内（例えば第２のチャンバー２０内部の表面）には、増幅対象となる標的核酸を増幅するための試薬が塗布されていてもよい。この試薬には、例えばプライマーや蛍光プローブが含まれる。この試薬は第２のチャンバー２０内部の表面に塗布された後、乾燥させた状態で該表面に配置されていてもよい。あるいは、試薬が液体３１内に液滴の状態で存在していてもよい。第２のチャンバー２０内部の表面に試薬が塗布されている場合、反応液３２と接触することにより、反応液３２中に試薬が溶解することができる。なお、試薬は、標的核酸の種類に応じて適切なものを選択できる。したがって、第２のチャンバー２０毎に異なる標的核酸を同時に増幅することができ、この場合、各標的核酸に応じた試薬を選択することが好ましい。
【００３６】
なお、標的核酸としては、例えば、血液、尿、唾液、髄液等の検体中のＤＮＡ、または該検体から抽出したＲＮＡから逆転写したｃＤＮＡ等が挙げられる。
【００３７】
図１に示されるように、連結部３０の最大幅は、第２のチャンバー２０の最小幅よりも小さい。これにより、後述する反応液３２（図３（ｃ）参照）が第２のチャンバー２０から第１のチャンバー１０へと侵入するのを効果的に防止することができ、かつ、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０への気泡の混入を防止するとともに、遠心処理による反応液３２の導入時に第２のチャンバー２０に気泡が残留してしまうことを効果的に防止することができる。なお、図示される連結部３０は、第２のチャンバーの第２の反応部２２側に接続されているが、第１の反応部２１側に接続されていても良い。
【００３８】
１．２．核酸増幅方法
次に、本実施形態に係る核酸増幅方法について説明する。
本実施形態に係る核酸増幅方法は、反応液３２を用いて核酸増幅を行う方法であって、
反応液３２より比重が異なり、かつ、反応液３２と混和しない液体３１が第２のチャンバー２０に充填された核酸増幅用チップ１００の第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する工程と、
遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２０に導入させる工程と、
核酸増幅用チップ１００の一方の端部の温度を調節することにより、反応液３２の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で核酸増幅用チップ１００を回転させる工程と、を含み、
核酸増幅用チップ１００を回転させる工程は、核酸増幅用チップ１００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、核酸増幅用チップ１００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲にする。ここで、第１の温度範囲および第２の温度範囲は、ＰＣＲの温度サイクルで設定される温度である。
【００３９】
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、チップ１００の回転方向に応じて反応液３２を所定の位置に配置させることにより、反応液３２を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００４０】
以下に、反応液３２を用いた核酸増幅方法について説明する。まず、チップ１００への液体３１の充填方法について説明する。
【００４１】
図３（ａ）に示されるチップ１００の第２のチャンバー２０に、例えばマイクロピペットや真空充填などの方法により、図３（ｂ）に示されるように、穴２６から液体３１を充填する。図４は、図３（ｂ）のチップ１００に液体３１が充填された状態を説明する図である。
【００４２】
液体３１としては、例えばオイルが挙げられる。オイルは、水より比重が軽く、水と混和せず、核酸増幅に使用する試薬および検体に影響を与えないものであれば特に限定されないが、例えばミネラルオイル、シリコンオイルが挙げられる。なお、液体３１の粘度を調節することにより、反応液３２の移動速度を調節する（すなわち、反応液３２の温度変化を調節する）ことができる。一方、反応液３２としては、例えば水溶液が挙げられる。また、液体３１として例えば水溶液を用い、水溶液より比重が軽い液体を反応液３２として用いても良い。
【００４３】
ここで、第２のチャンバー２０に気泡が残り難くなる観点から、液体３１は、第２のチャンバー２０の容積から反応液３２の容積を引いた量以上、かつ、第１のチャンバー１０の容積から反応液３２の容積を引いた量と、第２のチャンバー２０の容積と、連結部３０の容積と、を足した量以内を充填させることができる。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示されるように、穴１３から第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する。
【００４５】
反応液３２は例えば、マイクロピペット３４を用いて第１のチャンバー１０に導入することができる。また、反応液３２は例えば、標的核酸を含みうる検体、ＰＣＲマスターミックス、プライマー、蛍光プローブを適切な濃度に調整して混合されたものである。なお、第２のチャンバー２０の表面にプライマーや蛍光プローブ等の試薬が塗布されている場合、反応液３２は該試薬を含まないものであってもよい。
【００４６】
続いて、チップ１００を用いて核酸増幅を行う（図５（ａ）および図５（ｂ）参照）。
まず、第１のチャンバー１０の穴１２，１３および第２のチャンバー２０の穴２６を例えばシール等の蓋部（図示せず）で封止した状態で、遠心装置（図示せず）の回転中心から第２のチャンバー２０までの距離が、遠心装置の回転中心から第１のチャンバー１０までの距離よりも大きくなるような配置にて、遠心機にチップ１００を取り付ける。遠心装置としては、市販されている公知の遠心分離機を使用することができる。
【００４７】
次に、遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２０に導入する。すなわち、遠心装置によって、図５（ａ）に示されるように、遠心力を利用して、第１のチャンバー１０から第２のチャンバー２０の方向に反応液３２を移動させる。このとき、連結部３０が図示する通り第２のチャンバーの第１の反応部２１側に接続されていれば、反応液３２は第１の反応部２１に移動する。或いは、図示しないが、連結部３０が第２のチャンバーの第２の反応部２２側に接続されていれば、反応液３２は第２の反応部２２に移動する。反応液３２は第２のチャンバー２０内の液体３１と混和しないため、液体３１中で液滴として存在することができる。この遠心処理により、反応液３２は第１のチャンバー１０から連結部３０を介して第２のチャンバー２０に導入される。ＰＣＲ反応を開始する時点で反応液を高温に制御するホットスタート法を行う場合、連結部３０を高温に制御される反応部側に接続しておくと、反応開始前に反応液３２を移動させることなく反応を開始でき、より好適である。
【００４８】
次いで、図５（ａ）の下方を重力方向Ｇとして、第１の方向Ａ（反時計回り）に、反応液３２に対して重力が作用するように所定の速さでチップ１００を回転させる（工程１）。ここで、第２のチャンバー２０に第１の反応部２１が設けられているため、反応液３２は、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１、或いは第３の反応部２３に留まり、第２の反応部２２に反応液３２が移動するのを防止することができる。
【００４９】
上述したように、チップ１００の中心は温度制御装置により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されており、第１の反応部２１はチップ１００の中心部の近傍に位置する。チップ１００を回転させると第１の反応部２１内、或いは第３の反応部２３内に反応液３２が保持され、反応液３２が回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まる。これにより、反応液３２を第１の温度範囲に保持される時間を制御することができる。図示するような、放射線状に複数の第２のチャンバー２０が配置された核酸増幅用チップを用いてホットスタート法を行う場合にも、ＰＣＲ反応開始のタイミング、および反応開始時点の温度条件を一律にすることができるので、反応結果の信頼度を向上させることができる。
【００５０】
なお、回転軸から所定距離範囲内に保持され第１の温度に制御されている状態では、チップ１００を回転させ続けても良いが、回転を止めることで消費電力を抑制することができ、より好適である。
【００５１】
続いて、図５（ｂ）に示される第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ１００を回転させる（工程２）。これにより、第２のチャンバー２０の第１の反応部２１或いは第３の反応部に留まっていた反応液３２を、重力を利用して、第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）へと放射方向に移動させることができる。上述したように、チップ１００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲に制御されており、第２の反応部２２の端部２２ｎはチップ１００の外周部に位置するため、第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）に保持されることにより、反応液３２を第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御することができる。なお、チップ１００の１回転につき反応液３２は第１の反応部２１と第２の反応部２２との間を１往復するため、この１往復において反応液３２の温度を、第１の温度範囲から第２の温度範囲を経て再び第１の温度範囲へと変化させることができ、この温度変化がＰＣＲの温度サイクルに相当する。
【００５２】
上記の工程１および工程２を繰り返すことにより、反応液３２に含まれうる標的核酸の増幅を行うことができる。なお、工程１および工程２の繰り返しは例えば、１〜２０回／分行なうことができる。
【００５３】
なお、第１基板１１０が例えば樹脂からなる場合、チップ１００を構成する第１基板１０ａの表面が撥水性を有するため、反応液３２がチップ１００の表面１１０ａに付着するのを防止することができる。これにより、反応液３２をチップ１００中で容易に移動させることができる。
【００５４】
１．３．特徴
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、核酸増幅用チップ１００を回転させる工程において、チップ１００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、チップ１００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲にすることができる。これにより、チップ１００の回転方向に応じて、核酸増幅において反応液を所定の温度範囲に制御することができる。
【００５５】
すなわち、本実施形態に係る核酸増幅用チップ１００によれば、公知のＰＣＲ用の温度調節方法（例えば、チューブを差し込んだヒートブロックについて過熱冷却を繰り返す方法や、反応チューブを複数のヒートブロック間で移動させる方式）に比べて、核酸増幅に要する反応液量を低減することができる。さらに、反応液を異なる複数の温度範囲に制御することができる。また、消費電力を低減することができ、短時間で核酸増幅を行うことができるうえ、所定の温度に留める時間を制御することができるという特徴を有する。
【００５６】
１．４．変形例１
図６は、図１の核酸増幅用チップ１００の一変形例である核酸増幅用チップ２００の平面図であり、図７は、図６の核酸増幅用チップ２００に設けられた第２のチャンバー１２０の拡大平面図である。
【００５７】
図６に示される核酸増幅用チップ２００は、第２のチャンバー１２０の形状が核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と異なる点以外は、核酸増幅用チップ１００と同様の構成を有する。よって、核酸増幅用チップ２００につき、核酸増幅用チップ１００と同じ構成を有する点については共通の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００５８】
図６に示されるチップ２００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップであって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー１２０と、第２のチャンバー１２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー１２０とを接続する連結部３０と、を有する。また、第２のチャンバー１２０は、一方の端部１２１ｍにフック形状の反応部１２１を有する。すなわち、核酸増幅用チップ２００において、第２のチャンバー１２０は、一方の端部１２１ｍがＪ字型形状（フック形状）を有する。
【００５９】
核酸増幅用チップ２００によれば、上述した核酸増幅用チップ１００と同様の核酸増幅方法によって、反応液３２中の核酸を増幅させることができる。
【００６０】
この場合、上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、第１の方向（反時計回り）にチップ２００を反応液３２に重力が作用するように回転させると（図５（ａ）参照）、重力の作用により反応液３２は第２のチャンバー１２０の反応部１２１（図７参照）に留まる。すなわち、反応液３２はチップ２００の回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まることができる。上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、チップ２００の中心は温度制御装置（図示せず）により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されているため、反応液３２は、第２のチャンバー１２０の反応部１２１に留まることで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００６１】
続いて、上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ２００を回転させると（図５（ｂ）参照）、反応液３２は重力により、第２のチャンバー１２０の反応部１２１から他方の端部１２１ｎ（図７参照）へと放射方向に移動する。上述した第１実施形態に係るチップ１００と同様に、チップ２００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲に制御されており、第２のチャンバー１２０の他方の端部１２１ｎはチップ２００の外周部に位置するため、反応液３２が第２の反応部２２の端部２２ｎ（図２参照）に保持されることにより、反応液３２を第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御することができる。なお、チップ２００の１回転につき反応液３２は、第２のチャンバー１２０の反応部１２１（一方の端部１２１ｍ）と他方の端部１２１ｎとの間を１往復するため、この１往復において反応液３２の温度を、第１の温度範囲から第２の温度範囲を経て再び第１の温度範囲へと変化させることができ、この温度変化がＰＣＲの温度サイクルに相当する。
【００６２】
核酸増幅用チップ２００によれば、核酸増幅用チップ１００と同様の作用効果を有する。
【００６３】
２．第２実施形態
図８は、本発明の第２実施形態に係る核酸増幅用チップ３００の平面図であり、図９は、図８の核酸増幅用チップ３００に設けられた第２のチャンバー２２０の拡大平面図であり、図１０は、図８の核酸増幅用チップ３００を用いて核酸増幅を行う工程を説明する平面図（図１０（ａ）〜図１０（ｄ））である（図１０（ａ）〜図１０（ｄ）において穴２６の図示を省略する）。なお、図１０において、Ｇは重力方向を示す。
【００６４】
２．１．核酸増幅用チップの構成
本実施形態に係る核酸増幅用チップ３００は、第２のチャンバー２０の代わりに第２のチャンバー２２０が設けられている点以外は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００と同様の構成を有する。第２のチャンバー２２０の形状は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と異なる。本実施形態に係る核酸増幅用チップ３００において、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００と共通の構成については共通の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００６５】
チップ３００において、図９に示されるように、第２のチャンバー２２０は、第２の反応部２２２の両端部にそれぞれ、第３の反応部２２３および第５の反応部２２５が設けられており、第３の反応部２２３は第１の反応部２２１と接続し、第５の反応部２２５は第４の反応部２２４と接続する。
【００６６】
第１の反応部２２１、第２の反応部２２２および第３の反応部２２３はそれぞれ、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第１の反応部２１、第２の反応部２２および第３の反応部２３と同じ構造を有する。
【００６７】
すなわち、第３の反応部２２３の構造は、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第３の反応部２３と同様であり、第３の反応部２２３と第１および第２の反応部２２１，２２２との接続構造も、第１実施形態に係る核酸増幅用チップ１００の第３の反応部２３と第１および第２の反応部２１，２２との接続構造と同様である。
【００６８】
また、第２のチャンバー２２０は図９の線Ｃに対して線対称である形状を有する。第４の反応部２２４および第５の反応部２２５はそれぞれ、第１の反応部２２１および第３の反応部２２３と同じ形状を有する。すなわち、第２の反応部２２２は、第４の反応部２２４よりも方向Ｉに長い。また、第５の反応部２２５は図９に示されるように、第４の反応部２２４の端部２２４ｍと、第２の反応部２２２の端部２２２ｍとを接続する。
【００６９】
また、第２のチャンバー２２０では、第４の反応部２２４と第２の反応部２２２とが平行に設けられ、第４の反応部２２４の端部２２４ｍにおいて第４の反応部２２４と第５の反応部２２５とのなす角、ならびに第２の反応部２２２の端部２２２ｍにおいて第５の反応部２２５と第２の反応部２２２とのなす角がいずれも直角である場合を示している。なお、第４の反応部２２４の端部２２４ｍにおいて第４の反応部２２４と第５の反応部２２５とのなす角、ならびに第２の反応部２２２の端部２２２ｍにおいて第５の反応部２２５と第２の反応部２２２とのなす角は、図示しないが鋭角であっても同様の効果を得ることができる。
【００７０】
２．２．核酸増幅方法
次に、本実施形態に係る核酸増幅方法について説明する。本実施形態においては、原則として、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と共通する箇所については説明を省略する。
【００７１】
本実施形態に係る核酸増幅方法は、反応液３２を用いて核酸増幅を行う方法であって、
反応液３２より比重が異なり、かつ、反応液３２と混和しない液体３１が充填された核酸増幅用チップ３００の第１のチャンバー１０に反応液３２を導入する工程と、
遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２２０に導入させる工程と、
核酸増幅用チップ３００の一方の端部の温度を調節することにより、反応液３２の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で核酸増幅用チップ３００を回転させる工程と、を含み、
核酸増幅用チップ３００を回転させる工程は、核酸増幅用チップ３００を第１の方向に回転させることによって反応液３２を第１の温度範囲に留めると共に、核酸増幅用チップ３００を第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることによって反応液３２を第２の温度範囲に移動させる。
【００７２】
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、核酸増幅用チップ３００の回転方向に応じて反応液３２を所定の位置に配置させることにより、反応液３２を所定の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００７３】
まず、チップ３００への液体３１の充填方法は、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様であるため、説明を省略する。
【００７４】
次に、チップ３００を用いて核酸増幅を行う（図１０（ａ）〜図１０（ｄ）参照）。
【００７５】
まず。遠心によって第１のチャンバー１０の反応液３２を第２のチャンバー２２０に導入する。この工程は、上記第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様であるため、説明を省略する。
【００７６】
次に、図１０（ａ）に示される第１の方向Ａ（反時計回り）に、反応液３２に重力が作用するようにチップ１００を回転させる（工程１）。ここで、第２のチャンバー２２０に第１の反応部２２１が設けられているため、反応液３２は、第２のチャンバー２２０の第１の反応部２２１に留まり、第２の反応部２２２に反応液３２が移動するのを防止することができる。また、チップ３００の中心は、上記第１実施形態と同様に、温度制御装置により第１の温度範囲（例えば９５℃）に制御されており、第１の反応部２２１はチップ３００の中心部近傍に位置する。このため、反応液３２が第１の反応部２２１に保持されることにより、反応液３２が回転軸（回転中心）から所定距離範囲内に留まることになるため、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００７７】
次いで、図１０（ｂ）に示される第２の方向Ｂ（時計回り）にチップ３００を回転させる（工程２）。これにより、第２のチャンバー２２０の第１の反応部２２１に留まっていた反応液３２を、第３の反応部２２３、第２の反応部２２２および第５の反応部２２５を介して第４の反応部２２４に移動させることができる（図１０（ｃ）参照）。上述したように、チップ３００の外周部は温度制御装置により第２の温度範囲（例えば６４℃）に制御されており、第４の反応部２２４はチップ３００の外周部に位置するため、反応液３２を第２の温度範囲に制御することができる。チップ３００のすべての第２のチャンバー２２０内の反応液３２を第４の反応部２２４に移動させるためには、チップ３００を３６０°以上回転させる必要がある。
【００７８】
続いて、図１０（ｄ）に示されるように、再び第１の方向Ａ（反時計回り）にチップ１００を回転させる（工程１）。これにより、反応液３２は、第２のチャンバー２２０の第４の反応部２２４に留まっていた反応液３２を、第５の反応部２２５、第２の反応部２２２および第３の反応部２２３を介して第１の反応部２２１へと放射方向に移動させることができる。上述したように、チップ３００の中心は、上記第１実施形態と同様に、温度制御装置により第１の温度範囲に制御されており、第１の反応部２２１はチップ３００の中心近傍に位置するため、反応液３２を第１の温度範囲に制御することができる。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）で示される処理が、ＰＣＲにおける１温度サイクルに相当する。
【００７９】
このように、上記の工程１および工程２を繰り返すことにより、反応液３２に含まれうる標的核酸の増幅を行うことができる。なお、工程１および工程２の繰り返しは例えば、１〜２０回／分行うことができる。
【００８０】
２．３．特徴
本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、上述した第１実施形態に係る核酸増幅方法と同様の作用効果を有する。さらに、上述した第１実施形態に係る核酸増幅方法では、チップ１００を１回転がＰＣＲの温度サイクル１回に相当するのに対して、本実施形態に係る核酸増幅方法によれば、チップ３００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができるため、反応液を所定の温度に留める時間の制御がより容易である。
【００８１】
２．４．変形例２
図１１は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ４００の平面図であり、図１２は、図１１の核酸増幅用チップ４００に設けられた第２のチャンバー３２０の拡大平面図である。
【００８２】
図１１に示されるチップ４００は、第２のチャンバー２０の代わりに第２のチャンバー３２０が設けられている点以外は、上記第２実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。また、チップ４００を用いて、上記第２実施形態に係る核酸増幅方法と同様の方法によって核酸増幅を行うことができる。
【００８３】
チップ４００は図１１に示されるように、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ４００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー３２０と、第２のチャンバー３２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー３２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００８４】
また、図１１に示されるチップ４００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー３２０は図１２に示されるように、両端部にフック形状の反応部３２１ａ，３２１ｂを有する。これにより、チップ４００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ４００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部３２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ４００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部３２１ａから反応部３２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部３２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ４００の回転方向の切り替えによって、ＰＣＲの温度サイクル、および第１或いは第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。
【００８５】
２．５．変形例３
図１３は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ５００の平面図であり、図１４は、図１３の核酸増幅用チップ５００に設けられた第２のチャンバー４２０の拡大平面図である。
【００８６】
図１３に示されるチップ５００は、第２のチャンバー４２０の形状が図８に示されるチップ３００と異なる点以外は、チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００８７】
図１３に示されるチップ５００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ５００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー４２０と、第２のチャンバー４２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー４２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００８８】
また、図１３に示されるチップ５００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー４２０は図１４に示されるように、両端部に弧状の反応部４２１ａ，４２１ｂを有する。これにより、チップ５００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ５００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部４２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ５００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部４２１ａから反応部４２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部４２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ５００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができる。
【００８９】
２．６．変形例４
図１５は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ６００の平面図であり、図１６は、図１５の核酸増幅用チップ６００に設けられた第２のチャンバー５２０の拡大平面図である。
【００９０】
図１５に示されるチップ６００は、第２のチャンバー５２０の形状が図８に示されるチップ３００と異なる点以外は、チップ３００と同様の構成を有する。このため、チップ３００と同様の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００９１】
図１５に示されるチップ６００は、反応液３２が導入される核酸増幅用チップ６００であって、第１のチャンバー１０と、反応液３２と比重が異なり、かつ、反応液３２とは混和しない液体３１が充填された第２のチャンバー５２０と、第２のチャンバー５２０の最小幅よりも小さい最大幅を有し、第１のチャンバー１０と第２のチャンバー５２０とを接続する連結部３０とを有する。
【００９２】
また、図１５に示されるチップ６００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行うことにより、同様の作用効果を有することができる。すなわち、第２のチャンバー５２０は図１６に示されるように、両端部に渦巻状の反応部５２１ａ，５２１ｂを有する。これにより、チップ６００は、上述した第２の実施形態に係る核酸増幅用チップ３００と同様の核酸増幅方法を行う際に、チップ６００を第１の方向Ａに回転させることにより、反応液３２を反応部５２１ａに保持することで、反応液３２を第１の温度範囲に留める時間を制御することができる。また、チップ６００を第１の方向Ｂに回転させることにより、反応液３２を反応部５２１ａから反応部５２１ｂへと放射方向に移動させた後、反応液３２を反応部５２１ｂに保持することで、反応液３２を第２の温度範囲に留める時間を制御することができる。このように、チップ６００の回転方向の切り替えによってＰＣＲの温度サイクルを制御することができる。
【００９３】
本発明に係る実施の形態の説明は以上である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００９４】
２．７．変形例５
上記の実施形態では、チップ１００の中央部に第１のヒーターを設置し、チップ１００の外周部に第２のヒーターを設置することにより、回転中心から外周に向かって放射状に温度が低くなるような温度勾配を有する構成になっていた。これに限らず、チップ１００の外周に第１のヒーターを設置し、チップ１００の中央部に第２のヒーターを設置して外周から回転中心に向かって温度が低くなるような温度勾配を形成してもよい。
【００９５】
２．８．変形例６
上記の実施形態および変形例では、第２のヒーターをチップ１００の外周部または中央部に組み込む構成としたが、第１のヒーターである程度の温度勾配を形成できるので、第２のヒーターを組み込まなくてもよい。第２のヒーターを組み込まない場合は、設置するヒーターが少なくなる分、消費電力をより低減させることができる。
【００９６】
２．９．変形例７
図１７は、図１の核酸増幅用チップ１００の一変形例である核酸増幅用チップ（図示せず）に設けられた第２のチャンバー５２０の拡大平面図である。本変形例に係る核酸増幅用チップでは、図１の核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０が図１７の第２のチャンバー５２０で置き換えられている。すなわち、本変形例に係る核酸増幅用チップにおいて、第２のチャンバー５２０以外の構成要素はチップ１００と同様である。
【００９７】
第２のチャンバー５２０は図１７に示されるように、第１の反応部６２１、第２の反応部６２２、および第３の反応部６２３を有する。第１の反応部６２１と第２の反応部６２２との間は隔壁６２６によって隔てられている。第２のチャンバー５２０は、図１の核酸増幅用チップ１００の第２のチャンバー２０と同様の機能を有する。本変形例のチップによれば、図１の核酸増幅用チップ１００と同様の方法にて拡散増幅を行うことができ、チップ１００と同様の作用効果を有する。
【００９８】
２．１０．変形例８
図１８は、図８の核酸増幅用チップ３００の一変形例である核酸増幅用チップ（図示せず）に設けられた第２のチャンバー６２０の拡大平面図である。本変形例に係る核酸増幅用チップでは、図８の核酸増幅用チップ３００の第２のチャンバー２２０が図１８の第２のチャンバー６２０に置き換えられている。すなわち、本変形例に係る核酸増幅用チップにおいて、第２のチャンバー６２０以外の構成要素はチップ３００と同様である。
【００９９】
第２のチャンバー６２０は図１８に示されるように、第１の反応部７２１、第２の反応部７２２、第３の反応部７２３、第４の反応部７２４、および第５の反応部７２５を有する。第１の反応部７２１と第２の反応部７２２との間は隔壁７２６によって隔てられ、第２の反応部７２２と第４の反応部７２４との間は隔壁７２７によって隔てられている。第２のチャンバー６２０は、第１の反応部７２１および第２の反応部７２２と、第４の反応部７２４および第５の反応部７２５とが線Ｄに関して線対称である形状を有する。第２のチャンバー６２０は、図８の核酸増幅用チップ３００の第２のチャンバー２２０と同様の機能を有する。本変形例のチップによれば、図８の核酸増幅用チップ３００と同様の方法にて拡散増幅を行うことができ、チップ３００と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【０１００】
１０…第１のチャンバー、１１…反応液供給部、１２，１３…穴、１４，１５…溝、２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０…第２のチャンバー、２１，２２１，６２１，７２１…第１の反応部、２１ｍ…第１の反応部の端部、２２，２２２，６２２，７２２…第２の反応部、２２ｍ，２２ｎ…第２の反応部の端部、２３，２２３，６２３，７２３…第３の反応部、２６…穴、３０…連結部、３１…液体、３２…液滴（反応液）、３４…ピペット、１００，２００，３００，４００，５００，６００…チップ、１１０…基板（第１基板）、１１０ａ…第１の面、１１２…基板（第２基板）、１２１…反応部、１２１ｍ，１２１ｎ…反応部１２１の端部、２２４，７２４…第４の反応部、２２５，７２５…第５の反応部、３２１ａ，３２１ｂ，４２１ａ，４２１ｂ，５２１ａ，５２１ｂ…反応部、６２６，７２６…隔壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液を用いた核酸増幅方法であって、
核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が充填された第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向とは反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する、核酸増幅方法。
【請求項２】
反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部より長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する、前記核酸増幅用チップ。
【請求項３】
核酸増幅用チップを用いた核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップは、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する核酸増幅用チップであり、
前記核酸増幅方法は、
前記核酸増幅用チップの第１のチャンバーに反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにし、かつ、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることにより、前記反応液が前記第２の反応部から放射方向に移動させることを特徴とする、前記核酸増幅方法。
【請求項４】
反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと、前記第２のチャンバーとを接続する連結部と、を有し、
前記第２のチャンバーは、端部にフック形状の反応部を有する、前記核酸増幅用チップ。
【請求項５】
請求項２または４に記載の核酸増幅用チップであって、
前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられている、前記核酸増幅用チップ。
【請求項６】
請求項１または３に記載の核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられている、前記核酸増幅方法。
【請求項７】
請求項１または３に記載の核酸増幅方法であって、
前記遠心によって前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程は、前記反応液を前記第１の反応部に導入させる、前記核酸増幅方法。
【請求項１】
反応液を用いた核酸増幅方法であって、
核酸増幅用チップの第１のチャンバーに前記反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を、前記反応液より比重が異なり、かつ、前記反応液と混和しない液体が充填された第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることによって前記反応液を第１の温度範囲に所定時間留めると共に、前記核酸増幅用チップを前記第１の方向とは反対方向である第２の方向に回転させることによって前記反応液を第２の温度範囲に制御する、核酸増幅方法。
【請求項２】
反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部より長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する、前記核酸増幅用チップ。
【請求項３】
核酸増幅用チップを用いた核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップは、
第１のチャンバーと、
連通する第１の反応部と、第２の反応部と、第３の反応部と、を含み、前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと前記第３の反応部とを接続する連結部と、を有し、
前記第２の反応部は、前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーに向かう方向の距離が、前記第１の反応部よりも長く、
前記第３の反応部は、前記第１の反応部の端部と、前記第２の反応部の端部とを接続する核酸増幅用チップであり、
前記核酸増幅方法は、
前記核酸増幅用チップの第１のチャンバーに反応液を導入する工程と、
遠心によって前記第１のチャンバーの前記反応液を第２のチャンバーに導入させる工程と、
前記核酸増幅用チップの少なくとも一方の端部の温度を調節することにより、前記反応液の温度を調節する工程と、
回転軸を中心として所定の速度で前記核酸増幅用チップを回転させる工程と、を含み、
前記核酸増幅用チップを回転させる工程は、前記反応液が前記第２のチャンバーに導入された場合に、前記核酸増幅用チップを第１の方向に回転させることにより、前記第２のチャンバー内の前記反応液が前記回転軸から所定距離範囲内に留まるようにし、かつ、前記核酸増幅用チップを第１の方向と反対方向である第２の方向に回転させることにより、前記反応液が前記第２の反応部から放射方向に移動させることを特徴とする、前記核酸増幅方法。
【請求項４】
反応液が導入される核酸増幅用チップであって、
第１のチャンバーと、
前記反応液と比重が異なり、かつ、前記反応液とは混和しない液体が充填された第２のチャンバーと、
前記第２のチャンバーの最小幅よりも小さい最大幅を有し、前記第１のチャンバーと、前記第２のチャンバーとを接続する連結部と、を有し、
前記第２のチャンバーは、端部にフック形状の反応部を有する、前記核酸増幅用チップ。
【請求項５】
請求項２または４に記載の核酸増幅用チップであって、
前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられている、前記核酸増幅用チップ。
【請求項６】
請求項１または３に記載の核酸増幅方法であって、
前記核酸増幅用チップにおいて、前記連結部は、前記第１のチャンバーと、前記第３の反応部と、前記第１の反応部と、を直線で結んだ方向に設けられている、前記核酸増幅方法。
【請求項７】
請求項１または３に記載の核酸増幅方法であって、
前記遠心によって前記反応液を前記第２のチャンバーに導入させる工程は、前記反応液を前記第１の反応部に導入させる、前記核酸増幅方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−２０５９２５（Ｐ２０１１−２０５９２５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４９７９（Ｐ２０１０−７４９７９）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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