JP2017079626A - 試料加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リッド体を開状態としたときにもヒーターに外部の物体が接触することが阻害される試料加熱装置の提供。【解決手段】 試料加熱装置は、測定試料が収容された試料容器が配置される加熱処理部が設けられた筺体と、当該筺体に開閉自在に取り付けられ、閉状態において前記試料容器の上面に対接する位置に前記測定試料を加熱するヒーターが設けられた、下方に開口するカップ状のリッド体とよりなり、前記リッド体の開閉機構が、当該リッド体の下方に開口する姿勢が維持された状態で前記リッド体を前記筺体の上面から離間するよう開状態とするものであり、前記リッド体の開状態において前記ヒーターに外部の物体が接触することを阻害する安全機構が設けられていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、試料加熱装置に関する。更に詳しくは、加熱機構を有する吸光度測定器などとして用いられる試料加熱装置に関する。

例えば親子鑑定、細菌やウイルスなどのＤＮＡの測定において、ＰＣＲ法（ポリメラーゼ連鎖反応）を行う装置が用いられる。ＰＣＲ法を行う装置においては、液体状の測定試料を一定の温度に加熱する、あるいは、周期的な温度パターンで繰り返し加熱する目的で、測定試料が収容されたＰＣＲチューブを加熱するヒーターが備えられている。
測定試料を加熱する場合、ＰＣＲチューブの例えば下部のみを加熱すると、測定試料中の水分が蒸発して当該ＰＣＲチューブ内の天井面に結露してしまい、その結果、測定試料中の目的物質の濃度が変化してしまう。
このような濃度の変化を防止するため、ＰＣＲチューブの上部および下部の両方を加熱することが行われている。

このような加熱処理を行う装置として、特許文献１には、ＰＣＲチューブを収納する測定部の蓋（リッド体）に上部ヒーター部材が内蔵されたサーマルサイクラーが開示されている。このサーマルサイクラーにおいて、上部ヒーター部材は、リッド体の裏面における、リッド体を閉状態としたときに当該上部ヒーター部材がＰＣＲチューブの上面に対接する位置に、露出して設けられている。

しかしながら、一般にサーマルサイクラーは研究者を主なユーザーとして実験を行う専門の作業者が相当の注意を払うことを前提に設計されており、上述のサーマルサイクラーにおいては、開状態とされたときにリッド体の裏面が作業者に対して開放される形となる構造とされている。従って、上部ヒーター部材を使用してＰＣＲチューブを加熱後にリッド体を開状態とすると、上部ヒーター部材がリッド体の裏面に露出した状態とされているために、誤って指などが触れて火傷等を負うおそれがある。

一方、近年、ライフサイエンス分野では、ポイントオブケア検査に用いることなどを目的に、加熱機構を有する吸光度測定器などの試料加熱装置についても、携帯可能なものとすることが求められている。
さらに、上記の目的に伴い、試料加熱装置の作業者が従来の研究者等の専門家とは限らなくなるため、試料加熱装置においては上部ヒーター部材に指などが触れないような安全性への配慮が求められている。

特表２０１２−５１７２２０号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、リッド体を開状態としたときにもヒーターに外部の物体が接触することが阻害される試料加熱装置を提供することを目的とする。

本発明の試料加熱装置は、測定試料が収容された試料容器が配置される加熱処理部が設けられた筺体と、
当該筺体に開閉自在に取り付けられ、閉状態において前記試料容器の上面に対接する位置に前記測定試料を加熱するヒーターが設けられた、下方に開口するカップ状のリッド体とよりなり、
前記リッド体の開閉機構が、当該リッド体の下方に開口する姿勢が維持された状態で前記リッド体を前記筺体の上面から離間するよう開状態とするものであり、
前記リッド体の開状態において前記ヒーターに外部の物体が接触することを阻害する安全機構が設けられていることを特徴とする。

本発明の試料加熱装置においては、前記安全機構は、前記リッド体の開状態において当該リッド体と前記筺体の上面との間隙を狭める接触防止部材によって構成されることが好ましい。

本発明の試料加熱装置は、リッド体の開状態においてヒーターに外部の物体が接触することを阻害する安全機構が設けられている。従って、ヒーターを使用して測定試料を加熱後にリッド体を開状態としてもヒーターに外部の物体が接触することが阻害されるので、誤って指などが触れて火傷を負うことが抑止される。

本発明の試料加熱装置の具体的な構成の一例におけるリッド体の開状態を、試料チューブが装着された状態で示す断面図である。 図１の試料加熱装置の、リッド体の閉状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の試料加熱装置の具体的な構成の一例におけるリッド体の開状態を、試料チューブが装着された状態で示す断面図、図２は、図１の試料加熱装置の、リッド体の閉状態を示す断面図である。
この試料加熱装置１０は、例えば測定試料における測定対象物質の濃度などを吸光度として測定するための可搬式の吸光度測定器として構成することができる。測定対象物質は、例えば大腸菌、タンパク質、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）によって増幅されて得られたＤＮＡや、色素などである。

試料加熱装置１０には、測定試料が収容された試料チューブＷが配置される加熱処理部２０が設けられた略直方体形の筺体１２と、当該筺体１２に開閉自在に取り付けられ、下方に開口するカップ状のリッド体１５とよりなる。

筺体１２内には、当該筺体１２における前方側（図１における左側）の領域に試料チューブＷが配置される加熱処理部２０が設けられると共に、当該筺体１２における後方側（図１における右側）の領域の上方に左右方向（図１における紙面に垂直な方向）に伸びるかまぼこ状に突出する状態に駆動用電池を収容する電池収容部１９が形成されている。また、筺体１２の下面（図１における下面）には筺体１２を水平な支持面上に支持する支持脚１７が設けられている。

加熱処理部２０には、測定試料が装填された試料チューブＷが挿入される、上方に開口する試料チューブ受容穴２９が形成されたチューブ支持体２５が配置されている。
試料チューブ受容穴２９は、底部に向かって小径となる上下方向（図１において上下方向）に伸びるテーパ状の穴である。
試料チューブ受容穴２９は、ＰＣＲチューブ、または、試料チューブ、例えば１．５ｍＬの試料チューブ若しくは２．０ｍＬの試料チューブに対応する形状および大きさとすることができる。

チューブ支持体２５を形成する材料としては、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂若しくはアルミニウムなどの金属、ポリカーボネートなどの樹脂を用いることができる。

加熱処理部２０において、試料チューブ受容穴２９は、複数、例えば４本または８本形成されている。
従って、本発明の試料加熱装置１０においては、例えば４本または８本の試料チューブＷを一括して加熱処理することができる。

加熱処理部２０には、試料チューブＷ内の測定試料を、一定の温度に加熱する、あるいは、周期的な温度パターンで繰り返し加熱する加熱機構が備えられている。

加熱処理部２０の加熱機構は、上部ヒーター部材２２および下部ヒーター部材２３を有し、試料チューブＷを上下から加熱するものとされる。具体的には、上部ヒーター部材２２は、リッド体１５の内部に下方に露出するよう設けられ、当該リッド体１５が閉状態とされることにより試料チューブＷの上面に押下ピン（図示せず）により断熱樹脂製の押圧ブロック２８を介して押圧されてその上面に対接するよう配置されるものである。また、下部ヒーター部材２３は、試料チューブ受容穴２９の下部に近接するようチューブ支持体２５の下部に配置されたものである。

上部ヒーター部材２２は、ポリイミドフィルム中にステンレス製の抵抗線によるパターンが貼り付けられてなるシート状ヒーター２２ａと、当該シート状ヒーター２２ａの裏面に積層された、シート状ヒーター２２ａからの熱を均質に試料チューブＷに伝熱するためのアルミニウム板２２ｂとからなる。
下部ヒーター部材２３としては、ポリイミドフィルム中にステンレス製の抵抗線によるパターンが貼り付けられてなるシート状ヒーターを用いることができる。

上部ヒーター部材２２および下部ヒーター部材２３は、各々独立して温度状態を制御することができる。各々のヒーターの設定温度は、室温〜１５０℃とすることができる。
上部ヒーター部材２２および下部ヒーター部材２３による加熱温度としては、試料チューブＷの天井面における結露を防止する観点から、上部ヒーター部材２２による温度が下部ヒーター部材２３による温度よりも高いことが好ましい。

加熱処理部２０には、加熱された試料チューブＷなどを循環冷却風によって急速に冷却する冷却用ファンが設けられていることが好ましい。

リッド体１５は、閉状態においてチューブ支持体２５の試料チューブ受容穴２９の開口を塞ぎ、開状態において試料チューブ受容穴２９の開口を露出させるものである。

リッド体１５の開閉機構は、当該リッド体１５を、下方に開口する姿勢が維持されたまま、前方下側（図１において左方下側）の閉状態と、後方上側（図１において右方上側）の開状態との間を略円軌道で自在に移動するものである。
具体的には、リッド体１５は、当該リッド体１５の両側面に２本ずつ、合計４本の長さの同じリンクバー３１を備えたリンク機構を介して筺体１２に取り付けられている。各リンクバー３１の基端部（筺体１２側の端部）は、筺体１２の上面から鉛直上方に向かって突出する突起板３３に枢支軸を介して揺動自在に取り付けられており、各リンクバー３１の先端部（リッド体１５側の端部）は、リッド体１５の頂部の下面から鉛直下方に向かって突出する突起板３５に枢支軸を介して揺動自在に取り付けられている。リッド体１５の同側面側に配置された２本のリンクバー３１の間には、バネ３８がリッド体１５の閉状態において伸長される状態に懸架されており、リッド体１５が半開きの状態に維持されることを抑止している。
リッド体１５の閉状態においては、上部ヒーター部材２２が試料チューブＷの上面に押圧されてその上面に対接されると共に、開口端面が筺体１２の上面に対接される。一方、リッド体１５の完全な開状態においては、上方からの平面視において試料チューブ受容穴２９または試料チューブ受容穴２９に挿入された試料チューブＷの全てが見える状態に、リッド体１５が筺体１２の電池収容部１９の上方に位置する。リッド体１５においては閉状態、開状態および開閉動作状態のいずれにおいても、常に下方に開口する姿勢が維持されている。
なお、図１および図２において、１３はリッド体１５の閉状態を確実に維持するためのバックルである。

そして、この試料加熱装置１０には、リッド体１５の開状態において上部ヒーター部材２２に外部の物体が接触することを阻害する安全機構が設けられている。
安全機構は、具体的には、リッド体１５の開状態において当該リッド体１５と筺体１２の上面との間隙を狭める板状の接触防止部材３０によって構成されている。また、電池収容部１９によっても構成されている。

接触防止部材３０は、筺体１２の上面から、開状態のリッド体１５の前方側（図１において左側）の開口端面に近接する位置まで、上下方向に伸びる状態に形成されている。
開状態のリッド体１５の前方側の開口端面と接触防止部材３０との離間距離ｄは、１２ｍｍ以下とされることが好ましい。これにより、指などの径１２ｍｍより大きい物体が上部ヒーター部材２２に接近することを防止することができる。
接触防止部材３０は、リッド体１５の閉状態において当該リッド体１５内部に収容されるよう設けられることが好ましい。
接触防止部材３０を構成する材料としては、例えばアルミニウム板、ポリカーボネート板などを用いることができる。

接触防止部材３０は、自然冷却、若しくは、筺体１２にあけられたスリット、具体的にはチューブ支持体２５と筺体１２との隙間からの冷却風により冷却される構成とされていてもよい。

また、開状態のリッド体１５の後方側の開口端面と電池収容部１９の上面との離間距離は、１２ｍｍ以下とされることが好ましい。

試料加熱装置１０の各部の寸法の一例を挙げると、筺体１２は、横幅（図１における紙面と垂直な方向の長さ）が２８０ｍｍ、縦幅（図１における左右方向の長さ）が１５０ｍｍ、高さ（図１における上下方向の長さ）が１１５ｍｍ、重さが１５００ｇである。また、リッド体１５は、横幅（図１における紙面と垂直な方向の長さ）が１３０ｍｍ、縦幅（図１における左右方向の長さ）が８０ｍｍ、高さ（図１における上下方向の長さ）が３０ｍｍである。接触防止部材３０は、高さ（図１における上下方向の長さ）が１．５〜２．０ｍｍ、横幅（図１における紙面と垂直な方向の長さ）が１２０ｍｍ、厚み（図１における左右方向の長さ）が３ｍｍ以下である。

試料加熱装置１０においては、まず、リッド体１５が開状態とされた状態において試料チューブ受容穴２９に試料チューブＷを挿入し、次いで、リッド体１５を閉状態としてバックル１３を係止することにより上部ヒーター部材２２が試料チューブＷの上面に対接される。この状態において適宜の加熱処理を行った後、バックル１３を開け、リッド体１５を後方上側の電池収容部１９の上方に略円軌道で筺体１２の上面から離間するよう移動させて開状態とさせる。このリッド体１５の開状態においては、リッド体１５の開口端面と、筺体１２の上面との間に空間が形成され、上部ヒーター部材２２が下方に露出するが、リッド体１５の前方側の開口端面と筺体１２の上面との間が接触防止部材３０によって塞がれると共に、リッド体１５の後方側（図１において右側）の開口端面と筺体１２の上面との間が当該筺体１２の上面から上方に突出した電池収容部１９によって塞がれる。この状態において安全に試料チューブＷを抜くことができる。

以上の試料加熱装置１０は、リッド体１５の開状態において上部ヒーター部材２２に外部の物体が接触することを阻害する接触防止部材３０が設けられている。従って、上部ヒーター部材２２を使用して測定試料を加熱後にリッド体１５を開状態としても作業者が操作を行う作業空間への上部ヒーター部材２２の露出が小さく抑制されるので、上部ヒーター部材２２に指などの外部の物体が接触することが阻害され、その結果、誤って指が触れて火傷を負うことが抑止される。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、接触防止部材３０は、リッド体１５を開状態とする動作に伴って筺体１２から起立する構成のものであってもよい。

また、本発明の試料加熱装置は、互いに独立して動作される２つの加熱処理部が１つの筺体に共通して設けられた構成のものとされていてもよい。この場合、２つの加熱処理部は例えばリッド体の開閉方向と垂直な方向（図１において紙面と垂直な方向）に離間して設けられ、２つの加熱処理部に対して各々リッド体が配置されると共に各々安全機構が備えられる。このような試料加熱装置においては、一方の加熱処理部を加熱処理のみを行う前処理部とし、他方の加熱処理部を加熱処理および一定の温度条件で吸光度測定などの光学測定処理を行う光学測定部として構成することができる。
このような試料加熱装置において、前処理部の上部ヒーター部材の加熱温度は例えば１２０℃、下部ヒーター部材の加熱温度は例えば９８℃とされ、光学測定部の上部ヒーター部材の加熱温度は例えば８０℃、下部ヒーター部材の加熱温度は例えば６３℃とされる。

１０ 試料加熱装置
１２ 筺体
１３ バックル
１５ リッド体
１７ 支持脚
１９ 電池収容部
２０ 加熱処理部
２２ 上部ヒーター部材
２２ａ シート状ヒーター
２２ｂ アルミニウム板
２３ 下部ヒーター部材
２５ チューブ支持体
２８ 押圧ブロック
２９ 試料チューブ受容穴
３０ 接触防止部材
３１ リンクバー
３３ 突起板
３５ 突起板
３８ バネ
Ｗ 試料チューブ

Claims (2)

1. 測定試料が収容された試料容器が配置される加熱処理部が設けられた筺体と、
   当該筺体に開閉自在に取り付けられ、閉状態において前記試料容器の上面に対接する位置に前記測定試料を加熱するヒーターが設けられた、下方に開口するカップ状のリッド体とよりなり、
   前記リッド体の開閉機構が、当該リッド体の下方に開口する姿勢が維持された状態で前記リッド体を前記筺体の上面から離間するよう開状態とするものであり、
   前記リッド体の開状態において前記ヒーターに外部の物体が接触することを阻害する安全機構が設けられていることを特徴とする試料加熱装置。
2. 前記安全機構は、前記リッド体の開状態において当該リッド体と前記筺体の上面との間隙を狭める接触防止部材によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の試料加熱装置。
   

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