核酸増幅装置
【課題】測定精度を向上し得る核酸増幅装置を提案する。
【解決手段】核酸の増幅反応の場とされる複数の容器と、各容器に試料溶液を与えるための流路とが形成されるフレキシブル板と、フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、シート板におけるフレキシブル板との対向面のうち、各容器に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、待機状態にあるべき位置から、枠部の先端がフレキシブル板に所定圧で当接される位置に、フレキシブル板とシート板の一方又は双方を移動させる駆動手段とを設ける。
【解決手段】核酸の増幅反応の場とされる複数の容器と、各容器に試料溶液を与えるための流路とが形成されるフレキシブル板と、フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、シート板におけるフレキシブル板との対向面のうち、各容器に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、待機状態にあるべき位置から、枠部の先端がフレキシブル板に所定圧で当接される位置に、フレキシブル板とシート板の一方又は双方を移動させる駆動手段とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核酸増幅装置に関し、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を用いる技術分野などにおいて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、核酸の増幅反応の場となる複数の微小容器に対する温度を個別に制御するリアルタイムＰＣＲ装置が本出願人により提案されている（例えば特許文献１）。その後、半導体素子のばらつきによって温度制御の精度が低下することを回避するようにしたリアルタイムＰＣＲ装置が本出願人により提案された（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９８０６８公報
【特許文献２】特願２００７−１７１２６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでかかるリアルタイムＰＣＲ装置は、半導体素子のばらつきによる温度制御の精度の低下が回避されても、高密度に形成される各微小容器での熱の相互作用によりばらつきが生じてしまう。
【０００５】
微小容器に対して本来設定すべき温度が変化してしまうと、核酸の増幅効率が変わるため、増幅対象の核酸の定量値も変わり、この結果、測定精度が悪くなるという問題が生じた。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、測定精度を向上し得る核酸増幅装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために本発明は、核酸増幅装置であって、核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、その複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されるフレキシブル板と、フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、シート板においてフレキシブル板と対向する面のうち、各空間に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、待機状態にあるべき位置から、枠部の先端がフレキシブル板に所定圧で当接される位置に、フレキシブル板とシート板の一方又は双方を移動させる駆動手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、フレキシブル板とシート板との空間を、枠部を介して、核酸の増幅反応の場ごとに密閉された保温空間として構築することができるため、温度変動に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができる。また、枠部がフレキシブル板の一面に所定圧で抑え付けられることによって、核酸の増幅反応の場に連通する流路がつぶれて遮断されるため、コンタミネーションに起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができる。かくして測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】リアルタイムＰＣＲ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】反応基板の構成を概略的に示す図である。
【図３】各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構の構成を概略的に示す図である。
【図４】仕切パネルの構成を概略的に示す図である。
【図５】保温空間の構築状態と、解除状態とを概略的に示す図である。
【図６】保温空間の構築制御処理手順を示すフローチャートである。
【図７】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（１）とを概略的に示す図である。
【図８】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（２）とを概略的に示す図である。
【図９】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（３）とを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下に示す順序とする。
＜１．実施の形態＞
［１−１．リアルタイムＰＣＲ装置の構成］
［１−２．反応基板の構成］
［１−３．各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構］
［１−４．保温空間の構築制御処理手順］
［１−５．効果等］
＜２．他の実施の形態＞
【００１１】
＜１．実施の形態＞
［１−１．リアルタイムＰＣＲ装置の構成］
図１において、リアルタイムＰＣＲ装置１の概略的な構成を示す。このリアルタイムＰＣＲ装置１は反応室ＲＭを有し、該反応室ＲＭには複数の基板１１〜１６が所定間隔ごとに配置される。
【００１２】
反応基板１１は、基準となる基板であり、反応室ＲＭに対して取り外し可能とされる。この反応基板１１には、核酸の増幅反応の場とされる容器（以下、これをウェルＵＬとも呼ぶ）ＵＬが高密度に形成される。これらウェルＵＬには、増幅対象の標的核酸及びその標的核酸の増幅に要する各種物質（プライマー、緩衝液、酵素、ｄＮＴＰ、蛍光色素等）が与えられる。
【００１３】
発熱基板１２は、反応基板１１に対して下側に配される基板であり、該基板のうち、反応基板１１と対向する面には、ウェルＵＬごとに熱源素子ＨＤが割り当てられ、これら熱源素子ＨＤの周囲には複数の感温素子ＴＤが配される。この熱源素子ＨＤには例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor)等が用いられ、感温素子ＴＤには例えばピンダイオード等が用いられる。ただし、熱源素子ＨＤ又は感温素子ＴＤには、ＴＦＴやピンダイオードに限らず、金属抵抗体、半導体又はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯ（Zinc Oxide）などの透明金属酸化物が適用可能である。
【００１４】
発熱基板１２の熱源素子ＨＤ及び感温素子ＴＤには温度制御部２０が接続される。温度制御部２０は、各熱源素子ＨＤでの熱量を、当該熱源素子ＨＤを囲む感温素子ＴＤを用いて所定間隔ごとにセンシングした温度に応じて個別に制御するようになされている。
【００１５】
具体的に温度制御部２０は、増幅ステージ（変性ステージ、アニーリングステージ、伸長ステージ）ごとにウェルＵＬ単位で目標温度を設定する。そして温度制御部２０は、目標温度に応じた値の電流又は電圧を、対応するウェルＵＬの熱源素子ＨＤに与えて、各ウェルＵＬを加熱させる。
【００１６】
また温度制御部２０は、感温素子ＴＤを用いて所定間隔ごとにセンシングするたびに、該感温素子ＴＤにおいてセンシングされる温度と、目標温度との差を求め、該差に応じて、熱源素子ＨＤに与えるべき電流又は電圧をウェルＵＬ単位で可変するようになされている。
【００１７】
これによりこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、増幅に要する温度条件が異なる場合であっても、高密度に配される各ウェルＵＬの温度を、各増幅ステージ単位で高精度に調整することができる。したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、温度に起因する増幅反応結果の誤り率を低減して検出精度を向上し得るようになされている。
【００１８】
発熱補助基板１３は、発熱基板１２に対して下側に配される基板である。この発熱補助基板１３は、反応室ＲＭ全体における熱を吸収又は発散することで、該反応室ＲＭを、規定された温度に維持する。
【００１９】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、現ステージで設定される温度から次ステージで設定すべき温度にウェルＵＬの温度を移行させるまでの時間（温度勾配の時間）を高速化できるようになされている。ちなみに、発熱補助基板１３には例えばペルチェ素子等が用いられる。
【００２０】
発光基板１４は、反応基板１１に対して上側に配される基板であり、該基板のうち、反応基板１１と対向する面には、各ウェルＵＬにそれぞれ対応させて、インターカレータ等の蛍光物に対する励起光を照射する光源素子ＬＳが配される。この光源素子ＬＳには例えばＬＥＤ(Light Emitting Diode)が用いられる。
【００２１】
励起光透過基板１５は、反応基板１１と発光基板１４との中間に配される基板であり、光源素子ＬＳから照射される励起光を透過し、該励起光以外の光を反射する。この励起光透過基板１５には例えばバンドパスフィルターなどの光学フィルターが用いられる。
【００２２】
この励起光透過基板１５のうち発光基板１４と対向する面には、該発光基板１４の各光源素子ＬＳの光軸に対応する位置を基準とする周囲に対して、当該光源素子ＬＳから照射される励起光の散乱光を受光する受光素子ＬＤＢが配される。
【００２３】
発光基板１４の光源素子ＬＳ及び励起光透過基板１５の受光素子ＬＤＢには光量制御部３０が接続される。
【００２４】
蛍光透過基板１６は、発熱基板１２と発熱補助基板１３との中間に配される基板であり、励起光によって励起される蛍光物の蛍光を透過し、該蛍光以外の光を反射する。また発熱補助基板１３と対向する面には、各ウェルＵＬにそれぞれ対応させて、当該ウェルＵＬで励起される蛍光を受光する受光素子ＬＤＡが配される。
【００２５】
この受光素子ＬＤＡには核酸量演算部４０が接続される。核酸量演算部４０は、各受光素子ＬＤＡで受光される蛍光量に応じた標的核酸の核酸量を、ステージ単位で算出するようになされている。
【００２６】
［１−２．反応基板の構成］
次に、反応基板１１について説明する。図２において、この実施の形態における反応基板１１の概略的な構成を示す。この反応基板１１は、シート状のフィルム１１Ａ及び１１Ｂを、熱若しくは超音波又は接着剤等を用いて貼り合わされた構成とされる。このフィルム１１Ａ及び１１Ｂの材料にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が採用され、該フィルム１１Ａ及び１１Ｂの厚さは例えば２０μｍとされる。
【００２７】
励起光透過基板１５（図１）に対向される側のフィルム１１Ａには、複数のウェルＵＬが格子状に配列する状態で成形されるとともに、当該ウェルＵＬに連通する流路５０が成形される。この流路５０の一部はフィルム１１Ａの表面に開口され、該開口から、標的核酸を含む溶液（以下、これを試料溶液とも呼ぶ）が流入される。
【００２８】
ウェルＵＬの形状は半球状とされ、開口径は例えば５００μｍとされ、深さは例えば１００μｍとされる。行方向又は列方向に隣接するウェルＵＬの間隔は、ウェルＵＬの開口径に比例し、例えば１０００μｍとされる。またウェルＵＬの開口と対向する湾曲部分は平坦に形成され、その部分には、増幅対象の標的核酸に対応するプライマーが固定される。
【００２９】
例えば６［ｃｍ］四方の反応基板１１を用いた場合、１［μＬ］以下の容量でなる１６００個程度のウェルＵＬを形成することが可能である。したがってこの反応基板１１では、反応室ＲＭが小型化された場合であっても、同種又は異種でなる多くの標的核酸を増幅させることが可能である。
【００３０】
［１−３．各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構］
ところで、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、反応基板１１と励起光透過基板１５との空間を、各ウェルＵＬに対する保温空間として構築する構築機構が搭載されている。この構築機構は、この実施の形態では図１との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、仕切パネル６０と、基板駆動部７０とによって構成される。
【００３１】
図４において仕切パネル６０の概略的な構成を示す。仕切パネル６０は、励起光透過基板１５のうち反応基板１１と対向する面に設けられ、各ウェルＵＬの開口に対応する位置（図４では破線で示す）をそれぞれ囲う位置において直立される枠部を連結して構成される。
【００３２】
この仕切パネル６０の先端（開放端）は、流路５０の流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分の断面形状は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での流路５０の断面と同形状とされる。湾曲部分の断面の半径は、支流路５０Ｂの流路断面の半径よりも大きくされ、好ましくは、支流路５０Ｂの流路断面の半径から反応基板１１の厚みを引いた値以下であるとよい。また仕切パネル６０の材料には、光源素子ＬＳから照射される励起光を遮光するものが選定される。
【００３３】
各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）と、励起光透過基板１５の面とによって形成される領域は、当該ウェルＵＬを覆うべき領域とされる。
【００３４】
基板駆動部７０は、発熱基板１２及び励起光透過基板１５を反応基板１１に近づく方向又は遠ざかる方向に移動させることで、各ウェルＵＬに対する保温空間を構築又は解除するようになされている。
【００３５】
具体的には、増幅反応を開始すべき命令を受けてから終了するまでの期間（以下、これを増幅期間とも呼ぶ）と、該増幅期間以外の期間とに応じた位置に移動させる。
【００３６】
すなわち基板駆動部７０は、増幅期間以外の期間では、図５（Ａ）に示すように、待機状態にあるべき位置（以下、これをとも待機位置呼ぶ）に、発熱基板１２及び励起光透過基板１５を退避させる。
【００３７】
一方、基板駆動部７０は、増幅期間では、図５（Ｂ）に示すように、発熱基板１２の熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（以下、これを発熱実行位置とも呼ぶ）に、該発熱基板１２を移動させる。
【００３８】
この状態では、各ウェルＵＬが空気層を介することなく対応する熱源素子ＨＤと接するため、該熱源素子ＨＤで発する熱が効率よくウェルＵＬに伝達される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルそれぞれに対する温度を高速に高めることが可能となり、また空気層を介すことがない分だけ高精度に温度を調整できる。
【００３９】
また基板駆動部７０は、励起光透過基板１５に設けられる仕切パネル６０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（以下、これを空間構築位置とも呼ぶ）に、該励起光透過基板１５を移動させる。
【００４０】
この状態では、各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）が、反応基板１１の一面に所定圧で抑え付けられているため、該枠部（仕切パネル６０）と励起光透過基板１５の面とによって形成される領域は密閉される。密閉空間に存在する空気は断熱効果（熱伝導率は0.0256Ｗ／ｍ・Ｋ）を有していることもあり、該密閉空間は保温空間ＫＷＲとして構築されることとなる。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルそれぞれに対する温度をより一段と高速に高めることができ、また熱源素子ＨＤでの消費量を抑えつつも温度を一定に維持することができる。
【００４１】
これに加えて、各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）が反応基板１１の一面に抑え付けられることで、各ウェルＵＬに連結される支流路６０Ｂがつぶれて遮断される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルＵＬに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルＵＬに混入することを防止できる。
【００４２】
なお、図４を用いて上述したように、仕切パネル６０の先端は、流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での流路５０の断面よりも大きくされる。したがって、仕切パネル６０が支流路６０Ｂに隙間を与えることなく完全に遮断させることができる。
【００４３】
また図４を用いて上述したように、仕切パネル６０は、光源素子ＬＳから照射される励起光を遮光する材料によって形成される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、励起光透過基板１５を透過して対応するウェルＵＬに向かう励起光が他のウェルＵＬに混入することを低減できる。
【００４４】
［１−４．保温空間の構築制御処理手順］
次に、基板駆動部７０における保温空間の構築制御処理の手順について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
すなわち基板駆動部７０は、増幅反応を開始すべき命令を受けた場合、この構築制御処理手順を開始して第１ステップＳＰ１に移行する。基板駆動部７０は、この第１ステップＳＰ１では、反応室ＲＭから与えられる信号から、該反応室ＲＭに対して反応基板１１がセットされているか否かを検出する。
【００４６】
ここで、基板駆動部７０は、反応基板１１がセットされていないことを検出した場合には第２ステップＳＰ２に移行する。基板駆動部７０は、この第２ステップＳＰ２では、反応室ＲＭの所定位置に反応基板１１をセットすべきことを、表示部に表示して又は音声により通知し、第１ステップＳＰ１に戻る。
【００４７】
一方、基板駆動部７０は、反応基板１１がセットされていることを検出した場合には第３ステップＳＰ３に移行する。基板駆動部７０は、この第３ステップＳＰ３では、発熱基板１２を待機位置から発熱実行位置に移動させるとともに、励起光透過基板１５を待機位置から空間構築位置に移動させて、反応基板１１を発熱基板１２及び励起光透過基板１５で挟む込み、第４ステップＳＰ４に移行する。
【００４８】
基板駆動部７０は、この第４ステップＳＰ４では、増幅反応を開始すべきことを、温度制御部２０及び光量制御部３０（図３）に通知し、第５ステップＳＰ５に移行する。基板駆動部７０は、この第５ステップＳＰ５では、温度制御部２０及び光量制御部３０から与えられる増幅反応の終了通知を待ち受け、該終了通知を受けた場合には第６ステップＳＰ６に移行する。
【００４９】
基板駆動部７０は、この第６ステップＳＰ６では、発熱基板１２を発熱実行位置から待機位置に移動させるとともに、励起光透過基板１５を空間構築位置から待機位置に移動させた後、この構築制御処理手順を終了するようになされている。
【００５０】
［１−５．効果等］
以上の構成において、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、反応基板１１に対向される励起光透過基板１５の対向面のうち、該反応基板１１に形成される各ウェルＵＬに対応する位置をそれぞれ囲う位置に枠部が、連結された状態の仕切パネル６０として設けられる（図４参照）。
【００５１】
そして基板駆動部７０が、待機位置から、この仕切パネル６０が設けられた励起光透過基板１５を、該仕切パネル６０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（空間構築位置）に移動させる（図５参照）。
【００５２】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、反応基板１１と励起光透過基板１５との空間を、仕切パネル６０を介して、ウェルＵＬごとに密閉された保温空間ＫＷＲとして構築することができる（図５参照）。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、温度変動に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００５３】
従来、柔軟性をもたないガラス等の基板の表面に対してウェルが形成される。一部では基板の表面に対してウェルとそのウェルに対する流路が形成され、該表面をフィルムで覆うといったものもある。しかしながら、このような基板では、仕切パネル６０の先端が所定圧で当接された場合、破損の恐れがある。仮に、仕切パネル６０をゴム等のような材質に代替した場合であっても流路は閉塞することができず、各ウェルに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルに混入することを回避することができない。
【００５４】
これに対しこの実施の形態における反応基板１１は、核酸の増幅反応の場とされる容器が複数形成される層（フィルム１１Ａ）と、各ウェルＵＬに試料溶液を与えるための流路が形成される層（フィルム１１Ｂ）とをＰＥＴで形成している（図２参照）。
【００５５】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、ウェルＵＬごとに密閉された保温空間ＫＷＲを構築すると同時に、各ウェルＵＬに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルＵＬに混入することを防止できる（図５参照）。いいかえると、各ウェルＵＬを空気層で断絶してウェル間における熱のクロストークを抑制するとともに、該ウェルＵＬに連通される流路５０Ｂを遮断してウェル間における試料のクロストークを抑制することができる。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、コンタミネーションに起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００５６】
かかる構成に加えて、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルＵＬに対応する位置に熱源素子ＨＤが設けられる発熱素子１２が、励起光透過基板１５とは逆側において反応基板１１と対向される（図３，図５参照）。
【００５７】
そして基板駆動部７０が、待機位置から、発熱基板１２の熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（発熱実行位置）に移動させる（図５参照）。
【００５８】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、各ウェルＵＬに対して、空気層を介することなく熱を伝達することができるため、該空気層に起因する温度調整の誤差を未然に防ぐことができ、この結果、測定精度を向上することができる。また、空気層を介することなく熱を伝達するので、伝導効率を向上させることができ、この結果、各ウェルそれぞれを目標温度にまで高速に到達させることができる。
【００５９】
かかる構成に加えて、励起光透過基板１５は、反応基板１１と対向する面とは逆側の面から照射される励起光の波長帯を透過する光学フィルターであり、枠部６０は、該励起光を遮光する材質でなる。
【００６０】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、励起光透過基板１５を透過して対応するウェルＵＬに向かう励起光を、他のウェルＵＬに混入することを防止できる。いいかえると、ウェルＵＬまでの光路を区切ってウェル間における励起光のクロストークを抑制することができる。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、各ウェルＵＬに対する到達光量の差に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００６１】
以上の構成によれば、ウェルＵＬ間における熱のクロストーク、試料のクロストーク及び励起光のクロストークを抑制するようにしたことにより、測定精度を向上し得るリアルタイムＰＣＲ装置１が実現できる。
【００６２】
＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態では、各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構として図５等に示すものが採用された。しかしながら構築機構はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、図５との対応部分に同一符号を付した図７に示す構築機構が適用可能である。
【００６３】
この図７に示す構築機構では、発熱基板１２に対して仕切パネル８０が設けられる。発熱基板１２は、上述の実施の形態における第３ステップＳＰ３（図５）では熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（発熱実行位置とも呼ぶ）に移動された。この図７に示す構築機構の場合、基板駆動部７０は、この発熱基板１２を、励起光透過基板１５と同様に仕切パネル８０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（空間構築位置）に移動させる。
【００６４】
仕切パネル８０の高さはウェルＵＬの深さと同程度とされ、仕切パネル８０の厚みが仕切パネル６０のよりも大きくされる。また、反応基板１１は、ウェルＵＬが形成される層（フィルム１１Ａ）側の面が発熱基板１２に対向され、流路５０が形成される層（フィルム１１Ｂ）側の面が励起光透過基板１５に対向される。つまり、図５に示す反応基板１１とは、配置態様が上下反転した状態とされる。
【００６５】
このため、基板駆動部７０が励起光透過基板１５及び発熱基板１２を空間構築位置に移動させた場合、仕切パネル８０が土台となって、ウェルＵＬが潰されることなくその形状が保持された状態で、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することとなる。またこの図７に示す構築機構では、ウェルＵＬの底部に対して熱源素子ＨＤが空気層を介することなく直に当接されるため、上述の実施の形態の場合に比して、より一段と伝導効率を向上させることができる。なお、上述の実施の形態において、図７に示す反応基板１１の配置態様をとるようにしてもよい。
【００６６】
また別例として、図５との対応部分に同一符号を付した図８に示す構築機構が適用可能である。この図８に示す構築機構では、励起光透過基板１５における反応基板１１と対向する面に、各ウェルＵＬに対応する位置に熱源素子ＨＤが設けられる。
【００６７】
このためこの図８に示す構築機構では、基板駆動部７０が、第３ステップＳＰ３（図６）において発熱基板１２及び励起光透過基板１５を移動させた場合、各ウェルＵＬに対して熱源素子ＨＤが空気層を介することなく直に挟み込む。したがって、上述の実施の形態の場合に比して、より一段と伝導効率を向上させることができる。
【００６８】
また別例として、図８との対応部分に同一符号を付した図９に示す構築機構が適用可能である。この図９に示す構築機構では、図７の場合と同様に、反応基板１１の配置態様が上下反転した状態とされる。また励起光透過基板１５に代えて、発熱基板１２に仕切パネル６０が設けられる。この図９に示す構築機構も、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６９】
これら以外にも本発明の趣旨を逸脱しない程度においてさまざまな構築機構が適用可能である。
【００７０】
また上述の実施の形態では、反応基板１１を基準として（固定として）、発熱基板１２及び励起光透過基板１５が移動された。しかしながら移動態様はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、発熱基板１２を基準として（固定として）、反応基板１１及び励起光透過基板１５が移動されてもよく、あるいは、反応基板１１、発熱基板１２及び励起光透過基板１５それぞれが移動されてもよい。また、反応基板１１に対して発熱基板１２を移動させる移動態様は必ずしも要しない。要は、保温空間ＫＷＲを構築し得る移動態様であればよい。
【００７１】
また上述の実施の形態では、反応基板１１は、ウェルＵＬ及び流路５０が形成されたＰＥＴのフィルム１１Ａと、ＰＥＴのフィルム１１Ｂとを貼り合わされたが、ウェルＵＬが形成されたＰＥＴのフィルムと、流路５０が形成されたＰＥＴのフィルムとを貼り合わしてもよい。要するに反応基板は、柔軟性を有し、核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、当該複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されたものであればよい。
【００７２】
また上述の実施の形態では、反応基板１１の材料としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が適用された。しかしながらフィルムの材料はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル樹脂又はシリコン樹脂等がある。要は、柔軟性を有する材質であればよい。
【００７３】
また上述の実施の形態では、ウェルＵＬの形状は半球とされた。しかしながらウェルＵＬの形状はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、断面が楕円状、矩形状又は台形状等のように、種々の形状が適用可能である。ただし、効率よく試料液を流す観点では湾曲状を呈する（角がない）ウェルＵＬが好ましい。
【００７４】
また上述の実施の形態では、複数のウェルＵＬが格子状に形成された。しかしながら各ウェルＵＬの配置態様はこの実施の形態に限定されずるものではなく、いかなる態様であってもよい。
【００７５】
また上述の実施の形態の流路５０は、例えば、流入口から個別に各ウェルに連絡される流路構造とすることができる。また別例として、行方向に隣接するウェル間を連絡する流路と、行方向に隣接する一部又は全部のウェル間を連絡する流路とでなる流路構造とすることもできる。要は、流路幅、配置パターン及び断面形状等の流路５０の構成要素はいかなる態様であってもよい。
【００７６】
また上述の実施の形態では、仕切パネル６０における枠部の開口形状は矩形とされた。しかしながら枠部の開口形状はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、楕円状、円状状又は台形状等のように、種々の形状が適用可能である。ただし、仕切パネル６０によって仕切られる空間の保温作用の観点では、各ウェルＵＬの開口縁に対応する位置から周囲に等しく隔てた位置において、該面に対して垂直方向に延びる枠部が好ましい。
【００７７】
また上述の実施の形態では、核酸増幅装置として、いわゆる透過型のリアルタイムＰＣＲ装置１が適用されたが、いわゆる反射型のリアルタイムＰＣＲ装置が適用されてもよく、また、増幅量を定量せずに増幅反応を行うＰＣＲ装置が適用されてもよい。また、例えばＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法、ＳＭＡＰ（Smart Amplification Process）法又はＩＣＡＮ法（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）などように等温で核酸増幅する方法を適用し、リアルタイム増幅量を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、遺伝子実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１……リアルタイムＰＣＲ装置、１１……反応基板、１１Ａ，１１Ｂ……フィルム、１２……発熱基板、１３……発熱補助基板、１４……発光基板、１５……励起光透過基板、１６……蛍光透過基板、２０……温度制御部、３０……光量制御部、４０……核酸量演算部、５０……流路、６０，８０……仕切パネル、７０……基板駆動部、ＫＷＲ……保温空間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は核酸増幅装置に関し、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を用いる技術分野などにおいて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、核酸の増幅反応の場となる複数の微小容器に対する温度を個別に制御するリアルタイムＰＣＲ装置が本出願人により提案されている（例えば特許文献１）。その後、半導体素子のばらつきによって温度制御の精度が低下することを回避するようにしたリアルタイムＰＣＲ装置が本出願人により提案された（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９８０６８公報
【特許文献２】特願２００７−１７１２６２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでかかるリアルタイムＰＣＲ装置は、半導体素子のばらつきによる温度制御の精度の低下が回避されても、高密度に形成される各微小容器での熱の相互作用によりばらつきが生じてしまう。
【０００５】
微小容器に対して本来設定すべき温度が変化してしまうと、核酸の増幅効率が変わるため、増幅対象の核酸の定量値も変わり、この結果、測定精度が悪くなるという問題が生じた。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、測定精度を向上し得る核酸増幅装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するために本発明は、核酸増幅装置であって、核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、その複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されるフレキシブル板と、フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、シート板においてフレキシブル板と対向する面のうち、各空間に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、待機状態にあるべき位置から、枠部の先端がフレキシブル板に所定圧で当接される位置に、フレキシブル板とシート板の一方又は双方を移動させる駆動手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、フレキシブル板とシート板との空間を、枠部を介して、核酸の増幅反応の場ごとに密閉された保温空間として構築することができるため、温度変動に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができる。また、枠部がフレキシブル板の一面に所定圧で抑え付けられることによって、核酸の増幅反応の場に連通する流路がつぶれて遮断されるため、コンタミネーションに起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができる。かくして測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】リアルタイムＰＣＲ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】反応基板の構成を概略的に示す図である。
【図３】各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構の構成を概略的に示す図である。
【図４】仕切パネルの構成を概略的に示す図である。
【図５】保温空間の構築状態と、解除状態とを概略的に示す図である。
【図６】保温空間の構築制御処理手順を示すフローチャートである。
【図７】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（１）とを概略的に示す図である。
【図８】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（２）とを概略的に示す図である。
【図９】他の実施の形態による保温空間の構築状態と、解除状態（３）とを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下に示す順序とする。
＜１．実施の形態＞
［１−１．リアルタイムＰＣＲ装置の構成］
［１−２．反応基板の構成］
［１−３．各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構］
［１−４．保温空間の構築制御処理手順］
［１−５．効果等］
＜２．他の実施の形態＞
【００１１】
＜１．実施の形態＞
［１−１．リアルタイムＰＣＲ装置の構成］
図１において、リアルタイムＰＣＲ装置１の概略的な構成を示す。このリアルタイムＰＣＲ装置１は反応室ＲＭを有し、該反応室ＲＭには複数の基板１１〜１６が所定間隔ごとに配置される。
【００１２】
反応基板１１は、基準となる基板であり、反応室ＲＭに対して取り外し可能とされる。この反応基板１１には、核酸の増幅反応の場とされる容器（以下、これをウェルＵＬとも呼ぶ）ＵＬが高密度に形成される。これらウェルＵＬには、増幅対象の標的核酸及びその標的核酸の増幅に要する各種物質（プライマー、緩衝液、酵素、ｄＮＴＰ、蛍光色素等）が与えられる。
【００１３】
発熱基板１２は、反応基板１１に対して下側に配される基板であり、該基板のうち、反応基板１１と対向する面には、ウェルＵＬごとに熱源素子ＨＤが割り当てられ、これら熱源素子ＨＤの周囲には複数の感温素子ＴＤが配される。この熱源素子ＨＤには例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor)等が用いられ、感温素子ＴＤには例えばピンダイオード等が用いられる。ただし、熱源素子ＨＤ又は感温素子ＴＤには、ＴＦＴやピンダイオードに限らず、金属抵抗体、半導体又はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯ（Zinc Oxide）などの透明金属酸化物が適用可能である。
【００１４】
発熱基板１２の熱源素子ＨＤ及び感温素子ＴＤには温度制御部２０が接続される。温度制御部２０は、各熱源素子ＨＤでの熱量を、当該熱源素子ＨＤを囲む感温素子ＴＤを用いて所定間隔ごとにセンシングした温度に応じて個別に制御するようになされている。
【００１５】
具体的に温度制御部２０は、増幅ステージ（変性ステージ、アニーリングステージ、伸長ステージ）ごとにウェルＵＬ単位で目標温度を設定する。そして温度制御部２０は、目標温度に応じた値の電流又は電圧を、対応するウェルＵＬの熱源素子ＨＤに与えて、各ウェルＵＬを加熱させる。
【００１６】
また温度制御部２０は、感温素子ＴＤを用いて所定間隔ごとにセンシングするたびに、該感温素子ＴＤにおいてセンシングされる温度と、目標温度との差を求め、該差に応じて、熱源素子ＨＤに与えるべき電流又は電圧をウェルＵＬ単位で可変するようになされている。
【００１７】
これによりこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、増幅に要する温度条件が異なる場合であっても、高密度に配される各ウェルＵＬの温度を、各増幅ステージ単位で高精度に調整することができる。したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、温度に起因する増幅反応結果の誤り率を低減して検出精度を向上し得るようになされている。
【００１８】
発熱補助基板１３は、発熱基板１２に対して下側に配される基板である。この発熱補助基板１３は、反応室ＲＭ全体における熱を吸収又は発散することで、該反応室ＲＭを、規定された温度に維持する。
【００１９】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、現ステージで設定される温度から次ステージで設定すべき温度にウェルＵＬの温度を移行させるまでの時間（温度勾配の時間）を高速化できるようになされている。ちなみに、発熱補助基板１３には例えばペルチェ素子等が用いられる。
【００２０】
発光基板１４は、反応基板１１に対して上側に配される基板であり、該基板のうち、反応基板１１と対向する面には、各ウェルＵＬにそれぞれ対応させて、インターカレータ等の蛍光物に対する励起光を照射する光源素子ＬＳが配される。この光源素子ＬＳには例えばＬＥＤ(Light Emitting Diode)が用いられる。
【００２１】
励起光透過基板１５は、反応基板１１と発光基板１４との中間に配される基板であり、光源素子ＬＳから照射される励起光を透過し、該励起光以外の光を反射する。この励起光透過基板１５には例えばバンドパスフィルターなどの光学フィルターが用いられる。
【００２２】
この励起光透過基板１５のうち発光基板１４と対向する面には、該発光基板１４の各光源素子ＬＳの光軸に対応する位置を基準とする周囲に対して、当該光源素子ＬＳから照射される励起光の散乱光を受光する受光素子ＬＤＢが配される。
【００２３】
発光基板１４の光源素子ＬＳ及び励起光透過基板１５の受光素子ＬＤＢには光量制御部３０が接続される。
【００２４】
蛍光透過基板１６は、発熱基板１２と発熱補助基板１３との中間に配される基板であり、励起光によって励起される蛍光物の蛍光を透過し、該蛍光以外の光を反射する。また発熱補助基板１３と対向する面には、各ウェルＵＬにそれぞれ対応させて、当該ウェルＵＬで励起される蛍光を受光する受光素子ＬＤＡが配される。
【００２５】
この受光素子ＬＤＡには核酸量演算部４０が接続される。核酸量演算部４０は、各受光素子ＬＤＡで受光される蛍光量に応じた標的核酸の核酸量を、ステージ単位で算出するようになされている。
【００２６】
［１−２．反応基板の構成］
次に、反応基板１１について説明する。図２において、この実施の形態における反応基板１１の概略的な構成を示す。この反応基板１１は、シート状のフィルム１１Ａ及び１１Ｂを、熱若しくは超音波又は接着剤等を用いて貼り合わされた構成とされる。このフィルム１１Ａ及び１１Ｂの材料にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が採用され、該フィルム１１Ａ及び１１Ｂの厚さは例えば２０μｍとされる。
【００２７】
励起光透過基板１５（図１）に対向される側のフィルム１１Ａには、複数のウェルＵＬが格子状に配列する状態で成形されるとともに、当該ウェルＵＬに連通する流路５０が成形される。この流路５０の一部はフィルム１１Ａの表面に開口され、該開口から、標的核酸を含む溶液（以下、これを試料溶液とも呼ぶ）が流入される。
【００２８】
ウェルＵＬの形状は半球状とされ、開口径は例えば５００μｍとされ、深さは例えば１００μｍとされる。行方向又は列方向に隣接するウェルＵＬの間隔は、ウェルＵＬの開口径に比例し、例えば１０００μｍとされる。またウェルＵＬの開口と対向する湾曲部分は平坦に形成され、その部分には、増幅対象の標的核酸に対応するプライマーが固定される。
【００２９】
例えば６［ｃｍ］四方の反応基板１１を用いた場合、１［μＬ］以下の容量でなる１６００個程度のウェルＵＬを形成することが可能である。したがってこの反応基板１１では、反応室ＲＭが小型化された場合であっても、同種又は異種でなる多くの標的核酸を増幅させることが可能である。
【００３０】
［１−３．各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構］
ところで、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、反応基板１１と励起光透過基板１５との空間を、各ウェルＵＬに対する保温空間として構築する構築機構が搭載されている。この構築機構は、この実施の形態では図１との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、仕切パネル６０と、基板駆動部７０とによって構成される。
【００３１】
図４において仕切パネル６０の概略的な構成を示す。仕切パネル６０は、励起光透過基板１５のうち反応基板１１と対向する面に設けられ、各ウェルＵＬの開口に対応する位置（図４では破線で示す）をそれぞれ囲う位置において直立される枠部を連結して構成される。
【００３２】
この仕切パネル６０の先端（開放端）は、流路５０の流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分の断面形状は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での流路５０の断面と同形状とされる。湾曲部分の断面の半径は、支流路５０Ｂの流路断面の半径よりも大きくされ、好ましくは、支流路５０Ｂの流路断面の半径から反応基板１１の厚みを引いた値以下であるとよい。また仕切パネル６０の材料には、光源素子ＬＳから照射される励起光を遮光するものが選定される。
【００３３】
各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）と、励起光透過基板１５の面とによって形成される領域は、当該ウェルＵＬを覆うべき領域とされる。
【００３４】
基板駆動部７０は、発熱基板１２及び励起光透過基板１５を反応基板１１に近づく方向又は遠ざかる方向に移動させることで、各ウェルＵＬに対する保温空間を構築又は解除するようになされている。
【００３５】
具体的には、増幅反応を開始すべき命令を受けてから終了するまでの期間（以下、これを増幅期間とも呼ぶ）と、該増幅期間以外の期間とに応じた位置に移動させる。
【００３６】
すなわち基板駆動部７０は、増幅期間以外の期間では、図５（Ａ）に示すように、待機状態にあるべき位置（以下、これをとも待機位置呼ぶ）に、発熱基板１２及び励起光透過基板１５を退避させる。
【００３７】
一方、基板駆動部７０は、増幅期間では、図５（Ｂ）に示すように、発熱基板１２の熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（以下、これを発熱実行位置とも呼ぶ）に、該発熱基板１２を移動させる。
【００３８】
この状態では、各ウェルＵＬが空気層を介することなく対応する熱源素子ＨＤと接するため、該熱源素子ＨＤで発する熱が効率よくウェルＵＬに伝達される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルそれぞれに対する温度を高速に高めることが可能となり、また空気層を介すことがない分だけ高精度に温度を調整できる。
【００３９】
また基板駆動部７０は、励起光透過基板１５に設けられる仕切パネル６０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（以下、これを空間構築位置とも呼ぶ）に、該励起光透過基板１５を移動させる。
【００４０】
この状態では、各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）が、反応基板１１の一面に所定圧で抑え付けられているため、該枠部（仕切パネル６０）と励起光透過基板１５の面とによって形成される領域は密閉される。密閉空間に存在する空気は断熱効果（熱伝導率は0.0256Ｗ／ｍ・Ｋ）を有していることもあり、該密閉空間は保温空間ＫＷＲとして構築されることとなる。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルそれぞれに対する温度をより一段と高速に高めることができ、また熱源素子ＨＤでの消費量を抑えつつも温度を一定に維持することができる。
【００４１】
これに加えて、各ウェルＵＬの開口に対応する位置をそれぞれ囲う枠部（仕切パネル６０）が反応基板１１の一面に抑え付けられることで、各ウェルＵＬに連結される支流路６０Ｂがつぶれて遮断される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルＵＬに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルＵＬに混入することを防止できる。
【００４２】
なお、図４を用いて上述したように、仕切パネル６０の先端は、流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での流路５０の断面よりも大きくされる。したがって、仕切パネル６０が支流路６０Ｂに隙間を与えることなく完全に遮断させることができる。
【００４３】
また図４を用いて上述したように、仕切パネル６０は、光源素子ＬＳから照射される励起光を遮光する材料によって形成される。したがって、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、励起光透過基板１５を透過して対応するウェルＵＬに向かう励起光が他のウェルＵＬに混入することを低減できる。
【００４４】
［１−４．保温空間の構築制御処理手順］
次に、基板駆動部７０における保温空間の構築制御処理の手順について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
すなわち基板駆動部７０は、増幅反応を開始すべき命令を受けた場合、この構築制御処理手順を開始して第１ステップＳＰ１に移行する。基板駆動部７０は、この第１ステップＳＰ１では、反応室ＲＭから与えられる信号から、該反応室ＲＭに対して反応基板１１がセットされているか否かを検出する。
【００４６】
ここで、基板駆動部７０は、反応基板１１がセットされていないことを検出した場合には第２ステップＳＰ２に移行する。基板駆動部７０は、この第２ステップＳＰ２では、反応室ＲＭの所定位置に反応基板１１をセットすべきことを、表示部に表示して又は音声により通知し、第１ステップＳＰ１に戻る。
【００４７】
一方、基板駆動部７０は、反応基板１１がセットされていることを検出した場合には第３ステップＳＰ３に移行する。基板駆動部７０は、この第３ステップＳＰ３では、発熱基板１２を待機位置から発熱実行位置に移動させるとともに、励起光透過基板１５を待機位置から空間構築位置に移動させて、反応基板１１を発熱基板１２及び励起光透過基板１５で挟む込み、第４ステップＳＰ４に移行する。
【００４８】
基板駆動部７０は、この第４ステップＳＰ４では、増幅反応を開始すべきことを、温度制御部２０及び光量制御部３０（図３）に通知し、第５ステップＳＰ５に移行する。基板駆動部７０は、この第５ステップＳＰ５では、温度制御部２０及び光量制御部３０から与えられる増幅反応の終了通知を待ち受け、該終了通知を受けた場合には第６ステップＳＰ６に移行する。
【００４９】
基板駆動部７０は、この第６ステップＳＰ６では、発熱基板１２を発熱実行位置から待機位置に移動させるとともに、励起光透過基板１５を空間構築位置から待機位置に移動させた後、この構築制御処理手順を終了するようになされている。
【００５０】
［１−５．効果等］
以上の構成において、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、反応基板１１に対向される励起光透過基板１５の対向面のうち、該反応基板１１に形成される各ウェルＵＬに対応する位置をそれぞれ囲う位置に枠部が、連結された状態の仕切パネル６０として設けられる（図４参照）。
【００５１】
そして基板駆動部７０が、待機位置から、この仕切パネル６０が設けられた励起光透過基板１５を、該仕切パネル６０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（空間構築位置）に移動させる（図５参照）。
【００５２】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、反応基板１１と励起光透過基板１５との空間を、仕切パネル６０を介して、ウェルＵＬごとに密閉された保温空間ＫＷＲとして構築することができる（図５参照）。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、温度変動に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００５３】
従来、柔軟性をもたないガラス等の基板の表面に対してウェルが形成される。一部では基板の表面に対してウェルとそのウェルに対する流路が形成され、該表面をフィルムで覆うといったものもある。しかしながら、このような基板では、仕切パネル６０の先端が所定圧で当接された場合、破損の恐れがある。仮に、仕切パネル６０をゴム等のような材質に代替した場合であっても流路は閉塞することができず、各ウェルに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルに混入することを回避することができない。
【００５４】
これに対しこの実施の形態における反応基板１１は、核酸の増幅反応の場とされる容器が複数形成される層（フィルム１１Ａ）と、各ウェルＵＬに試料溶液を与えるための流路が形成される層（フィルム１１Ｂ）とをＰＥＴで形成している（図２参照）。
【００５５】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、ウェルＵＬごとに密閉された保温空間ＫＷＲを構築すると同時に、各ウェルＵＬに存在する試料溶液が増幅過程において他のウェルＵＬに混入することを防止できる（図５参照）。いいかえると、各ウェルＵＬを空気層で断絶してウェル間における熱のクロストークを抑制するとともに、該ウェルＵＬに連通される流路５０Ｂを遮断してウェル間における試料のクロストークを抑制することができる。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、コンタミネーションに起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００５６】
かかる構成に加えて、このリアルタイムＰＣＲ装置１では、各ウェルＵＬに対応する位置に熱源素子ＨＤが設けられる発熱素子１２が、励起光透過基板１５とは逆側において反応基板１１と対向される（図３，図５参照）。
【００５７】
そして基板駆動部７０が、待機位置から、発熱基板１２の熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（発熱実行位置）に移動させる（図５参照）。
【００５８】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、各ウェルＵＬに対して、空気層を介することなく熱を伝達することができるため、該空気層に起因する温度調整の誤差を未然に防ぐことができ、この結果、測定精度を向上することができる。また、空気層を介することなく熱を伝達するので、伝導効率を向上させることができ、この結果、各ウェルそれぞれを目標温度にまで高速に到達させることができる。
【００５９】
かかる構成に加えて、励起光透過基板１５は、反応基板１１と対向する面とは逆側の面から照射される励起光の波長帯を透過する光学フィルターであり、枠部６０は、該励起光を遮光する材質でなる。
【００６０】
したがってこのリアルタイムＰＣＲ装置１は、励起光透過基板１５を透過して対応するウェルＵＬに向かう励起光を、他のウェルＵＬに混入することを防止できる。いいかえると、ウェルＵＬまでの光路を区切ってウェル間における励起光のクロストークを抑制することができる。このためリアルタイムＰＣＲ装置１は、各ウェルＵＬに対する到達光量の差に起因する核酸の定量変化を大幅に低減することができ、この結果、測定精度を向上することができる。
【００６１】
以上の構成によれば、ウェルＵＬ間における熱のクロストーク、試料のクロストーク及び励起光のクロストークを抑制するようにしたことにより、測定精度を向上し得るリアルタイムＰＣＲ装置１が実現できる。
【００６２】
＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態では、各ウェルＵＬに対する保温空間の構築機構として図５等に示すものが採用された。しかしながら構築機構はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、図５との対応部分に同一符号を付した図７に示す構築機構が適用可能である。
【００６３】
この図７に示す構築機構では、発熱基板１２に対して仕切パネル８０が設けられる。発熱基板１２は、上述の実施の形態における第３ステップＳＰ３（図５）では熱源素子ＨＤが反応基板１１に所定圧で当接される位置（発熱実行位置とも呼ぶ）に移動された。この図７に示す構築機構の場合、基板駆動部７０は、この発熱基板１２を、励起光透過基板１５と同様に仕切パネル８０の先端が反応基板１１に所定圧で当接される位置（空間構築位置）に移動させる。
【００６４】
仕切パネル８０の高さはウェルＵＬの深さと同程度とされ、仕切パネル８０の厚みが仕切パネル６０のよりも大きくされる。また、反応基板１１は、ウェルＵＬが形成される層（フィルム１１Ａ）側の面が発熱基板１２に対向され、流路５０が形成される層（フィルム１１Ｂ）側の面が励起光透過基板１５に対向される。つまり、図５に示す反応基板１１とは、配置態様が上下反転した状態とされる。
【００６５】
このため、基板駆動部７０が励起光透過基板１５及び発熱基板１２を空間構築位置に移動させた場合、仕切パネル８０が土台となって、ウェルＵＬが潰されることなくその形状が保持された状態で、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することとなる。またこの図７に示す構築機構では、ウェルＵＬの底部に対して熱源素子ＨＤが空気層を介することなく直に当接されるため、上述の実施の形態の場合に比して、より一段と伝導効率を向上させることができる。なお、上述の実施の形態において、図７に示す反応基板１１の配置態様をとるようにしてもよい。
【００６６】
また別例として、図５との対応部分に同一符号を付した図８に示す構築機構が適用可能である。この図８に示す構築機構では、励起光透過基板１５における反応基板１１と対向する面に、各ウェルＵＬに対応する位置に熱源素子ＨＤが設けられる。
【００６７】
このためこの図８に示す構築機構では、基板駆動部７０が、第３ステップＳＰ３（図６）において発熱基板１２及び励起光透過基板１５を移動させた場合、各ウェルＵＬに対して熱源素子ＨＤが空気層を介することなく直に挟み込む。したがって、上述の実施の形態の場合に比して、より一段と伝導効率を向上させることができる。
【００６８】
また別例として、図８との対応部分に同一符号を付した図９に示す構築機構が適用可能である。この図９に示す構築機構では、図７の場合と同様に、反応基板１１の配置態様が上下反転した状態とされる。また励起光透過基板１５に代えて、発熱基板１２に仕切パネル６０が設けられる。この図９に示す構築機構も、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６９】
これら以外にも本発明の趣旨を逸脱しない程度においてさまざまな構築機構が適用可能である。
【００７０】
また上述の実施の形態では、反応基板１１を基準として（固定として）、発熱基板１２及び励起光透過基板１５が移動された。しかしながら移動態様はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、発熱基板１２を基準として（固定として）、反応基板１１及び励起光透過基板１５が移動されてもよく、あるいは、反応基板１１、発熱基板１２及び励起光透過基板１５それぞれが移動されてもよい。また、反応基板１１に対して発熱基板１２を移動させる移動態様は必ずしも要しない。要は、保温空間ＫＷＲを構築し得る移動態様であればよい。
【００７１】
また上述の実施の形態では、反応基板１１は、ウェルＵＬ及び流路５０が形成されたＰＥＴのフィルム１１Ａと、ＰＥＴのフィルム１１Ｂとを貼り合わされたが、ウェルＵＬが形成されたＰＥＴのフィルムと、流路５０が形成されたＰＥＴのフィルムとを貼り合わしてもよい。要するに反応基板は、柔軟性を有し、核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、当該複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されたものであればよい。
【００７２】
また上述の実施の形態では、反応基板１１の材料としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が適用された。しかしながらフィルムの材料はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリル樹脂又はシリコン樹脂等がある。要は、柔軟性を有する材質であればよい。
【００７３】
また上述の実施の形態では、ウェルＵＬの形状は半球とされた。しかしながらウェルＵＬの形状はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、断面が楕円状、矩形状又は台形状等のように、種々の形状が適用可能である。ただし、効率よく試料液を流す観点では湾曲状を呈する（角がない）ウェルＵＬが好ましい。
【００７４】
また上述の実施の形態では、複数のウェルＵＬが格子状に形成された。しかしながら各ウェルＵＬの配置態様はこの実施の形態に限定されずるものではなく、いかなる態様であってもよい。
【００７５】
また上述の実施の形態の流路５０は、例えば、流入口から個別に各ウェルに連絡される流路構造とすることができる。また別例として、行方向に隣接するウェル間を連絡する流路と、行方向に隣接する一部又は全部のウェル間を連絡する流路とでなる流路構造とすることもできる。要は、流路幅、配置パターン及び断面形状等の流路５０の構成要素はいかなる態様であってもよい。
【００７６】
また上述の実施の形態では、仕切パネル６０における枠部の開口形状は矩形とされた。しかしながら枠部の開口形状はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、楕円状、円状状又は台形状等のように、種々の形状が適用可能である。ただし、仕切パネル６０によって仕切られる空間の保温作用の観点では、各ウェルＵＬの開口縁に対応する位置から周囲に等しく隔てた位置において、該面に対して垂直方向に延びる枠部が好ましい。
【００７７】
また上述の実施の形態では、核酸増幅装置として、いわゆる透過型のリアルタイムＰＣＲ装置１が適用されたが、いわゆる反射型のリアルタイムＰＣＲ装置が適用されてもよく、また、増幅量を定量せずに増幅反応を行うＰＣＲ装置が適用されてもよい。また、例えばＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法、ＳＭＡＰ（Smart Amplification Process）法又はＩＣＡＮ法（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）などように等温で核酸増幅する方法を適用し、リアルタイム増幅量を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、遺伝子実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１……リアルタイムＰＣＲ装置、１１……反応基板、１１Ａ，１１Ｂ……フィルム、１２……発熱基板、１３……発熱補助基板、１４……発光基板、１５……励起光透過基板、１６……蛍光透過基板、２０……温度制御部、３０……光量制御部、４０……核酸量演算部、５０……流路、６０，８０……仕切パネル、７０……基板駆動部、ＫＷＲ……保温空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、上記複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されるフレキシブル板と、
上記フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、
上記シート板において上記フレキシブル板と対向する面のうち、各上記空間に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、
待機状態にあるべき位置から、上記枠部の先端が上記フレキシブル板に所定圧で当接される位置に、上記フレキシブル板と上記シート板の一方又は双方を移動させる駆動手段と
を有する核酸増幅装置。
【請求項２】
上記フレキシブル板の他方の面に対向され、該他方の面との対向面のうち各上記空間に対応する位置に熱源素子が設けられた基板
をさらに有し、
上記駆動手段は、
待機状態にあるべき位置から、上記枠部の先端が上記フレキシブル板に所定圧で当接され、かつ、上記熱源素子が上記フレキシブル板に所定圧で当接される位置に、上記フレキシブル板、上記シート板及び上記基板のいずれか２つ又はすべてを移動させる
請求項１に記載の核酸増幅装置。
【請求項３】
上記シート板は、
上記フレキシブル板の一方の面と対向する面とは逆側の面から照射される励起光を透過しそれ以外の光を反射するシート状の光学ミラーであり、
上記枠部は、
上記励起光を遮光する材質でなる
請求項２に記載の核酸増幅装置。
【請求項４】
上記シート状の光学ミラーは、
上記フレキシブル板の一方の面と対向する面のうち各上記空間に対応する位置に熱源素子が設けられる
請求項３に記載の酸増幅装置。
【請求項５】
上記枠部の先端は、
流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での上記流路の断面よりも大きくされる
請求項２、請求項３又は請求項４に記載の核酸増幅装置。
【請求項１】
核酸の増幅反応の場とされる複数の空間と、上記複数の空間を連通する連通空間とが内部に形成されるフレキシブル板と、
上記フレキシブル板の一方の面に対向されるシート板と、
上記シート板において上記フレキシブル板と対向する面のうち、各上記空間に対応する位置をそれぞれ囲む位置に設けられる枠部と、
待機状態にあるべき位置から、上記枠部の先端が上記フレキシブル板に所定圧で当接される位置に、上記フレキシブル板と上記シート板の一方又は双方を移動させる駆動手段と
を有する核酸増幅装置。
【請求項２】
上記フレキシブル板の他方の面に対向され、該他方の面との対向面のうち各上記空間に対応する位置に熱源素子が設けられた基板
をさらに有し、
上記駆動手段は、
待機状態にあるべき位置から、上記枠部の先端が上記フレキシブル板に所定圧で当接され、かつ、上記熱源素子が上記フレキシブル板に所定圧で当接される位置に、上記フレキシブル板、上記シート板及び上記基板のいずれか２つ又はすべてを移動させる
請求項１に記載の核酸増幅装置。
【請求項３】
上記シート板は、
上記フレキシブル板の一方の面と対向する面とは逆側の面から照射される励起光を透過しそれ以外の光を反射するシート状の光学ミラーであり、
上記枠部は、
上記励起光を遮光する材質でなる
請求項２に記載の核酸増幅装置。
【請求項４】
上記シート状の光学ミラーは、
上記フレキシブル板の一方の面と対向する面のうち各上記空間に対応する位置に熱源素子が設けられる
請求項３に記載の酸増幅装置。
【請求項５】
上記枠部の先端は、
流方向に対して流路幅側に直交する方向と平行に湾曲するよう形成され、該湾曲部分は、流方向に対して流路厚側に直交する方向での上記流路の断面よりも大きくされる
請求項２、請求項３又は請求項４に記載の核酸増幅装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２４６５０３（Ｐ２０１０−２４６５０３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２０９８（Ｐ２００９−１０２０９８）
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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