JP2002142749A - 流体温度調節装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 確実に温度調節ができる微量流体温度調節装
置を提供する。 【解決手段】 マイクロチャンネルと、微量流体流動装
置とを備える。マイクロチャンネルには熱エネルギーを
微量流体に供給する１個以上のヒーティングコイル１３
が隣接されている。微量流体流動装置は、エアーコンプ
レッサー１と、空気流動ノズル４ａ、４ｂおよび４ｃ
と、二重周波数タイマー２と、電磁波バルブ３と、空気
作用装置とを備える。電磁波バルブ３により空気流動ノ
ズル４ａ、４ｂおよび４ｃの開閉は調節される。空気作
用装置は空気通路６と、トライアングルギャップ６ｄ
と、台形ブロック６ｅとを備える。微量流体はマイクロ
チャンネルの内部を前後に移動され、微量流体の温度は
微量流体の前後流動の回数により調節される。したがっ
て、調節し易く、急速で正確な反応物質の温度調節が可
能である。
置を提供する。 【解決手段】 マイクロチャンネルと、微量流体流動装
置とを備える。マイクロチャンネルには熱エネルギーを
微量流体に供給する１個以上のヒーティングコイル１３
が隣接されている。微量流体流動装置は、エアーコンプ
レッサー１と、空気流動ノズル４ａ、４ｂおよび４ｃ
と、二重周波数タイマー２と、電磁波バルブ３と、空気
作用装置とを備える。電磁波バルブ３により空気流動ノ
ズル４ａ、４ｂおよび４ｃの開閉は調節される。空気作
用装置は空気通路６と、トライアングルギャップ６ｄ
と、台形ブロック６ｅとを備える。微量流体はマイクロ
チャンネルの内部を前後に移動され、微量流体の温度は
微量流体の前後流動の回数により調節される。したがっ
て、調節し易く、急速で正確な反応物質の温度調節が可
能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣＲに使用され
る流体温度調節装置に関する。
る流体温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリメラーゼチェーンリアクション（Ｐ
ＣＲ）は１９８５年にＫａｒｙ Ｍｕｌｌｉｓによって
発明された生化学反応である。ＰＣＲにより莫大な量の
所定のＤＮＡ配列のコピーが生産される。ＰＣＲでは、
数１００の塩基対の所定の塩基配列が数１００万の塩基
対の核分子で正確に配分され、１００万以上の配列のコ
ピーが複製される。
ＣＲ）は１９８５年にＫａｒｙ Ｍｕｌｌｉｓによって
発明された生化学反応である。ＰＣＲにより莫大な量の
所定のＤＮＡ配列のコピーが生産される。ＰＣＲでは、
数１００の塩基対の所定の塩基配列が数１００万の塩基
対の核分子で正確に配分され、１００万以上の配列のコ
ピーが複製される。
【０００３】ＰＣＲは、下記の基本の行程が必要とされ
る。 １．変性：反応混合液が沸騰直前の温度に暖められ、二
重鎖ＤＮＡ型が分離される。 ２．アニーリング：混合液の温度が３０℃から６５℃に
低下され、ターゲット部が配列され、１本鎖に対し１本
鎖が結合されるよう二重鎖結合部が回復される。 ３．増幅：反応混合液の温度が再び６５℃から７５℃に
上昇される。ｔａｑポリメラーゼにより新しい完全なＤ
ＮＡ型が合成される。ＤＮＡ型は様々な距離に拡張され
る。
る。 １．変性：反応混合液が沸騰直前の温度に暖められ、二
重鎖ＤＮＡ型が分離される。 ２．アニーリング：混合液の温度が３０℃から６５℃に
低下され、ターゲット部が配列され、１本鎖に対し１本
鎖が結合されるよう二重鎖結合部が回復される。 ３．増幅：反応混合液の温度が再び６５℃から７５℃に
上昇される。ｔａｑポリメラーゼにより新しい完全なＤ
ＮＡ型が合成される。ＤＮＡ型は様々な距離に拡張され
る。
【０００４】ＰＣＲは上記の３行程が繰り返し行われ
る。学説では、ｎサイクルが完了すると、２ｎ乗のａｍ
ｐｌｉｃｏｎが得られる。行程が３０回繰り返される
と、２６８、４３５、４５６の二重螺旋ａｍｐｌｉｃｏ
ｎが得られる。しかしながら、実験では、収率は下記の
式で予測される。収率＝（１＋ｅ）nであり、ｅは効率
を示す。一般的に、効率は２０サイクル以上行われると
減少し、効率は約０．８である。
る。学説では、ｎサイクルが完了すると、２ｎ乗のａｍ
ｐｌｉｃｏｎが得られる。行程が３０回繰り返される
と、２６８、４３５、４５６の二重螺旋ａｍｐｌｉｃｏ
ｎが得られる。しかしながら、実験では、収率は下記の
式で予測される。収率＝（１＋ｅ）nであり、ｅは効率
を示す。一般的に、効率は２０サイクル以上行われると
減少し、効率は約０．８である。
【０００５】効率が減少する理由は主に２個ある。１番
目の問題は、鎖の不適合である。型の鎖の適合部が不適
であるとき、不適合にもかかわらずＰＣＲは不適切なａ
ｍｐｌｉｃｏｎを生産し続ける。得られた生産物はｕｇ
ｌｙ ｌｉｔｔｌｅ ｆｒａｇｍｅｎｔまたはｐｒｉｍｅ
ｒ ｄｉｍｍｅｒと呼ばれ、混合液の反応物質が消費さ
れる。２番目のＰＣＲの効率の問題は、変性温度の繰り
返しによるポリメラーゼの損傷である。
目の問題は、鎖の不適合である。型の鎖の適合部が不適
であるとき、不適合にもかかわらずＰＣＲは不適切なａ
ｍｐｌｉｃｏｎを生産し続ける。得られた生産物はｕｇ
ｌｙ ｌｉｔｔｌｅ ｆｒａｇｍｅｎｔまたはｐｒｉｍｅ
ｒ ｄｉｍｍｅｒと呼ばれ、混合液の反応物質が消費さ
れる。２番目のＰＣＲの効率の問題は、変性温度の繰り
返しによるポリメラーゼの損傷である。
【０００６】上記の問題は２個の方法で解決される。１
番目の解決法は、正確な熱サイクルの適合ポイントが形
成されることである。連続的な高い変性温度によるポリ
メラーゼの損傷およびアニーリング時の低温による鎖の
不適合を避けるため、最適の変性および回復時間は１秒
以下である。２番目の解決法は、温度の上昇および低下
が加速されることである。急速な温度の変化により不適
格な生成物の量は減少する。ＤＮＡ型および鎖対の変性
後の急速な冷却は、所定の鎖のアニーリングに有利であ
る。混合液が比較的高温で維持されることにより、ポリ
メラーゼは損傷する。
番目の解決法は、正確な熱サイクルの適合ポイントが形
成されることである。連続的な高い変性温度によるポリ
メラーゼの損傷およびアニーリング時の低温による鎖の
不適合を避けるため、最適の変性および回復時間は１秒
以下である。２番目の解決法は、温度の上昇および低下
が加速されることである。急速な温度の変化により不適
格な生成物の量は減少する。ＤＮＡ型および鎖対の変性
後の急速な冷却は、所定の鎖のアニーリングに有利であ
る。混合液が比較的高温で維持されることにより、ポリ
メラーゼは損傷する。
【０００７】ＵＳ特許５４７５６１０の熱循環装置で
は、反応チューブと温度設定されたサンプルブロックの
間の接点の構造が示されている。反応チューブはポリエ
チレンにより壁が薄く形成されている。反応チューブ
は、金属製のブロックに形成されている口に挿入され、
上部が暖められたカバーにより閉じられている。熱交換
部および効率は拡大され、システムの体積表面率は約
０．６６ｕｌ／ｍｍ2である。このとき、１ｍｍ2の熱変
換部は０．６６ｕｌのＰＣＲサンプルを熱交換できる。
ＰＣＲは５℃／秒の速さで温度が上昇される。しかしな
がら、加熱行程の物理的装置では、金属製のブロックが
最初に加熱され、反応チューブの壁が加熱され、ＰＣＲ
混合液が過熱される。このため、システムの総熱量は非
常に大きく、急速な温度変化は不可能である。
は、反応チューブと温度設定されたサンプルブロックの
間の接点の構造が示されている。反応チューブはポリエ
チレンにより壁が薄く形成されている。反応チューブ
は、金属製のブロックに形成されている口に挿入され、
上部が暖められたカバーにより閉じられている。熱交換
部および効率は拡大され、システムの体積表面率は約
０．６６ｕｌ／ｍｍ2である。このとき、１ｍｍ2の熱変
換部は０．６６ｕｌのＰＣＲサンプルを熱交換できる。
ＰＣＲは５℃／秒の速さで温度が上昇される。しかしな
がら、加熱行程の物理的装置では、金属製のブロックが
最初に加熱され、反応チューブの壁が加熱され、ＰＣＲ
混合液が過熱される。このため、システムの総熱量は非
常に大きく、急速な温度変化は不可能である。
【０００８】ＰＣＲシステムの温度変化の観点から見る
と、行程中の温度変化は加熱、冷却、再過熱および温度
自動調節の４段階に分けられる。ＪＬ Ｄａｎｓｓａｅ
ｒｔらはＵＳ特許５５２５３００で、４段階の温度調節
ブロックで形成されているＰＣＲ装置を発表した。Ｄａ
ｎｓｓａｅｒｔらの発明によると、第１ブロックおよび
第３ブロックには温度を上昇するための個別のヒーター
が設置され、第４ブロックには温度を低下するためのク
ーラーが設置され、第２ブロックには温度を維持するた
めのヒーターとクーラーが設置されている。ＰＣＲシス
テムが作動している間、ロボットによりテストチューブ
は次の段階のブロックに移動される。このため、すべて
のテストチューブは加熱、冷却、再加熱および温度自動
調節の行程が行われる。
と、行程中の温度変化は加熱、冷却、再過熱および温度
自動調節の４段階に分けられる。ＪＬ Ｄａｎｓｓａｅ
ｒｔらはＵＳ特許５５２５３００で、４段階の温度調節
ブロックで形成されているＰＣＲ装置を発表した。Ｄａ
ｎｓｓａｅｒｔらの発明によると、第１ブロックおよび
第３ブロックには温度を上昇するための個別のヒーター
が設置され、第４ブロックには温度を低下するためのク
ーラーが設置され、第２ブロックには温度を維持するた
めのヒーターとクーラーが設置されている。ＰＣＲシス
テムが作動している間、ロボットによりテストチューブ
は次の段階のブロックに移動される。このため、すべて
のテストチューブは加熱、冷却、再加熱および温度自動
調節の行程が行われる。
【０００９】Ｄａｎｓｓａｅｒｔらの発明によるＰＣＲ
装置は、４ブロックの温度が迅速に変換されるためシス
テムの変換が非常に短く、反応混合液の急速な温度変化
がロボットの機械的動作により行われるという長所を有
する。しかしながら、テストチューブと温度調節ブロッ
クとの間の接点に欠点を有する。テストチューブはとき
どき除去される必要があるが、テストチューブとブロッ
クとの間で接触されることは不可能である。このため、
システムの熱交換率が減少する。さらに、ロボットアー
ムの頻繁な動作によりシステムの信頼性は低下する。
装置は、４ブロックの温度が迅速に変換されるためシス
テムの変換が非常に短く、反応混合液の急速な温度変化
がロボットの機械的動作により行われるという長所を有
する。しかしながら、テストチューブと温度調節ブロッ
クとの間の接点に欠点を有する。テストチューブはとき
どき除去される必要があるが、テストチューブとブロッ
クとの間で接触されることは不可能である。このため、
システムの熱交換率が減少する。さらに、ロボットアー
ムの頻繁な動作によりシステムの信頼性は低下する。
【００１０】Ａｎｄｒｅａｓ Ｍａｎｚらは１９９８年
に連続流動ＰＣＲを発表した（Ｋｏｐｐ ＭＵ、Ｍｅｌ
ｌｏ ＡＪ、Ｍａｎｚ Ａ、化学増幅：チップの連続流動
ＰＣＲ、サイエンス、Ｖｏｌ．２８０、ｐｐ、１０４６
−１０４８）。連続流動ＰＣＲシステムでは、単マイク
ロチャンネルが繰り返し３個の温度域を通過される。断
面が４０μｍから９０μｍで、長さが２．２ｍであるマ
イクロチャンネルは、マイクロマッチング技術でガラス
チップに刻まれ形成されている。チップの構造により液
体要素のそれぞれの温度域に達する所定の時間が決定さ
れる。ガラスチップは銅ブロックで分離された３個の空
間に設置され、３個の空間の温度はそれぞれ６０℃、７
７℃および９５℃に維持されている。ＰＣＲ反応混合液
はマイクロチャンネルを介して供給および流出され、速
度率は変性：回復：増幅＝４：４：９であり、２０サイ
クルが行われる。
に連続流動ＰＣＲを発表した（Ｋｏｐｐ ＭＵ、Ｍｅｌ
ｌｏ ＡＪ、Ｍａｎｚ Ａ、化学増幅：チップの連続流動
ＰＣＲ、サイエンス、Ｖｏｌ．２８０、ｐｐ、１０４６
−１０４８）。連続流動ＰＣＲシステムでは、単マイク
ロチャンネルが繰り返し３個の温度域を通過される。断
面が４０μｍから９０μｍで、長さが２．２ｍであるマ
イクロチャンネルは、マイクロマッチング技術でガラス
チップに刻まれ形成されている。チップの構造により液
体要素のそれぞれの温度域に達する所定の時間が決定さ
れる。ガラスチップは銅ブロックで分離された３個の空
間に設置され、３個の空間の温度はそれぞれ６０℃、７
７℃および９５℃に維持されている。ＰＣＲ反応混合液
はマイクロチャンネルを介して供給および流出され、速
度率は変性：回復：増幅＝４：４：９であり、２０サイ
クルが行われる。
【００１１】連続流動システムは、体積表面率が従来の
ＰＥ反応チューブの１／１７である０．０４ｕｌ／ｍｍ
2である。このため、銅ブロックを介して反応物質は流
動され、拡大された熱交換表面により反応物質の温度は
周囲と同じ温度に達する。変性、回復および増幅の段階
の時間は、マイクロマッチングテクノロジーで形成され
た正確に定義された空間（４：４：９の比率）である。
上記の方法によると、反応物質の流速が７２．９ｕｌ／
秒であるとき、２０サイクルは９０秒で終了される。し
かしながら、速度は反応物質の収率に影響を与える。流
速が５．８ｕｌ／秒であるとき、２０サイクルは１８．
８分であり、収率は従来法の収率の８０％である。流速
が加速されると、収率は顕著に減少する。反応が９０秒
以内で行われると、収率は非常に小さい。さらに、サイ
クルの時間比４：４：９がチップの構造により定義され
ているため、比率を調節する自由度は限定されている。
このため、ＰＣＲ実験によりサイクルの時間比は調節さ
れなければならない。
ＰＥ反応チューブの１／１７である０．０４ｕｌ／ｍｍ
2である。このため、銅ブロックを介して反応物質は流
動され、拡大された熱交換表面により反応物質の温度は
周囲と同じ温度に達する。変性、回復および増幅の段階
の時間は、マイクロマッチングテクノロジーで形成され
た正確に定義された空間（４：４：９の比率）である。
上記の方法によると、反応物質の流速が７２．９ｕｌ／
秒であるとき、２０サイクルは９０秒で終了される。し
かしながら、速度は反応物質の収率に影響を与える。流
速が５．８ｕｌ／秒であるとき、２０サイクルは１８．
８分であり、収率は従来法の収率の８０％である。流速
が加速されると、収率は顕著に減少する。反応が９０秒
以内で行われると、収率は非常に小さい。さらに、サイ
クルの時間比４：４：９がチップの構造により定義され
ているため、比率を調節する自由度は限定されている。
このため、ＰＣＲ実験によりサイクルの時間比は調節さ
れなければならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、確実に温度調節ができる流体温度調節装置を提供す
ることにある。
は、確実に温度調節ができる流体温度調節装置を提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の流体温度調節装
置によると、微量流体が内部を流動するマイクロチャン
ネルと、微量流体を所定の回数で前後に流動させる微量
流体流動装置とを備える。マイクロチャンネルには熱エ
ネルギーを微量流体に供給する１個以上のヒーティング
コイルが隣接されている。微量流体流動装置は、エアー
コンプレッサーと、３個以上の空気流動ノズルと、二重
周波数タイマーと、電磁波バルブと、空気作用装置とを
備える。二重周波数タイマーで調節される電磁波バルブ
により空気流動ノズルの開閉は調節される。空気作用装
置は空気通路と、空気通路およびマイクロチャンネルと
接続されているトライアングルギャップと、空気通路に
空気の循環を発生させる台形ブロックとを備える。空気
作用装置によりマイクロチャンネルの内部の微量流体は
流動される。空気流動ノズルにより台形ブロックに空気
流動は供給される。ヒーティングコイルはマイクロチャ
ンネルの底部に設置されている。マイクロ温度センサー
がマイクロチャンネルの底部に設置されている。
置によると、微量流体が内部を流動するマイクロチャン
ネルと、微量流体を所定の回数で前後に流動させる微量
流体流動装置とを備える。マイクロチャンネルには熱エ
ネルギーを微量流体に供給する１個以上のヒーティング
コイルが隣接されている。微量流体流動装置は、エアー
コンプレッサーと、３個以上の空気流動ノズルと、二重
周波数タイマーと、電磁波バルブと、空気作用装置とを
備える。二重周波数タイマーで調節される電磁波バルブ
により空気流動ノズルの開閉は調節される。空気作用装
置は空気通路と、空気通路およびマイクロチャンネルと
接続されているトライアングルギャップと、空気通路に
空気の循環を発生させる台形ブロックとを備える。空気
作用装置によりマイクロチャンネルの内部の微量流体は
流動される。空気流動ノズルにより台形ブロックに空気
流動は供給される。ヒーティングコイルはマイクロチャ
ンネルの底部に設置されている。マイクロ温度センサー
がマイクロチャンネルの底部に設置されている。
【００１４】微量流体はマイクロチャンネルの内部を前
後に移動され、微量流体の温度は微量流体の前後流動の
回数により調節される。したがって、調節し易く、急速
で正確な反応物質の温度調節が可能である。
後に移動され、微量流体の温度は微量流体の前後流動の
回数により調節される。したがって、調節し易く、急速
で正確な反応物質の温度調節が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本考案の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の一実施例による流体温度
調節装置によると、空気作用の微量流体流動装置、マイ
クロチャンネルおよびマイクロチャンネルの所定の位置
に設置されている１個以上のヒーティングコイルを有す
る。図１に示すように、微量流体温度調節装置はマイク
ロチップに設置されている。また、微量流体温度調節装
置は、エアーコンプレッサー１と、二重周波数タイマー
２と、電磁波バルブ３と、空気噴出ノズル４ａと、空気
噴出ノズル４ｂと、空気噴出ノズル４ｃとを備える。空
気作用装置は、チップ上の空気通路６と、緩衝部７を介
して延伸するチップ上のマイクロチャンネルと、ヒーテ
ィング部８と、温度感知部９と、反応物質注入口１０
と、１個以上のヒーティングコイル１３とが設置されて
いる。温度センサー１１および温度センサー１２がマイ
クロチャンネルに隣接されている。
に基づいて説明する。本発明の一実施例による流体温度
調節装置によると、空気作用の微量流体流動装置、マイ
クロチャンネルおよびマイクロチャンネルの所定の位置
に設置されている１個以上のヒーティングコイルを有す
る。図１に示すように、微量流体温度調節装置はマイク
ロチップに設置されている。また、微量流体温度調節装
置は、エアーコンプレッサー１と、二重周波数タイマー
２と、電磁波バルブ３と、空気噴出ノズル４ａと、空気
噴出ノズル４ｂと、空気噴出ノズル４ｃとを備える。空
気作用装置は、チップ上の空気通路６と、緩衝部７を介
して延伸するチップ上のマイクロチャンネルと、ヒーテ
ィング部８と、温度感知部９と、反応物質注入口１０
と、１個以上のヒーティングコイル１３とが設置されて
いる。温度センサー１１および温度センサー１２がマイ
クロチャンネルに隣接されている。
【００１６】微量流体流動装置は、空気作用による微量
流体流動装置である。微量流体流動装置によりマイクロ
チャンネルの内部で微量流体は前後に速い転換速度で流
動される。ＵＳ特許０９／３４５４５１で示される微量
流体流動装置が使用される。空気通路６は緩衝部７と接
続され、エアーダクト６ａ、エアーダクト６ｂおよびエ
アーダクト６ｃから形成されている。エアーダクト６
ａ、エアーダクト６ｂおよびエアーダクト６ｃは、それ
ぞれ空気噴出ノズル４ａ、空気噴出ノズル４ｂおよび空
気噴出ノズル４ｃに接続されている。空気通路６と緩衝
部７の接続部はトライアングルギャップ６ｄで拡張され
ている。空気通路６の内部のエアーダクト６ａ、空気ダ
クト６ｂおよび空気ダクト６ｃからトライアングルギャ
ップ６ｄへの下流部では台形ブロック６ｅが形成されて
いる。空気の流動がエアーダクト６ａおよびエアーダク
ト６ｂから空気通路６に供給されると、トライアングル
ギャプ６ｄおよび台形ブロック６ｅの機能のためマイク
ロチャンネルの内部の微量流体は温度感知部９から緩衝
部７に流動される。空気の流動がエアーダクト６ｂおよ
びエアー６ｃから空気通路６に供給されると、空気の流
動の圧力によりマイクロチャンネルの内部の微量流体は
緩衝部７から温度感知部９に流動される。空気の流動が
エアーダクト６ａおよびエアー６ｃから空気通路６に供
給されると、マイクロチャンネルの内部の微量流体は移
動されない。二重周波数タイマーにより電磁バルブは調
節され、空気ノズル４ａ、空気ノズル４ｂ、空気ノズル
４ｃは所定の組み合わせおよび所定の回数で開閉され
る。このため、マイクロチャンネルの内部の微量流体は
所定の回数でマイクロチャンネルの内部を前後に流動さ
れる。
流体流動装置である。微量流体流動装置によりマイクロ
チャンネルの内部で微量流体は前後に速い転換速度で流
動される。ＵＳ特許０９／３４５４５１で示される微量
流体流動装置が使用される。空気通路６は緩衝部７と接
続され、エアーダクト６ａ、エアーダクト６ｂおよびエ
アーダクト６ｃから形成されている。エアーダクト６
ａ、エアーダクト６ｂおよびエアーダクト６ｃは、それ
ぞれ空気噴出ノズル４ａ、空気噴出ノズル４ｂおよび空
気噴出ノズル４ｃに接続されている。空気通路６と緩衝
部７の接続部はトライアングルギャップ６ｄで拡張され
ている。空気通路６の内部のエアーダクト６ａ、空気ダ
クト６ｂおよび空気ダクト６ｃからトライアングルギャ
ップ６ｄへの下流部では台形ブロック６ｅが形成されて
いる。空気の流動がエアーダクト６ａおよびエアーダク
ト６ｂから空気通路６に供給されると、トライアングル
ギャプ６ｄおよび台形ブロック６ｅの機能のためマイク
ロチャンネルの内部の微量流体は温度感知部９から緩衝
部７に流動される。空気の流動がエアーダクト６ｂおよ
びエアー６ｃから空気通路６に供給されると、空気の流
動の圧力によりマイクロチャンネルの内部の微量流体は
緩衝部７から温度感知部９に流動される。空気の流動が
エアーダクト６ａおよびエアー６ｃから空気通路６に供
給されると、マイクロチャンネルの内部の微量流体は移
動されない。二重周波数タイマーにより電磁バルブは調
節され、空気ノズル４ａ、空気ノズル４ｂ、空気ノズル
４ｃは所定の組み合わせおよび所定の回数で開閉され
る。このため、マイクロチャンネルの内部の微量流体は
所定の回数でマイクロチャンネルの内部を前後に流動さ
れる。
【００１７】空気作動の微量流体流動装置によりマイク
ロチャンネルの内部の微量流体の流動方向は比較的速い
速度で変えられる。同様の機能を有する微量流体流動装
置が使用される。ヒーティングコイル１３はプラチナ
（Ｐｔ）と適した物質の合金で形成されている。さら
に、直接あるいは非直接のヒーティングコイルが使用さ
れる。クーリング装置は反応物質の冷却に使用される。
温度センサー１１および温度センサー１２は様々な温度
を感知できる装置である。一般に、プラチナが最適な物
質であるが、温度感知機能を有するその他の物質も使用
される。リモート温度感知装置が反応物質の温度の計測
に使用される。
ロチャンネルの内部の微量流体の流動方向は比較的速い
速度で変えられる。同様の機能を有する微量流体流動装
置が使用される。ヒーティングコイル１３はプラチナ
（Ｐｔ）と適した物質の合金で形成されている。さら
に、直接あるいは非直接のヒーティングコイルが使用さ
れる。クーリング装置は反応物質の冷却に使用される。
温度センサー１１および温度センサー１２は様々な温度
を感知できる装置である。一般に、プラチナが最適な物
質であるが、温度感知機能を有するその他の物質も使用
される。リモート温度感知装置が反応物質の温度の計測
に使用される。
【００１８】使用されるとき、所定の量の反応物質が、
反応物質注入口１０からマイクロチップ５のマイクロチ
ャンネル１９に投入される。反応物質はマイクロチャン
ネル９の温度感知部９およびヒーティング部８に満たさ
れ、マイクロチャンネル９の緩衝部７には何も存在しな
い。
反応物質注入口１０からマイクロチップ５のマイクロチ
ャンネル１９に投入される。反応物質はマイクロチャン
ネル９の温度感知部９およびヒーティング部８に満たさ
れ、マイクロチャンネル９の緩衝部７には何も存在しな
い。
【００１９】エアーコンプレッサー１が作動され、空気
の流動がエアーコンプレッサー１から電磁バルブ３、空
気流動ノズル４ａ、空気流動ノズル４ｂおよび空気流動
ノズル４ｃを介して空気通路６に供給される。電磁バル
ブ３の作動が調節されるよう二重周波数タイマー２が調
節される。空気流動ノズル４ａ、空気流動ノズル４ｂお
よび空気流動ノズル４ｃは所定の回数の下記の組み合わ
せで使用される。
の流動がエアーコンプレッサー１から電磁バルブ３、空
気流動ノズル４ａ、空気流動ノズル４ｂおよび空気流動
ノズル４ｃを介して空気通路６に供給される。電磁バル
ブ３の作動が調節されるよう二重周波数タイマー２が調
節される。空気流動ノズル４ａ、空気流動ノズル４ｂお
よび空気流動ノズル４ｃは所定の回数の下記の組み合わ
せで使用される。
【００２０】組み合わせＡ：空気流動ノズル４ａおよび
空気流動ノズル４ｂが開かれ、空気流動ノズル４ｃは閉
じられる。反応物質は、空気通路６に流入される２個の
空気流動によりマイクロチャンネルに吸入され、マイク
ロチャンネルのヒーティング部８および緩衝部７に充填
される。
空気流動ノズル４ｂが開かれ、空気流動ノズル４ｃは閉
じられる。反応物質は、空気通路６に流入される２個の
空気流動によりマイクロチャンネルに吸入され、マイク
ロチャンネルのヒーティング部８および緩衝部７に充填
される。
【００２１】組み合わせＢ：空気流動ノズル４ａが閉じ
られ、空気流動ノズル４ｂおよび空気流動ノズル４ｃが
開かれる。反応物質は、空気通路６に流入される２個の
空気流動によりマイクロチャンネルの内部に押し出さ
れ、マイクロチャンネルの温度感知部９およびヒーティ
ング部８に充填される。 装置により組み合わせＡと組み合わせＢとが転換され、
反応物質はマイクロチャンネルの内部を前後に移動され
る。ヒーティング部は常に反応物質で満たされている。
られ、空気流動ノズル４ｂおよび空気流動ノズル４ｃが
開かれる。反応物質は、空気通路６に流入される２個の
空気流動によりマイクロチャンネルの内部に押し出さ
れ、マイクロチャンネルの温度感知部９およびヒーティ
ング部８に充填される。 装置により組み合わせＡと組み合わせＢとが転換され、
反応物質はマイクロチャンネルの内部を前後に移動され
る。ヒーティング部は常に反応物質で満たされている。
【００２２】ヒーティングコイル１３に反応物質が流動
されているとき、反応物質の移動の回数の熱エネルギー
が反応物質に伝導される。このため、反応物質の移動の
回数が調節されることにより容易に反応物質の温度は調
節される。
されているとき、反応物質の移動の回数の熱エネルギー
が反応物質に伝導される。このため、反応物質の移動の
回数が調節されることにより容易に反応物質の温度は調
節される。
【００２３】チップは１５×３０×１ｍｍである。チッ
プには断面が３００×３００μｍであるマイクロチャン
ネルが形成されている。流体はマイクロチャンネルで前
後に流動され、温度が計測される。
プには断面が３００×３００μｍであるマイクロチャン
ネルが形成されている。流体はマイクロチャンネルで前
後に流動され、温度が計測される。
【００２４】温度センサー１１がヒーティングコイル１
３に隣接されている。ヒーティングコイル１３の温度は
温度センサー１１で計測される。入力されると、ヒーテ
ィングコイル１３の温度は約５３℃に維持される。温度
センサー１２は、ヒーティングコイル１１による干渉を
避けるためヒーティング部８に設置されない。反応物質
は絶えず温度センサー１２を流動する。反応物質の温度
は温度センサー１２で計測される。反応物質の温度は５
３℃に上昇すると、１から５Ｈｚの反応物質の流動回数
の調節により５０．５９℃から５３．６℃に調節され
る。流動回数がより多いとき、反応物質の温度はより高
くなる。
３に隣接されている。ヒーティングコイル１３の温度は
温度センサー１１で計測される。入力されると、ヒーテ
ィングコイル１３の温度は約５３℃に維持される。温度
センサー１２は、ヒーティングコイル１１による干渉を
避けるためヒーティング部８に設置されない。反応物質
は絶えず温度センサー１２を流動する。反応物質の温度
は温度センサー１２で計測される。反応物質の温度は５
３℃に上昇すると、１から５Ｈｚの反応物質の流動回数
の調節により５０．５９℃から５３．６℃に調節され
る。流動回数がより多いとき、反応物質の温度はより高
くなる。
【００２５】本実施例は、システムの温度を調節するた
めＰＣＲシステムに使用され、調節し易く、急速で正確
な反応物質の温度調節が可能である。反応物質はマイク
ロチャンネルの内部を絶えず前後に移動しているため、
反応物質がヒーティングコイルにより加熱されると、流
体の温度および成分の勾配は一定に維持される。
めＰＣＲシステムに使用され、調節し易く、急速で正確
な反応物質の温度調節が可能である。反応物質はマイク
ロチャンネルの内部を絶えず前後に移動しているため、
反応物質がヒーティングコイルにより加熱されると、流
体の温度および成分の勾配は一定に維持される。
【００２６】空気作動の微量流体流動装置が使用される
とき、空気作用の時間は１０マイクロ秒以下である。微
量流体の流動の回数は約１００Ｈｚである。高度なマイ
クロヒーティングコイルによりＰＣＲの行程が厳密に行
われる。
とき、空気作用の時間は１０マイクロ秒以下である。微
量流体の流動の回数は約１００Ｈｚである。高度なマイ
クロヒーティングコイルによりＰＣＲの行程が厳密に行
われる。
【図１】本発明の一実施例による流体温度調節装置を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】本発明の一実施例による流体温度調節装置の流
体の温度と流体の前後流動の回数の関係を示す表であ
る。
体の温度と流体の前後流動の回数の関係を示す表であ
る。
１ エアーコンプレッサー ２ 二重周波数タイマー ３ 電磁波バルブ ４ａ 空気流通ノズル ４ｂ 空気流通ノズル ４ｃ 空気流通ノズル ６ 空気通路 ６ａ エアーダクト ６ｂ エアーダクト ６ｃ エアーダクト ６ｄ トライアングルギャップ ６ｅ 台形ブロック ７ 緩衝部 ８ ヒーティング部 ９ 温度感知部 １０ 反応物質注入口 １１ 温度センサー １２ 温度センサー １３ ヒーティングコイル
Claims (5)
- 【請求項１】 微量流体が内部を流動するマイクロチャ
ンネルと、 前記微量流体を所定の回数で前後に流動させる流体流動
手段と、 前記マイクロチャンネルに隣接され、熱エネルギーを前
記微量流体に供給する１個以上のヒーティングコイルと
を備え、 前記微量流体の温度が前記微量流体の前後流動の回数に
より調節されることを特徴とする流体温度調節装置。 - 【請求項２】 前記流体流動手段は、安定して空気を供
給する空気流動供給手段であるエアーコンプレッサー
と、個別に空気流動を供給する３個以上の空気流動ノズ
ルと、二重周波数タイマーと、前記二重周波数タイマー
で調節され、所定の回数で前記空気流動ノズルの開閉を
調節する電磁バルブと、前記マイクロチャンネルの内部
の前記微量流体を流動させる空気作用手段とを備え、 前記エアーコンプレッサーから供給される空気流動が前
記空気流動ノズルを介して前記空気作用手段に供給され
ることを特徴とする請求項１記載の流体温度調節装置。 - 【請求項３】 前記空気作用手段は、前記空気流動ノズ
ルを介して供給される空気流動が流動する空気通路と、
前記空気通路および前記マイクロチャンネルと接続され
ているトライアングルギャップと、前記トライアングル
ギャップの下流部に形成され、前記空気通路に空気の循
環を発生させる台形ブロックとを備え、 １個以上の前記空気流動ノズルが前記台形ブロックに空
気流動を供給することを特徴とする請求項２記載の流体
温度調節装置。 - 【請求項４】 前記ヒーティングコイルは、前記マイク
ロチャンネルの底部に設置されていることを特徴とする
請求項１記載の流体温度調節装置。 - 【請求項５】 マイクロ温度センサーをさらに備え、前
記マイクロ温度センサーは、前記マイクロチャンネルの
底部に設置されていることを特徴とする請求項１記載の
流体温度調節装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/689,895 US6534009B1 (en) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Method and apparatus for frequency thermal control |
| TW089122386A TW451052B (en) | 2000-10-13 | 2000-10-24 | Method and device for frequency-type temperature control of micro liquid |
| JP2000348120A JP4112796B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-11-15 | 流体温度調節装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/689,895 US6534009B1 (en) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | Method and apparatus for frequency thermal control |
| TW089122386A TW451052B (en) | 2000-10-13 | 2000-10-24 | Method and device for frequency-type temperature control of micro liquid |
| JP2000348120A JP4112796B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-11-15 | 流体温度調節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142749A true JP2002142749A (ja) | 2002-05-21 |
| JP4112796B2 JP4112796B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=27345194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348120A Expired - Fee Related JP4112796B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-11-15 | 流体温度調節装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6534009B1 (ja) |
| JP (1) | JP4112796B2 (ja) |
| TW (1) | TW451052B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029241A1 (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電磁誘導加熱による核酸の増幅方法並びにそれに用いる反応容器及び反応装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW499392B (en) * | 2001-05-11 | 2002-08-21 | Nat Cheng Kung Unversity | Pneumatic microfluidic driving system and method thereof |
| KR100459896B1 (ko) * | 2002-03-06 | 2004-12-04 | 삼성전자주식회사 | Ｐｃｒ 칩을 구동하기 위한 온도 제어 방법 및 그 장치 |
| US7587144B2 (en) | 2004-01-12 | 2009-09-08 | Oewaves, Inc. | Tunable radio frequency and microwave photonic filters |
| US7618811B2 (en) * | 2004-02-24 | 2009-11-17 | Thermal Gradient | Thermal cycling device |
| US8043849B2 (en) * | 2004-02-24 | 2011-10-25 | Thermal Gradient | Thermal cycling device |
| EP2145682A1 (de) * | 2008-07-18 | 2010-01-20 | Roche Diagnostics GmbH | Testelement zur Analyse einer Körperflüssigkeitsprobe auf einen darin enthaltenen Analyten, Analysesystem und Verfahren zur Steuerung der Bewegung einer in einem Kanal eines Testelements enthaltenen Flüssigkeit |
| EP2437887B1 (en) | 2009-06-04 | 2016-05-11 | Lockheed Martin Corporation | Multiple-sample microfluidic chip for dna analysis |
| US8961764B2 (en) | 2010-10-15 | 2015-02-24 | Lockheed Martin Corporation | Micro fluidic optic design |
| US9322054B2 (en) | 2012-02-22 | 2016-04-26 | Lockheed Martin Corporation | Microfluidic cartridge |
| CN102899238A (zh) * | 2012-07-19 | 2013-01-30 | 凯晶生物科技(苏州)有限公司 | 连续流pcr与毛细管电泳功能集成的微流控芯片装置 |
| EP2971031B1 (en) * | 2013-03-15 | 2019-05-29 | Drummond Scientific Company | Apparatus for rapidly and cyclically heating and cooling a fluid sample during pcr testing |
| US9399216B2 (en) * | 2013-12-30 | 2016-07-26 | General Electric Company | Fluid transport in microfluidic applications with sensors for detecting fluid presence and pressure |
| CN110560568B (zh) | 2019-09-25 | 2020-09-11 | 温州崎芳新能源有限公司 | 一种冲裁模具 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69429038T2 (de) * | 1993-07-28 | 2002-03-21 | Pe Corporation (Ny), Norwalk | Vorrichtung und Verfahren zur Nukleinsäurevervielfältigung |
| US5504011A (en) * | 1994-10-21 | 1996-04-02 | International Technidyne Corporation | Portable test apparatus and associated method of performing a blood coagulation test |
| US5736314A (en) * | 1995-11-16 | 1998-04-07 | Microfab Technologies, Inc. | Inline thermo-cycler |
| US6068751A (en) * | 1995-12-18 | 2000-05-30 | Neukermans; Armand P. | Microfluidic valve and integrated microfluidic system |
| EP0927265A4 (en) * | 1996-06-17 | 2000-07-12 | Trustees Of Board Of | THERMOCYCLING APPARATUS AND METHOD |
| US6235471B1 (en) * | 1997-04-04 | 2001-05-22 | Caliper Technologies Corp. | Closed-loop biochemical analyzers |
| US6174675B1 (en) * | 1997-11-25 | 2001-01-16 | Caliper Technologies Corp. | Electrical current for controlling fluid parameters in microchannels |
| US6192939B1 (en) * | 1999-07-01 | 2001-02-27 | Industrial Technology Research Institute | Apparatus and method for driving a microflow |
-
2000
- 2000-10-13 US US09/689,895 patent/US6534009B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-24 TW TW089122386A patent/TW451052B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-11-15 JP JP2000348120A patent/JP4112796B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004029241A1 (ja) * | 2002-09-24 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 電磁誘導加熱による核酸の増幅方法並びにそれに用いる反応容器及び反応装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW451052B (en) | 2001-08-21 |
| JP4112796B2 (ja) | 2008-07-02 |
| US6534009B1 (en) | 2003-03-18 |
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