JP2023012360A - 試料格納装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料台の効率的な移動を実現可能な試料格納装置を提供する。【解決手段】試料台５、ヒートシンク７及びこれらの間に介在するペルチェ素子６を備える本体部２と、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てるように本体部２に連なり、平行方向に移動可能な面状部材３と、を有する試料格納装置１。【選択図】図２

Description

本開示は試料格納装置に関する。

試料台、ヒートシンク及びこれらの間に介在するペルチェ素子を有する試料格納装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような試料格納装置によれば、ペルチェ素子により、試料台の温度を調節することができる。

特許第６５１８２１０号公報

しかし、上記のような試料格納装置は試料台が固定されており、不便な場合があった。試料格納装置全体を移動可能に構成することも考えられるが、効率的でない。

そこで本開示の目的は、試料台の効率的な移動を実現可能な試料格納装置を提供することにある。

幾つかの実施形態に係る試料格納装置は、試料台、ヒートシンク及びこれらの間に介在するペルチェ素子を備える本体部と、前記試料台を含む空間と前記ヒートシンクを含む空間とを部分的に隔てるように前記本体部に連なり、平行方向に移動可能な面状部材と、を有する試料格納装置である。このような構成によれば、試料台を含む空間とヒートシンクを含む空間との間の熱の移動を面状部材によって抑制しながら面状部材とともに本体部を移動させることができるので、試料台の効率的な移動を実現することができる。なお、本開示において平行方向とは面状部材に平行な方向を意味し、面状部材が曲面部を有する場合、当該曲面部での平行方向は接線方向に相当する。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記面状部材の移動経路が垂直方向に曲がる曲がり部を有する試料格納装置である。このような構成によれば、試料格納装置の小型化を実現し易くすることができる。なお、本開示において垂直方向とは面状部材に垂直な方向を意味し、面状部材が曲面部を有する場合、当該曲面部での垂直方向は法線方向に相当する。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記試料台を含む前記空間と前記ヒートシンクを含む前記空間とを部分的に隔てる隔壁を有し、前記面状部材が前記隔壁に対して相対的に移動可能な試料格納装置である。このような構成によれば、試料台を含む空間とヒートシンクを含む空間との間の熱の移動を隔壁によってより一層抑制することができる。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記本体部を摺動可能に支持する摺動支持部を有する試料格納装置である。このような構成によれば、試料台の精密な移動を実現し易くすることができる。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記ヒートシンクを含む前記空間と前記試料台を含む前記空間から隔てられた外部空間とを連通させる通気部を有する試料格納装置である。このような構成によれば、通気部によってヒートシンクを含む空間と外部空間との間で熱交換することができるので、ペルチェ素子による試料台の温度調節を効率化することができる。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記通気部が、前記ヒートシンクを含む前記空間に前記隔壁を通して空気を吸入する吸気部と、前記ヒートシンクを含む前記空間から前記隔壁を通して空気を排出する排気部と、を有する試料格納装置である。このような構成によれば、試料格納装置の小型化を実現し易くすることができる。

一実施形態において、試料格納装置は、上記構成において、前記通気部が送風機を有する試料格納装置である。このような構成によれば、通気部による熱交換を送風機によって促進することができる。

本開示によれば、試料台の効率的な移動を実現可能な試料格納装置を提供することができる。

一実施形態に係る試料格納装置を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ矢視図である。

以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に例示説明する。

図１～３に示すように、本開示の一実施形態に係る試料格納装置１は、本体部２、面状部材３及び基部４を有する。本体部２は、試料台５、ペルチェ素子６、ヒートシンク７及び枠体８を有する。基部４は、第１隔壁９、第２隔壁１０、底板１１、案内部１２、摺動支持部１３、駆動機構１４及び通気部１５を有する。通気部１５は吸気部１５ａと排気部１５ｂを有する。吸気部１５ａと排気部１５ｂはそれぞれ送風機１６を有する。試料台５には試料容器１７が載置される。基部４は床面などの設置部に固定される。

試料容器１７は、試料を保持する容器であり、本実施形態では、試料を保持するためのウェル１７ａを有するウェルプレートである。ウェル１７ａは複数の凹部で構成される。試料は特に限定されず、細胞、核酸又はたんぱく質などを含む細胞内物質、細菌などの生物試料であってもよいし、生物試料に投与するためなどの薬剤などの非生物試料であってもよい。なお、試料容器１７はウェルプレートに限らない。

試料台５は、試料容器１７を載置し保持するための台である。また試料台５はペルチェ素子６の第１面６ａに熱的に接続する。したがって、試料容器１７は試料台５を介してペルチェ素子６の第１面６ａと熱交換可能である。試料台５はウェル１７ａを受け入れるウェル受容部５ａを有する。したがって、ウェル１７ａとペルチェ素子６の第１面６ａとの熱交換の効率が高められている。なお、試料台５はウェル受容部５ａを有さない構成であってもよい。

ペルチェ素子６は試料台５とヒートシンク７との間に介在する。ペルチェ素子６の第１面６ａの反対側の面である第２面６ｂは、ヒートシンク７に熱的に接続する。したがって、ペルチェ素子６の第２面６ｂはヒートシンク７と熱交換可能である。ペルチェ素子６は試料台５の底面とヒートシンク７の上面との間に配置される。なお、ペルチェ素子６の配置はこれに限らない。

ペルチェ素子６はコンピュータと電源を含むコントローラ１８に電気的に接続し、コントローラ１８からの電力供給によって試料台５、ひいては試料容器１７の温度を調節することができる。ペルチェ素子６に流す電流の向きにより、試料台５を冷却することも、加熱することもできる。第１面６ａによって試料台５を冷却する場合には、第２面６ｂによってヒートシンク７が加熱され、第１面６ａによって試料台５を加熱する場合には、第２面６ｂによってヒートシンク７が冷却される。

試料格納装置１は、試料容器１７を冷却する冷却装置として使用してもよいし、試料容器１７を加熱する加熱装置として使用してもよいし、プログラムされた温度サイクルで試料容器１７の温度を調節するＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction：ポリメラーゼ連鎖反応）装置として使用してもよい。

ヒートシンク７は、空気と熱交換するための部材である。ヒートシンク７は効率的な熱交換のためにフィン７ａを有する。フィン７ａは本実施形態では複数の板で形成されるが、これに限らず例えば複数の棒で形成してもよい。なお、ヒートシンク７はフィン７ａを有する構成に限らない。

枠体８は、開口部８ａを有する底壁８ｂと、底壁８ｂの外周縁から上方に延びる周壁８ｃと、を有する。周壁８ｃは試料台５を取り囲んでいる。試料台５の下面は底壁８ｂの上面に一体に取り付けられる。ヒートシンク７の上面は底壁８ｂの下面に一体に取り付けられる。試料台５とヒートシンク７は、底壁８ｂの開口部８ａを通して、ペルチェ素子６を介して熱的に接続する。

面状部材３は、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てるように本体部２に連なり、平行方向に移動可能である。より具体的に、面状部材３は鉛直方向であるＺ軸方向に垂直なＸ軸方向に移動可能である。なお、面状部材３は水平方向に移動可能な構成に限らない。

面状部材３は面状部材３の垂直方向に曲がる移動経路１９上を移動可能なベルトで形成される。なお、面状部材３はベルトに限らず例えば、直線状の移動経路１９上を移動可能な平板状部材で形成してもよい。

面状部材３はヒートシンク７を含む空間Ｓ２を取り囲む環状をなす。つまり面状部材３はＺ軸方向とＸ軸方向との両方に垂直なＹ軸方向に見て環状をなす。したがって、面状部材３の移動経路１９もＹ軸方向に見て環状をなす。なお、面状部材３は環状をなさない構成としてもよい。

基部４は、面状部材３の移動を案内する案内部１２を有する。案内部１２は４つのローラ１２ａを有する。面状部材３は４つのローラ１２ａに巻き掛けられ、Ｙ軸方向に見て４角形の移動経路１９上を循環する方向に移動可能である。つまり移動経路１９は面状部材３の垂直方向に曲がる４つの曲がり部１９ａを有する。ローラ１２ａは移動経路１９の４つの曲がり部１９ａの内側にそれぞれ配置され、面状部材３の移動に伴ってＹ軸方向に沿う回転軸線を中心に受動的に回転する。なお、曲がり部１９ａの数や配置及びローラ１２ａの数や配置は適宜設定できる。また案内部１２はローラ１２ａ以外で構成してもよい。

面状部材３は切り欠き３ａを有し、切り欠き３ａの周辺部３ｂが枠体８に一体に取り付けられる。したがって、本体部２は面状部材３の切り欠き３ａの周辺部３ｂと一体に、基部４に対して相対的にＸ軸方向に移動する。切り欠き３ａは面状部材３を垂直方向に貫通する貫通孔であるが、これに限らない。例えば、切り欠き３ａは面状部材３のＹ軸方向の全幅に亘って設けてもよい。

第１隔壁９は面状部材３に対しＹ軸方向の一方側に設けられ、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てる。第２隔壁１０は面状部材３に対しＹ軸方向の他方側に設けられ、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てる。底板１１はヒートシンク７を含む空間Ｓ２の下側に設けられる。第１隔壁９と第２隔壁１０は、それぞれＹ軸方向に垂直な平板状をなし、互いにＹ軸方向に対向して配置され、面状部材３と協働して空間を試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とに区画する。

通気部１５は、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２と、試料台５を含む空間Ｓ１から図示しない壁によって隔てられた外部空間Ｓ３と、を連通させる。より具体的に、通気部１５は、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２に空気を吸入する吸気部１５ａと、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２から空気を排出する排気部１５ｂと、を有する。

吸気部１５ａは第１隔壁９を通して空気を吸入し、排気部１５ｂは第１隔壁９を通して空気を排出する。なお、吸気部１５ａが第２隔壁１０を通して空気を吸入し、排気部１５ｂが第２隔壁１０を通して空気を排出する構成としてもよい。また、吸気部１５ａが第１隔壁９を通して空気を吸入し、排気部１５ｂが第２隔壁１０を通して空気を排出する構成としてもよいし、吸気部１５ａが第２隔壁１０を通して空気を吸入し、排気部１５ｂが第１隔壁９を通して空気を排出する構成としてもよい。

ヒートシンク７を含む空間Ｓ２におけるＸ軸方向の一端部に吸気部１５ａが設けられ、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２におけるＸ軸方向の他端部に排気部１５ｂが設けられる。したがって、図１、図２に白抜き矢印で示すように、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２内を空気がスムーズに流れることができ、それによりヒートシンク７と空気との熱交換を促進することができる。

ヒートシンク７と空気との熱交換を促進するために、吸気部１５ａと排気部１５ｂはそれぞれ送風機１６を有する。なお、吸気部１５ａと排気部１５ｂの一方のみに送風機１６を設ける構成としてもよいし、吸気部１５ａと排気部１５ｂのいずれにも送風機１６を設けない構成としてもよい。

摺動支持部１３は、本体部２を摺動可能に支持する。より具体的に、本体部２は枠体８から延びる摺動部材２０を有し、摺動支持部１３は摺動部材２０を摺動可能に支持する第２隔壁１０の上端縁で構成される。摺動支持部１３はＸ軸方向に延びており、摺動部材２０は枠体８と一体にＸ軸方向に摺動支持部１３上を摺動可能である。摺動支持部１３によれば、本体部２をＸ軸方向に精密に移動させることができる。

なお、本体部２は枠体８から延びる摺動部材２０を有する構成に限らず、例えば枠体８又はヒートシンク７を直接、摺動支持部１３で摺動可能に支持する構成としてもよい。また摺動支持部１３は第２隔壁１０に設ける構成に限らず、例えば第１隔壁９に設けてもよい。摺動支持部１３を設けない構成としてもよい。

駆動機構１４は本体部２を面状部材３とともにＸ軸方向に駆動する。より具体的に、駆動機構１４はコントローラ１８に電気的に接続され、コントローラ１８からの指令に応じて本体部２をＸ軸方向の任意の位置に移動させるように作動する。駆動機構１４は第２隔壁１０に設けられる。

駆動機構１４は、環状ベルト１４ａ、駆動源１４ｂ及び連結部材１４ｃを有する。駆動源１４ｂはモータである。環状ベルト１４ａは、Ｙ軸方向に見て環状をなす。より具体的に、環状ベルト１４ａは、互いにＸ軸方向に離間して配置される駆動ローラ１４ｄと従動ローラ１４ｅとに巻き掛けられ、Ｙ軸方向に見て環状をなす経路上を循環する方向に移動可能である。駆動源１４ｂが駆動ローラ１４ｄを回転駆動すると、環状ベルト１４ａは駆動ローラ１４ｄによって駆動される。連結部材１４ｃは環状ベルト１４ａの長さ方向の一部分と摺動部材２０とを一体に連結する。したがって、本体部２は環状ベルト１４ａと一体にＸ軸方向に移動する。

なお、駆動機構１４は、環状ベルト１４ａ以外で構成してもよい。例えば、駆動機構１４を送りねじ機構で構成してもよいし、ラック・ピニオン機構で構成してもよい。駆動機構１４は第２隔壁１０以外に設けてもよい。例えば、駆動機構１４を第１隔壁９に設けてもよい。また、面状部材３を案内する案内部１２を構成するローラ１２ａの少なくとも１つを駆動源１４ｂによって駆動可能に構成してもよい。この場合、駆動機構１４は案内部１２と駆動源１４ｂで構成される。なお、駆動源１４ｂはモータに限らない。駆動機構１４を設けずに、例えば、試料格納装置１とは別に設けたロボットによって本体部２を移動させる構成としてもよい。

試料は、試料操作装置のディスペンサ２１によって試料容器１７に供給され、又は試料容器１７から回収される。ディスペンサ２１は基部４に対して相対的に、例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成される。しかし、本体部２が基部４に対してＸ軸方向に移動可能であるため、ディスペンサ２１をＸ軸方向に移動不能な構成とすることも可能である。コントローラ１８によってディスペンサ２１と本体部２との移動を統合的に制御する構成としてもよい。なお、試料の供給又は回収をディスペンサ２１によらずに行う構成としてもよい。

本実施形態によれば、試料台５を含む本体部２が基部４に対して相対的に移動可能であるので、例えば、試料台５を使用者のアクセスが容易な位置に移動させたり、試料台５の移動によってディスペンサ２１による試料の供給又は回収を補助したりすることができる。また、本実施形態によれば、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２との間の熱の移動を面状部材３によって抑制しながら面状部材３とともに本体部２を移動させることができるので、試料台５の効率的な移動を実現することができる。

本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

したがって、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、例えば以下に述べるような種々の変更が可能である。

前述した実施形態に係る試料格納装置１は、試料台５、ヒートシンク７及びこれらの間に介在するペルチェ素子６を備える本体部２と、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てるように本体部２に連なり、平行方向に移動可能な面状部材３と、を有する試料格納装置１である限り、種々変更可能である。

例えば、試料格納装置１は通気部１５を有さない構成としてもよい。また第１隔壁９と第２隔壁１０の形状は平板状に限らない。また試料格納装置１は、基部４が第１隔壁９、第２隔壁１０及び底板１１の少なくとも１つを有さない構成としてもよい。

なお、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、面状部材３の移動経路１９が垂直方向に曲がる曲がり部１９ａを有する試料格納装置１であることが好ましい。

また、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、試料台５を含む空間Ｓ１とヒートシンク７を含む空間Ｓ２とを部分的に隔てる隔壁を有し、面状部材３が隔壁に対して相対的に移動可能な試料格納装置１であることが好ましい。

また、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、本体部２を摺動可能に支持する摺動支持部１３を有する試料格納装置１であることが好ましい。

また、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２と試料台５を含む空間Ｓ１から隔てられた外部空間Ｓ３とを連通させる通気部１５を有する試料格納装置１であることが好ましい。

また、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、通気部１５が、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２に隔壁を通して空気を吸入する吸気部１５ａと、ヒートシンク７を含む空間Ｓ２から隔壁を通して空気を排出する排気部１５ｂと、を有する試料格納装置１であることが好ましい。

また、前述した実施形態に係る試料格納装置１は、上記構成において、通気部１５が送風機１６を有する試料格納装置１であることが好ましい。

１ 試料格納装置
２ 本体部
３ 面状部材
３ａ 切り欠き
３ｂ 切り欠きの周辺部
４ 基部
５ 試料台
５ａ ウェル受容部
６ ペルチェ素子
６ａ 第１面
６ｂ 第２面
７ ヒートシンク
７ａ フィン
８ 枠体
８ａ 開口部
８ｂ 底壁
８ｃ 周壁
９ 第１隔壁
１０ 第２隔壁
１１ 底板
１２ 案内部
１２ａ ローラ
１３ 摺動支持部
１４ 駆動機構
１４ａ 環状ベルト
１４ｂ 駆動源
１４ｃ 連結部材
１４ｄ 駆動ローラ
１４ｅ 従動ローラ
１５ 通気部
１５ａ 吸気部
１５ｂ 排気部
１６ 送風機
１７ 試料容器
１７ａ ウェル
１８ コントローラ
１９ 移動経路
１９ａ 曲がり部
２０ 摺動部材
２１ ディスペンサ
Ｓ１ 試料台を含む空間
Ｓ２ ヒートシンクを含む空間
Ｓ３ 外部空間

Claims (5)

1. 試料台、ヒートシンク及びこれらの間に介在するペルチェ素子を備える本体部と、
   前記試料台を含む空間と前記ヒートシンクを含む空間とを部分的に隔てるように前記本体部に連なり、平行方向に移動可能な面状部材と、を有する試料格納装置。
2. 前記面状部材の移動経路が垂直方向に曲がる曲がり部を有する、請求項１に記載の試料格納装置。
3. 前記試料台を含む前記空間と前記ヒートシンクを含む前記空間とを部分的に隔てる隔壁を有し、前記面状部材が前記隔壁に対して相対的に移動可能な、請求項１又は２に記載の試料格納装置。
4. 前記本体部を摺動可能に支持する摺動支持部を有する、請求項１～３の何れか１項に記載の試料格納装置。
5. 前記ヒートシンクを含む前記空間と前記試料台を含む前記空間から隔てられた外部空間とを連通させる通気部を有する、請求項１～４の何れか１項に記載の試料格納装置。

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