核酸扩增器件、核酸扩增装置以及核酸扩增方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核酸扩增器件、以及采用了该核酸扩增器件的核酸扩增装置以及核酸 扩增方法。
【背景技术】
[0002] 核酸扩增器件是用于使作为试样的靶核酸扩增的器件，例如针对包含有靶核酸的 反应溶液(反应流体)通过反复进行所希望的温度变化，来使靶核酸扩增。
[0003] 并且，作为加快针对反应溶液的温度变化的方法，采用微流体器件是众所周知的。 微流体器件是能够使含有极少量的试样或试剂的反应溶液发生反应的器件，例如有微小反 应器件(微反应器)或者集成型DNA器件、微小电泳器件等。
[0004] 例如，在专利文献1以及非专利文献1中公开了，将器件划分到多个不同的温度区 域，并设计成蛇行延伸的流路(蛇行流路），以使反应溶液反复通过各个温度区域。通过这种 构成，能够使流路内的反应溶液的温度变化速度加快，因此，在作为反应溶液使用了含有核 酸的溶液的情况下，能够快速地使核酸扩增。
[0005] (现有技术文献）
[0006] (专利文献）
[0007] 专利文献1日本特开2002-18271号公报 [0008](非专利文献）
[0009] 非专利文献 lScience，vol. 282，pp .484( 1998)
[0010] 然而，在上述以往的微流体器件中，为了使反应溶液在流路内行进，需要采用注射 栗等外部栗。在采用外部栗的情况下，需要进行将栗与流路接通的手动作业，从而出现系统 大型化、或者成本增高等问题。
【发明内容】
[0011] 本发明为了解决这样的课题，目的在于提供一种在不采用栗的情况下，就能够使 反应溶液在流路内行进的核酸扩增器件等。
[0012] 为了达成上述的目的，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式为，具备：导入 部，含有靶核酸的反应溶液被导入到该导入部;核酸扩增反应部，存在温度不同的至少两个 以上的温度区域，并且，对被导入到所述导入部的所述反应溶液中含有的所述靶核酸进行 扩增；以及流路，被设置成往返或周期性地经过所述至少两个以上的温度区域，并且，该流 路具备毛细管力运输机构，用于通过毛细管力来输送所述反应溶液。
[0013] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，该核酸扩增器件 还具备排出部，该排出部用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，所述流路 的与所述反应溶液的输送方向垂直的截面上的整个壁面均被封闭，所述流路仅在所述导入 部以及所述排出部与外部空间相通。
[0014] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路具有接 触角为锐角的亲水性表面的壁面，以用作所述毛细管力运输机构。
[0015] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，与所述反应溶液 的输送方向垂直的截面上的所述流路的整个壁面为亲水性表面。
[0016] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述流路形成 有亲水膜，该亲水膜的表面为所述亲水性表面。
[0017] 在这种情况下，所述亲水膜可以由具有亲水基和疏水基的材料形成。
[0018] 并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述亲水膜由表面 活性剂形成。
[0019] 在这种情况下，所述表面活性剂是非离子性的表面活性剂。
[0020] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述核酸扩增器 件还具备用于使所述反应溶液滞留的输送滞留部，所述流路具有第一流路以及第二流路， 所述第一流路被设置在所述核酸扩增反应部，所述第二流路被设置在所述输送滞留部，从 所述第一流路输送的所述反应溶液滞留于所述第二流路中。
[0021 ]在这种情况下，所述第二流路的容积可以在所述流路全体的容积的10%以上。
[0022] 并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述核酸扩增反 应部存在温度不同的至少两个以上的温度区域。
[0023] 并且，本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路被构成为， 往返或周期性地经过所述两个以上的温度区域。
[0024] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述两个以上的 温度区域中的各个温度区域的温度，由加热来设定。
[0025] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述导入部被设 置有多个，所述核酸扩增器件还具备混合部，该混合部被设置在所述多个导入部与所述核 酸扩增反应部之间，多个所述导入部的每一个，通过与多个所述导入部的每一个相对应的 导入流路，而在所述混合部被连接成一个，在所述混合部，从多个所述导入部的每一个导入 的多个溶液被混合，而成为所述反应溶液。
[0026] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，从多个所述导入 部的每一个导入的多个溶液，在所述混合部通过扩散而被混合。
[0027] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述混合部的流 路为蛇行流路。
[0028] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述混合部的 流路中，存在局部截面积小的位置。
[0029] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，从多个所述导入 部的每一个导入的多个溶液，在所述混合部通过螺旋流而被混合。
[0030] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述混合部的 流路为环状流路。
[0031] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，至少在所述核酸 扩增反应部的所述流路中，包括沿所述输送方向而截面积减小的区域。
[0032] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减 小的区域的所述流路为前端尖细的锥形结构。
[0033] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减 小的区域的所述流路，由蛇行的多条线构成，在所述截面积减小的区域的所述流路的截面 积，在沿着所述输送方向上，按每条所述线来减小。
[0034] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减 小的区域的所述流路的截面积，由被设置在所述流路内的柱来调整。
[0035] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，所述流路的一部 分被分支。
[0036] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增器件的一个方式中也可以是，在所述截面积减 小的区域，所述流路的深度固定不变。
[0037]并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中，该核酸扩增装置具备上述 的任一个方式所述的核酸扩增器件，并且具备用于控制所述核酸扩增反应部的温度的温度 te制部。
[0038] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，还具备用于检测 所述靶核酸的核酸扩增的检测部。
[0039] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，所述检测部包括： 光输出部，输出用于照射到所述核酸扩增器件的光；以及受光部，接受照射到所述核酸扩增 器件的所述光的反射光。
[0040]并且，在本发明所涉及的核酸扩增装置的一个方式中也可以是，所述检测部还包 括光学扫描部，用于将所述光扫描到所述核酸扩增器件的所述流路上。
[0041 ]并且，本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式为，利用核酸扩增器件，对靶核酸 进行扩增，所述核酸扩增方法包括:导入步骤，将所述靶核酸以及用于使所述靶核酸扩增的 反应试剂导入到所述核酸扩增器件；以及核酸扩增步骤，在利用毛细管力对含有所述靶核 酸与所述反应试剂的反应溶液进行输送的同时，使该反应溶液中包含的所述靶核酸扩增。
[0042] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述导入步骤 中，将事先对含有所述靶核酸的溶液与所述反应试剂进行混合而得到的溶液，作为所述反 应溶液导入到所述核酸扩增器件。
[0043] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述导入步骤 中，将含有所述靶核酸的第一溶液以及含有所述反应试剂的第二溶液分别导入到所述核酸 扩增器件，在所述核酸扩增步骤，将在所述核酸扩增器件混合了所述第一溶液和所述第二 溶液而得到的溶液，作为所述反应溶液，在利用毛细管力进行输送的同时，使该反应溶液中 包含的所述靶核酸扩增。
[0044]并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，在所述核酸扩增 步骤，通过对所述反应溶液施加周期性的温度变化，从而使所述反应溶液中包含的靶核酸 扩增。
[0045] 并且，在本发明所涉及的核酸扩增方法的一个方式中也可以是，所述核酸扩增器 件具备排出部，用于将含有扩增后的所述靶核酸的所述反应溶液排出，在利用毛细管力而 被输送的所述反应溶液的前端到达所述排出部时，停止含有靶核酸的溶液向所述导入部的 导入。
[0046] 通过本发明，即使不采用栗也能够使反应溶液在流路内行进。
【附图说明】
[0047] 图1是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的斜视图。
[0048] 图2是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的分解斜视图。
[0049] 图3是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的平面图。
[0050] 图4是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的截面图。
[0051] 图5是用于说明本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件中的温度循环的图。
[0052] 图6是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增方法的流程图。
[0053] 图7A是示出本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的构成的平面图。 [0054]图7B是图7A的X-X'中的本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的截面 图。
[0055] 图7C是图7A的Y-Y'中的本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的截面 图。
[0056] 图8是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的流路的其他的例子的截面图。
[0057] 图9是本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增器件的制造方法的流程截面图。
[0058]图10示出了针对25°C、60°C以及95°C的PCR试剂与25°C的纯水的时间与液体前端 的变位之间的关系。
[0059]图11示出了针对25°C、60°C以及95°C的PCR试剂与25°C的纯水的压力损失的结果。 [0060]图12是示出针对25°C、60°C以及95°C的PCR试剂与25°C的纯水算出的粘度与毛细 管力的值的表。
[0061 ]图13示出了针对以毛细管力在流路内自动地输送PCR试剂的时间与液体前端的变 位之间的关系。
[0062]图14示出了表示PCR扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像。
[0063]图15示出了本发明的实施方式1所涉及的核酸扩增装置的构成。
[0064] 图16示出了反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。
[0065] 图17示出了反应试样(人类基因图谱)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。
[0066] 图18A是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件的平面图。
[0067] 图18B是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大平面图。
[0068] 图19是本发明的实施方式2所涉及的核酸扩增方法的流程图。
[0069] 图20是本发明的实施方式2的变形例1所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大 平面图。
[0070] 图21是本发明的实施方式2的变形例2所涉及的核酸扩增器件的平面图。
[0071] 图22是本发明的实施方式2的变形例3所涉及的核酸扩增器件的平面图。
[0072] 图23是本发明的实施方式2的变形例4所涉及的核酸扩增器件中的混合部的放大 平面图。
[0073] 图24A是本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的斜视图。
[0074] 图24B示出了本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0075] 图25是本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件的分解斜视图。
[0076] 图26是用于说明本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件中的温度循环的图。
[0077] 图27A示出了在利用比较例中的核酸扩增器件来使核酸扩增的情况下的反应溶液 的PCR循环与焚光量(扩增量)之间的关系。
[0078] 图27B示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的 情况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。
[0079] 图28示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来输送反应溶液的 情况下的输送时间与溶液开头位置之间的关系。
[0080] 图29示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情 况下的反应溶液的PCR循环与荧光量(扩增量)之间的关系。
[0081] 图30示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情 况下，针对人类基因图谱DNA的初始浓度示出扩增前后的标准分子标记的凝胶电泳的图像。
[0082] 图31示出了在利用本发明的实施方式3所涉及的核酸扩增器件来使核酸扩增的情 况下，反应试样(人类基因图谱DNA)的浓度与上升时的阈值循环之间的关系。
[0083] 图32示出了实施方式3的变形例1所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0084] 图33示出了实施方式3的变形例2所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0085] 图34示出了实施方式3的变形例3所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0086] 图35示出了实施方式3的变形例4所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0087] 图36示出了实施方式3的变形例5所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0088] 图37示出了实施方式3的变形例6所涉及的核酸扩增器件的概略构成。
[0089] 图38是示出本发明的变形例1所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。
[0090] 图39是示出本发明的变形例2所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。
[0091] 图40是示出本发明的变形例3所涉及的核酸扩增器件的流路的放大平面图。
[0092] 图41是示出本