JP2005257552A - 創薬研究用温調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】創薬研究の分野において要求される冷凍状態で保管・管理される試料を迅速且つ均一に加熱・保温及び／または冷却・保冷することが可能な温調装置を提供する。
【解決手段】容器１６に収容された複数の試料を加熱・保温及び／または冷却・保冷する創薬研究用温調装置であって、容器を縦列保持する少なくとも１つのカートリッジ１８と、これらカートリッジを回転軸２０を中心に旋回駆動するモータと、カートリッジの旋回空間を外界と遮蔽する筐体２２と、この筐体に設けられ、カートリッジの出し入れをする開閉可能な入出庫口１４と、温調装置内に外界の空気を取り込むための送風ファンと、温調装置内の空気を外界に排出する圧力開口部を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、新薬の開発等に使用される冷凍保管倉庫に関するものであり、さらに詳しくは、例えば、薬品や化合物等の試料を封入し、冷凍状態で収容されたプレートやマイクロチューブなどの複数の容器を加熱解凍・保温及び／または冷却冷凍・保冷する創薬研究用温調装置に関するものである。

従来、創薬研究の分野においては、薬剤や化合物等の試料が封入されたプレートやマイクロチューブなどの複数の容器を移動棚などに保管・管理していた。そして、試料を長期間安定した状態で保管・管理するために容器を冷凍状態としておき、試料の使用時に解凍して使用することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。

近年、創薬研究の分野において、化合物を自在に組み合わせて、多種類の化合物群（ライブラリー）を効率的に合成することにより新薬発見の可能性を上げるコンビナトリアル・ケミストリーと呼ばれる新しい技術が注目されており、その技術の実用化にあたっては、数十万から数百万種にも及ぶ多種類のワークを高度に制御された低温環境下で保管・管理するとともに、所望の試料を素早く解凍することが要求されている。
特開２００３−２８９８４８号公報

ところが、従来の移動棚などに保管・管理していた方法では、冷凍状態で保管された試料を解凍するために、容器ごと試料を湯煎に浸したり、恒温槽に搬入する等の手段を用いていたため、次のような課題を有していた。

湯煎を用いて試料を解凍するためには、湯煎の温湯が容器内の試料に侵入することを防ぐために、プレートやマイクロチューブ等からなる容器の密閉を十分に行う必要があり、試料の分注・抽出等の作業性低下の原因となっていた。さらに、冷凍状態で保管された試料を繰り返し解凍するので、湯煎の温度は高めに設定する必要があり、その結果、湯煎の高い温度により、解凍中に試料を温め過ぎて試料の品質を損ねるという問題があった。

また、恒温槽を用いて試料を封入した複数の容器を解凍する際には、容器の周縁部に収納された試料と容器の中央部に収納された試料とでは、解凍効率が大きく異なるため、各容器毎に解凍ムラが発生する原因となっていた。さらに、放熱効率を高めるために、ファンを用いて強制送風を行う解凍装置も知られているが、ファンに近い場所と、ファンから離れた場所とで、空気の流れ方が異なるため、各容器の温度を完全に均一にすることは困難であった。

そこで、本発明の目的は、創薬研究の分野において要求される冷凍状態で保管・管理される試料を迅速且つ均一に解凍することが可能な温調装置を提供することにある。なお、本件発明における温調装置という用語は、冷凍状態にある試料を解凍するのみならず、試料を封入した複数の容器を所定の温度に調整するために、加熱・保温及び／又は冷却・保冷することが可能であるという意味で使用している。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、創薬研究用試料を封入した複数の容器を加熱・保冷及び／又は冷却・保冷する創薬研究用温調装置であって、容器を縦列保持する少なくとも１つのカートリッジと、これらカートリッジを回転軸を中心に旋回駆動するモータと、カートリッジの旋回空間を外界と遮蔽する筐体と、この筐体に設けられ、カートリッジの出し入れをする開閉可能な入出庫口と、温調装置内に外界の空気を取り込むための送風ファンと、外界から取り込んだ空気を温めるための加熱ヒータ及び／または冷やすための冷却コイルと、温調装置内の空気を外界に排出する圧力開口部を有している。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した創薬研究用温調装置の構成に加えて、温調装置内のカートリッジの回転方向と、送風ファン及び圧力開口部により創出される温調装置内の空気の移動方向とが相対する構成を有することにより、上記の目的を更に達成するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載した創薬研究用温調装置の構成に加えて、温度センサにより筐体内の温度を常時検知することによって、モータの回転速度、送風ファンの回転速度、加熱ヒータ及び／または冷却コイルの温度をフィードバック制御することによって、きわめて精緻な温度制御、空調管理及び解凍処理時間もしくは冷凍時間の短縮等を実現し、試料の品質低下を防ぎ、創薬研究分野におけるより高度なニーズに対応するものである。

請求項１に係る発明によれば、容器を縦列保持する少なくとも１つのカートリッジと、これらカートリッジを回転軸を中心に旋回駆動するモータと、カートリッジの旋回空間を外界と遮蔽する筐体と、この筐体に設けられ、カートリッジの出し入れをする開閉可能な入出庫口と、温調装置内に外界の空気を取り込むための送風ファンと、外界から取り込んだ空気を温めるための加熱ヒータ及び／または冷やすための冷却コイルと、温調装置内の空気を外界に排出する圧力開口部を有する構成にしたことによって、カートリッジの旋回運動によって各容器が受ける気流と、送風ファンと圧力開口部によって創出される強制気流との相乗作用が生じ、各容器に収容された試料の加熱及び／または冷却効果が著しく向上する。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載した温調装置の構成に加えて、温調装置内のカートリッジの回転方向と、送風ファン及び圧力開口部により創出される温調装置内の空気の移動方向とを相対させているため、カートリッジの旋回運動によって各容器が受ける気流と、送風ファンと圧力開口部によって創出される強制気流とによる相乗作用が高められ、各容器に収容された試料の加熱及び／または冷却効果が一層向上する。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２に記載した温調装置の構成に加えて、温度センサにより筐体内の温度を常時検知することによって、モータの回転速度、送風ファンの回転速度、加熱ヒータ及び／または冷却コイルの温度をフィードバック制御することによって、きわめて精緻な温度制御、空調管理が可能であると共に、試料の品質低下を防ぎ、解凍処理時間及び／または冷凍処理時間が大幅に短縮される。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、本発明による温調装置を用いて構成した創薬研究用温調装置の概略斜視図である。この図では温調装置１０の内部構成を明示するため、入出庫口１４に設けられた開閉扉１２を開放した状態を示している。図２は、図１に示した創薬研究用温調装置の切断線２−２における上面図を示している。また、図３は、本発明による温調装置を用いて、試料の精緻な温度制御、空調管理を行う際の概念図を示している。

図１に示した温調装置１０は、容器１６に収容された複数の試料を加熱・保冷及び／または冷却・保冷する温調装置である。この実施例では、試料の冷凍保管を行う自動回転倉庫と共に使用される独立した温調装置について説明しているが、自動回転倉庫の入出庫口に一体的に組み込むことも可能である。

この温調装置１０は、容器１６を縦列保持する少なくとも１つのカートリッジ１８と、図示はされていないが、これらのカートリッジ１８を回転軸２０を中心に旋回駆動するモータＭと、カートリッジ１８の旋回空間を外界と遮蔽する筐体２２と、この筐体２２の正面側に設けられ、カートリッジ１８の出し入れをする開閉可能な開閉扉１２を有する入出庫口１４を有している。このカートリッジ１８は、回転軸２０に対して、脱着可能に設けられており、縦列保持された複数の容器１６を、入出庫口１４からカートリッジ１８単位で出し入れ可能になっている。本実施例においては、回転軸２０に対して、９０度間隔で４つのカートリッジ１８を設けているが、個数については、特に限定されることはなく、用途等に応じて、１つあるいは複数のカートリッジを設けることも可能である。また、カートリッジ１８を回転軸２０に対して、脱着可能に設けることに代えて、回転軸２０によって軸支された回転テーブルにカートリッジを固設し、カートリッジに保持された容器を個別に出し入れする構造とすることも可能である。

また、図２に示すように、筐体２２の背面側壁２２ｂには、温調装置内に外界の空気を取り込むための送風ファン２４と、外界から取り込む空気を温めるための加熱ヒータ３０及び／または冷やすための冷却コイル３０’と、温調装置内の空気を外界に排出する圧力開口部２６が装着されている。そして、送風ファン２４により、筐体２２内に取り入れられた外界の空気は、カートリッジ１８に縦列保持された容器１６の隙間を通過し、その一部が半円弧を描いている筐体２２の正面側壁２２ａ、開閉扉１２及び背面側壁２２ｂに沿って筐体内を流動するとともに、圧力開口部２６から外界に排出される。圧力開口部２６から外界に排出された空気の大半は、背面側壁２２ｂとフィルタ２５が設置された背面外壁２２ｃとの間に形成された空間を通って、送風ファン２４により、再び筐体内に取り込まれる。この時、圧力開口部２６から外界に排出された空気の一部はフィルタ２５ａを介して温調装置の外へと放出されると共に、送風ファン２４によりフィルタ２５ｂを介して、温調装置外の空気が筐体内に取り込まれる。このようにして温調装置内を循環する気流が生成され、凍結状態で容器１６に収容されている試料は、流動する空気から熱を取り入れる。もしくは、流動する空気に熱を放出する。この実施例においては、温調装置内の空気を外界に排出する構成要素を開口している圧力開口部としたが、別途ファンを設けて、強制的に排出する排出ファンとすることも可能である。

更に、本実施例による温調装置１０は、送風ファン２４及び圧力開口部２６により創出された筐体内の空気の移動方向（図２において白抜き矢印で示した方向）と、カートリッジ１８の旋回方向（図２において単線矢印で示した方向）とが相対するようにしているため、試料を封入した容器にムラなく均一に大量の空気が供給される。したがって、容器の中央部に収容された試料と容器の周縁部に収容された試料とが、ほぼ同一の効率で加熱及び／または冷却される。

次に、本発明による温調装置を用いて、創薬用試料を封入した容器に対して、精緻な温度制御、空調管理を行う際の装置構成について、図３に示した概念図に基づき説明する。なお、図３に示した構成要素のうち、図１及び図２に示した構成要素と共通するものについては、同じ符号を付している。図３に符号Ｍを付した要素は、回転軸２０に直結又はギヤ等の変速機構を介して駆動軸を連結したモータを示している。

また、符号２８を付した要素は、温度センサであって、筐体内の温度を常時検知している。更に、符号３０もしくは符号３０’を付した要素は、加熱ヒータもしくは冷却コイルであり、送風ファン２４により筐体内に取り入れる空気の温度を加熱もしくは冷却し、解凍もしくは冷凍効率を高めている。モータＭの駆動電圧、温度センサ２８の出力信号、加熱ヒータ３０もしくは冷却コイル３０’の供給電圧、送風ファン２４の駆動電圧は全て制御回路３２に繋がれている。そして、この制御回路３２に繋がれている操作盤３４から所望の温度値を入力することにより、モータＭの回転速度、送風ファン２４の回転速度、加熱ヒータ３０もしくは冷却コイル３０’の供給電圧が決定され、温度センサ２８の出力信号に基づき温調装置内の温度がフィードバック制御される。さらに、取り出したい試料を操作盤３４から指示することによって、当該試料を収容した容器が保持されているカートリッジ１８が、温調装置の正面側、すなわち入出庫口側に来た状態で停止するように、モータＭの回転が制御される。

なお、本実施例においては、加熱ヒータ３０もしくは冷却コイル３０’は、温調装置の用途に応じて、どちらか一方を選択的に設置しているが、加熱ヒータと冷却コイルの両者を備えることにより、加熱・保温及び冷却・保冷のいずれにも対応可能な温調装置とすることも可能である。

本発明による創薬研究用温調装置の概略斜視図である。 図１に示した創薬研究用温調装置の切断線２−２における上面図である。 本発明による温調装置を用いて、温度制御を行う際の概念図である。

符号の説明

１０ ・・・ 温調装置
１２ ・・・ 開閉扉
１４ ・・・ 入出庫口
１６ ・・・ 容器
１８ ・・・ カートリッジ
２０ ・・・ 回転軸
２２ ・・・ 筐体
２４ ・・・ 送風ファン
２６ ・・・ 圧力開口部
２８ ・・・ 温度センサ
３０ ・・・ 加熱ヒータ
３０’ ・・・ 冷却コイル
３２ ・・・ 制御回路
３４ ・・・ 操作盤
Ｍ ・・・ モータ

Claims (3)

1. 創薬研究用試料を封入した容器を加熱・保温及び／または冷却・保冷する創薬研究用温調装置において、
   前記温調装置は、前記容器を縦列保持する少なくとも１つのカートリッジと、
   前記カートリッジを回転軸を中心に旋回駆動するモータと、
   前記カートリッジの旋回空間を外界と遮蔽する筐体と、
   前記筐体に設けられ、前記カートリッジの出し入れをする開閉可能な入出庫口と、
   前記温調装置内に前記外界の空気を取り込むための送風ファンと、
   前記外界から取り込んだ空気を温めるための加熱ヒータ及び／または冷やすための冷却コイルと、
   前記温調装置内の空気を前記外界に排出する圧力開口部を有していること
   を特徴とする創薬研究用温調装置。
2. 前記カートリッジの回転方向と、前記温調装置内の空気の移動方向とが相対すること
   を特徴とする請求項１に記載の創薬研究用温調装置。
3. 前記温調装置内に温度センサを具備し、前記温度センサにより前記筐体内の温度を常時検知することによって、前記モータの回転速度、前記送風ファンの回転速度、前記加熱ヒータ及び／または前記冷却コイルの温度をフィードバック制御すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の創薬研究用温調装置。
   

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