核酸擴(kuò)增器件、核酸擴(kuò)增裝置以及核酸擴(kuò)增方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核酸擴(kuò)增器件、以及采用了該核酸擴(kuò)增器件的核酸擴(kuò)增裝置以及核酸 擴(kuò)增方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核酸擴(kuò)增器件是用于使作為試樣的靶核酸擴(kuò)增的器件，例如針對(duì)包含有靶核酸的 反應(yīng)溶液(反應(yīng)流體)通過反復(fù)進(jìn)行所希望的溫度變化，來使靶核酸擴(kuò)增。
[0003] 并且，作為加快針對(duì)反應(yīng)溶液的溫度變化的方法，采用微流體器件是眾所周知的。 微流體器件是能夠使含有極少量的試樣或試劑的反應(yīng)溶液發(fā)生反應(yīng)的器件，例如有微小反 應(yīng)器件(微反應(yīng)器)或者集成型DNA器件、微小電泳器件等。
[0004] 例如，在專利文獻(xiàn)1以及非專利文獻(xiàn)1中公開了，將器件劃分到多個(gè)不同的溫度區(qū) 域，并設(shè)計(jì)成蛇行延伸的流路(蛇行流路），以使反應(yīng)溶液反復(fù)通過各個(gè)溫度區(qū)域。通過這種 構(gòu)成，能夠使流路內(nèi)的反應(yīng)溶液的溫度變化速度加快，因此，在作為反應(yīng)溶液使用了含有核 酸的溶液的情況下，能夠快速地使核酸擴(kuò)增。
[0005] (現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)）
[0006] (專利文獻(xiàn)）
[0007] 專利文獻(xiàn)1日本特開2002-18271號(hào)公報(bào) [0008](非專利文獻(xiàn)）
[0009] 非專利文獻(xiàn) lScience，vol. 282，pp .484( 1998)
[0010] 然而，在上述以往的微流體器件中，為了使反應(yīng)溶液在流路內(nèi)行進(jìn)，需要采用注射 栗等外部栗。在采用外部栗的情況下，需要進(jìn)行將栗與流路接通的手動(dòng)作業(yè)，從而出現(xiàn)系統(tǒng) 大型化、或者成本增高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明為了解決這樣的課題，目的在于提供一種在不采用栗的情況下，就能夠使 反應(yīng)溶液在流路內(nèi)行進(jìn)的核酸擴(kuò)增器件等。
[0012] 為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式為，具備：導(dǎo)入 部，含有靶核酸的反應(yīng)溶液被導(dǎo)入到該導(dǎo)入部;核酸擴(kuò)增反應(yīng)部，存在溫度不同的至少兩個(gè) 以上的溫度區(qū)域，并且，對(duì)被導(dǎo)入到所述導(dǎo)入部的所述反應(yīng)溶液中含有的所述靶核酸進(jìn)行 擴(kuò)增；以及流路，被設(shè)置成往返或周期性地經(jīng)過所述至少兩個(gè)以上的溫度區(qū)域，并且，該流 路具備毛細(xì)管力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，用于通過毛細(xì)管力來輸送所述反應(yīng)溶液。
[0013] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，該核酸擴(kuò)增器件 還具備排出部，該排出部用于將含有擴(kuò)增后的所述靶核酸的所述反應(yīng)溶液排出，所述流路 的與所述反應(yīng)溶液的輸送方向垂直的截面上的整個(gè)壁面均被封閉，所述流路僅在所述導(dǎo)入 部以及所述排出部與外部空間相通。
[0014] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述流路具有接 觸角為銳角的親水性表面的壁面，以用作所述毛細(xì)管力運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。
[0015] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，與所述反應(yīng)溶液 的輸送方向垂直的截面上的所述流路的整個(gè)壁面為親水性表面。
[0016] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述流路形成 有親水膜，該親水膜的表面為所述親水性表面。
[0017] 在這種情況下，所述親水膜可以由具有親水基和疏水基的材料形成。
[0018] 并且，本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述親水膜由表面 活性劑形成。
[0019] 在這種情況下，所述表面活性劑是非離子性的表面活性劑。
[0020] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述核酸擴(kuò)增器 件還具備用于使所述反應(yīng)溶液滯留的輸送滯留部，所述流路具有第一流路以及第二流路， 所述第一流路被設(shè)置在所述核酸擴(kuò)增反應(yīng)部，所述第二流路被設(shè)置在所述輸送滯留部，從 所述第一流路輸送的所述反應(yīng)溶液滯留于所述第二流路中。
[0021 ]在這種情況下，所述第二流路的容積可以在所述流路全體的容積的10%以上。
[0022] 并且，本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述核酸擴(kuò)增反 應(yīng)部存在溫度不同的至少兩個(gè)以上的溫度區(qū)域。
[0023] 并且，本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述流路被構(gòu)成為， 往返或周期性地經(jīng)過所述兩個(gè)以上的溫度區(qū)域。
[0024] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述兩個(gè)以上的 溫度區(qū)域中的各個(gè)溫度區(qū)域的溫度，由加熱來設(shè)定。
[0025] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述導(dǎo)入部被設(shè) 置有多個(gè)，所述核酸擴(kuò)增器件還具備混合部，該混合部被設(shè)置在所述多個(gè)導(dǎo)入部與所述核 酸擴(kuò)增反應(yīng)部之間，多個(gè)所述導(dǎo)入部的每一個(gè)，通過與多個(gè)所述導(dǎo)入部的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的 導(dǎo)入流路，而在所述混合部被連接成一個(gè)，在所述混合部，從多個(gè)所述導(dǎo)入部的每一個(gè)導(dǎo)入 的多個(gè)溶液被混合，而成為所述反應(yīng)溶液。
[0026] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，從多個(gè)所述導(dǎo)入 部的每一個(gè)導(dǎo)入的多個(gè)溶液，在所述混合部通過擴(kuò)散而被混合。
[0027] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述混合部的流 路為蛇行流路。
[0028] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述混合部的 流路中，存在局部截面積小的位置。
[0029] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，從多個(gè)所述導(dǎo)入 部的每一個(gè)導(dǎo)入的多個(gè)溶液，在所述混合部通過螺旋流而被混合。
[0030] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述混合部的 流路為環(huán)狀流路。
[0031] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，至少在所述核酸 擴(kuò)增反應(yīng)部的所述流路中，包括沿所述輸送方向而截面積減小的區(qū)域。
[0032] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述截面積減 小的區(qū)域的所述流路為前端尖細(xì)的錐形結(jié)構(gòu)。
[0033] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述截面積減 小的區(qū)域的所述流路，由蛇行的多條線構(gòu)成，在所述截面積減小的區(qū)域的所述流路的截面 積，在沿著所述輸送方向上，按每條所述線來減小。
[0034] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述截面積減 小的區(qū)域的所述流路的截面積，由被設(shè)置在所述流路內(nèi)的柱來調(diào)整。
[0035] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，所述流路的一部 分被分支。
[0036] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增器件的一個(gè)方式中也可以是，在所述截面積減 小的區(qū)域，所述流路的深度固定不變。
[0037]并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增裝置的一個(gè)方式中，該核酸擴(kuò)增裝置具備上述 的任一個(gè)方式所述的核酸擴(kuò)增器件，并且具備用于控制所述核酸擴(kuò)增反應(yīng)部的溫度的溫度 te制部。
[0038] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增裝置的一個(gè)方式中也可以是，還具備用于檢測(cè) 所述靶核酸的核酸擴(kuò)增的檢測(cè)部。
[0039] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增裝置的一個(gè)方式中也可以是，所述檢測(cè)部包括： 光輸出部，輸出用于照射到所述核酸擴(kuò)增器件的光；以及受光部，接受照射到所述核酸擴(kuò)增 器件的所述光的反射光。
[0040]并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增裝置的一個(gè)方式中也可以是，所述檢測(cè)部還包 括光學(xué)掃描部，用于將所述光掃描到所述核酸擴(kuò)增器件的所述流路上。
[0041 ]并且，本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增方法的一個(gè)方式為，利用核酸擴(kuò)增器件，對(duì)靶核酸 進(jìn)行擴(kuò)增，所述核酸擴(kuò)增方法包括:導(dǎo)入步驟，將所述靶核酸以及用于使所述靶核酸擴(kuò)增的 反應(yīng)試劑導(dǎo)入到所述核酸擴(kuò)增器件；以及核酸擴(kuò)增步驟，在利用毛細(xì)管力對(duì)含有所述靶核 酸與所述反應(yīng)試劑的反應(yīng)溶液進(jìn)行輸送的同時(shí)，使該反應(yīng)溶液中包含的所述靶核酸擴(kuò)增。
[0042] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增方法的一個(gè)方式中也可以是，在所述導(dǎo)入步驟 中，將事先對(duì)含有所述靶核酸的溶液與所述反應(yīng)試劑進(jìn)行混合而得到的溶液，作為所述反 應(yīng)溶液導(dǎo)入到所述核酸擴(kuò)增器件。
[0043] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增方法的一個(gè)方式中也可以是，在所述導(dǎo)入步驟 中，將含有所述靶核酸的第一溶液以及含有所述反應(yīng)試劑的第二溶液分別導(dǎo)入到所述核酸 擴(kuò)增器件，在所述核酸擴(kuò)增步驟，將在所述核酸擴(kuò)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，作為所述反應(yīng)溶液，在利用毛細(xì)管力進(jìn)行輸送的同時(shí)，使該反應(yīng)溶液中 包含的所述靶核酸擴(kuò)增。
[0044]并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增方法的一個(gè)方式中也可以是，在所述核酸擴(kuò)增 步驟，通過對(duì)所述反應(yīng)溶液施加周期性的溫度變化，從而使所述反應(yīng)溶液中包含的靶核酸 擴(kuò)增。
[0045] 并且，在本發(fā)明所涉及的核酸擴(kuò)增方法的一個(gè)方式中也可以是，所述核酸擴(kuò)增器 件具備排出部，用于將含有擴(kuò)增后的所述靶核酸的所述反應(yīng)溶液排出，在利用毛細(xì)管力而 被輸送的所述反應(yīng)溶液的前端到達(dá)所述排出部時(shí)，停止含有靶核酸的溶液向所述導(dǎo)入部的 導(dǎo)入。
[0046] 通過本發(fā)明，即使不采用栗也能夠使反應(yīng)溶液在流路內(nèi)行進(jìn)。
【附圖說明】
[0047] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的斜視圖。
[0048] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的分解斜視圖。
[0049] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的平面圖。
[0050] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的截面圖。
[0051] 圖5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件中的溫度循環(huán)的圖。
[0052] 圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增方法的流程圖。
[0053] 圖7A是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的構(gòu)成的平面圖。 [0054]圖7B是圖7A的X-X'中的本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的截面 圖。
[0055] 圖7C是圖7A的Y-Y'中的本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的截面 圖。
[0056] 圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的其他的例子的截面圖。
[0057] 圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的制造方法的流程截面圖。
[0058]圖10示出了針對(duì)25°C、60°C以及95°C的PCR試劑與25°C的純水的時(shí)間與液體前端 的變位之間的關(guān)系。
[0059]圖11示出了針對(duì)25°C、60°C以及95°C的PCR試劑與25°C的純水的壓力損失的結(jié)果。 [0060]圖12是示出針對(duì)25°C、60°C以及95°C的PCR試劑與25°C的純水算出的粘度與毛細(xì) 管力的值的表。
[0061 ]圖13示出了針對(duì)以毛細(xì)管力在流路內(nèi)自動(dòng)地輸送PCR試劑的時(shí)間與液體前端的變 位之間的關(guān)系。
[0062]圖14示出了表示PCR擴(kuò)增前后的標(biāo)準(zhǔn)分子標(biāo)記的凝膠電泳的圖像。
[0063]圖15示出了本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的核酸擴(kuò)增裝置的構(gòu)成。
[0064] 圖16示出了反應(yīng)溶液的PCR循環(huán)與熒光量(擴(kuò)增量)之間的關(guān)系。
[0065] 圖17示出了反應(yīng)試樣(人類基因圖譜)的濃度與上升時(shí)的閾值循環(huán)之間的關(guān)系。
[0066] 圖18A是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的核酸擴(kuò)增器件的平面圖。
[0067] 圖18B是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的核酸擴(kuò)增器件中的混合部的放大平面圖。
[0068] 圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的核酸擴(kuò)增方法的流程圖。
[0069] 圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例1所涉及的核酸擴(kuò)增器件中的混合部的放大 平面圖。
[0070] 圖21是本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例2所涉及的核酸擴(kuò)增器件的平面圖。
[0071] 圖22是本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的平面圖。
[0072] 圖23是本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例4所涉及的核酸擴(kuò)增器件中的混合部的放大 平面圖。
[0073] 圖24A是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的斜視圖。
[0074] 圖24B示出了本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0075] 圖25是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的分解斜視圖。
[0076] 圖26是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件中的溫度循環(huán)的圖。
[0077] 圖27A示出了在利用比較例中的核酸擴(kuò)增器件來使核酸擴(kuò)增的情況下的反應(yīng)溶液 的PCR循環(huán)與焚光量(擴(kuò)增量)之間的關(guān)系。
[0078] 圖27B示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件來使核酸擴(kuò)增的 情況下的反應(yīng)溶液的PCR循環(huán)與熒光量(擴(kuò)增量)之間的關(guān)系。
[0079] 圖28示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件來輸送反應(yīng)溶液的 情況下的輸送時(shí)間與溶液開頭位置之間的關(guān)系。
[0080] 圖29示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件來使核酸擴(kuò)增的情 況下的反應(yīng)溶液的PCR循環(huán)與熒光量(擴(kuò)增量)之間的關(guān)系。
[0081] 圖30示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件來使核酸擴(kuò)增的情 況下，針對(duì)人類基因圖譜DNA的初始濃度示出擴(kuò)增前后的標(biāo)準(zhǔn)分子標(biāo)記的凝膠電泳的圖像。
[0082] 圖31示出了在利用本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的核酸擴(kuò)增器件來使核酸擴(kuò)增的情 況下，反應(yīng)試樣(人類基因圖譜DNA)的濃度與上升時(shí)的閾值循環(huán)之間的關(guān)系。
[0083] 圖32示出了實(shí)施方式3的變形例1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0084] 圖33示出了實(shí)施方式3的變形例2所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0085] 圖34示出了實(shí)施方式3的變形例3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0086] 圖35示出了實(shí)施方式3的變形例4所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0087] 圖36示出了實(shí)施方式3的變形例5所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0088] 圖37示出了實(shí)施方式3的變形例6所涉及的核酸擴(kuò)增器件的概略構(gòu)成。
[0089] 圖38是示出本發(fā)明的變形例1所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的放大平面圖。
[0090] 圖39是示出本發(fā)明的變形例2所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的放大平面圖。
[0091] 圖40是示出本發(fā)明的變形例3所涉及的核酸擴(kuò)增器件的流路的放大平面圖。
[0092] 圖41是示出本