JP3657236B2 - Heating device - Google Patents
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- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
- C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば培養装置に搭載される加温装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
生物試料を用いた各種分析には、例えば96個、384個などの多数個のウェル(穴)が形成されたマイクロプレートが用いられている。
【0003】
また、分析に先立ち、マイクロプレートの各ウェル内に生物試料(微生物)を入れ、これを所定時間加温した状態で培養することが行なわれる。
【0004】
このようなマイクロプレートの加温は、従来、平坦な加熱板の上にマイクロプレートを載置することにより行なわれていた。
【0005】
しかしながら、このような方法では、マイクロプレートの脚部(外壁部)の内側において、加熱板の表面と各ウェルの底部との間に相当の隙間が生じ、各ウェルへの熱伝導性が低い。特に、マイクロプレートの中央部付近にあるウェルが外周部付近にあるウェルに比べて熱伝導性が劣り、温度分布(温度ムラ)が生じ易い。
【0006】
このような加温の際の温度ムラが生じると、各ウェル内の生物試料に対し等しい培養条件が与えられないこととなり、分析結果の信頼性に影響を及ぼす。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、マイクロプレートに対する熱伝導効率が高く、温度ムラを抑制することができる加温装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記(1)〜(5)の本発明により達成される。
【0009】
(1) マイクロプレートを載置して加温する基台を備え、
前記基台は、マイクロプレートの脚部が当接する面より突出する伝熱部であって、マイクロプレートの底部側に形成された凹部内に挿入可能な伝熱部を有し、
前記伝熱部は、前記基台にマイクロプレートを載置した際、その上面がマイクロプレートの底部と非接触で接近することを特徴とする加温装置。
【0010】
(2) 前記伝熱部は、加熱板または加熱ブロックで構成されている上記(1)に記載の加温装置。
【0011】
(3) 前記伝熱部の平面形状は、前記マイクロプレートの底部側に形成された凹部の平面形状に対応した形状をなしている上記(1)または(2)に記載の加温装置。
【0013】
(4) 前記基台および/または伝熱部を冷却する冷却手段を備える上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の加温装置。
【0014】
(5) 前記冷却手段は、ペルチェ素子で構成されている上記(4)に記載の加温装置。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の加温装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の加温装置の第1実施形態を示す断面側面図である。以下の説明では、図1(図2、3も同様)中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【0017】
図1に示す加温装置1は、マイクロプレートを載置して加温する基台(基部)2を備えている。ここで、加温装置1の構成を説明する前に、まずマイクロプレート10の構成について説明する。
【0018】
マイクロプレート(試料収納容器)10は、多数のウェル(穴)11と、その外周に形成された脚部13とを有し、これらが樹脂材料により一体的に形成された構成となっている。
【0019】
ウェル11は、例えば12行×8列、24行×16列のように行列状に配置されている。図示の構成では、各ウェル11の底部12は、それぞれ丸みを帯びた形状をなしているが、平坦な形状であってもよい。各ウェル11の内部には、検体、例えば生物試料(図示せず)が入れられる。
【0020】
脚部13は、マイクロプレート10の全周を囲むように形成された壁状部材で構成されており、マイクロプレート10は、この脚部13の下端が基台2の上面(載置面)21に当接することにより載置される。
【0021】
各ウェル11の底部12は、脚部13の下端よりも所定距離(例えば2mm程度)上方に位置しており、マイクロプレート10の底部側、即ち各ウェル11の下方位置には、凹部14が形成されている。前述したように、ウェル11が行列状に配置されたマイクロプレート10では、凹部14の平面形状は、ほぼ長方形となる。
【0022】
基台2は、板状またはブロック状をなしており、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅またはこれらを含む合金等の各種金属材料で構成されている。
【0023】
基台2の内部には、図示しない通電手段の通電により作動するヒーター(熱源)3が設置されている。ヒーター3の種類は、特に限定されず、例えば、棒状ヒーター、電熱線、セラミックヒーター、ラバーヒーター等が挙げられる。
【0024】
なお、このようなヒーターは、基台2の内部に設置されている場合に限らず、基台2の外部に接合されていてもよい。
【0025】
基台2には、その上面21より突出する伝熱部4が設けられている(好ましくは、溶接、ろう付け、嵌合等により固定されている)。マイクロプレート10は、この伝熱部4を覆うように基台2上に載置される。即ち、マイクロプレート10を基台2上に載置したとき、伝熱部4は、マイクロプレート10の底部側に形成された凹部14内に挿入される。この場合、伝熱部4の上面41は、各ウェル11の底部12に接近するが、非接触である。
【0026】
このような構成としたことにより、基台2の熱が伝熱部4を介して各ウェル11に効率的に伝達される。即ち、ある程度の熱容量を持ち、伝熱性に優れる伝熱部4が、凹部14内を占め、かつその上面41が各ウェル11の底部12に接近している状態となるので、各ウェル11への伝熱効率が向上する。
【0027】
このような伝熱部4としては、加熱板または加熱ブロックで構成されているものが好ましい。伝熱部4の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅またはこれらを含む合金等の各種金属材料が好ましい。このような材料は、熱伝導性に優れているからである。
【0028】
伝熱部4の平面形状は、マイクロプレート10の凹部14の平面形状に対応した形状とするのが好ましい。例えば、凹部14の平面形状が前述したように長方形の場合、伝熱部4の平面形状もほぼ長方形とする。これにより、各ウェル11を加熱する際の伝熱効率がさらに向上し、温度分布も均一となる。
【0029】
なお、図示の構成では、伝熱部4自体にヒーターが内蔵されていないが、ヒーター3と同様のヒーターが設置(内蔵)されていてもよい。
【0030】
また、伝熱部4の上面41は、ウェル11の底部12と対面する面であるが、この上面41は、平坦な面であるのが好ましい。これにより、各ウェル11を加熱する際の温度分布をより均一にすることができる。
【0031】
図2は、本発明の加温装置の第2実施形態を示す断面側面図である。以下、この第2実施形態について説明するが、前述の第1実施形態と同様の事項についてはその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【0032】
図2に示す加温装置1は、基台2と伝熱部4とが一体化された構成のものである。即ち、基台2には、その上面21に開放する溝22が形成されている。この溝22は、マイクロプレート10の脚部13が挿入可能なものである。
【0033】
例えば、脚部13がマイクロプレート10の全周に渡って環状に形成されたものであれば、溝22もそれと同様の形状、配置で形成されている。
【0034】
この溝22で囲まれる内側の部分にランド部が形成されており、このランド部が伝熱部4を構成する。
【0035】
マイクロプレート10をその脚部13が溝22内に入るように装填すると、伝熱部4がマイクロプレート10の底部側に形成された凹部14内に挿入される。この場合、伝熱部4の上面41は、各ウェル11の底部12に接近するが、非接触である。
【0036】
図3は、本発明の加温装置の第3実施形態を示す断面側面図である。以下、この第3実施形態について説明するが、前述の第1実施形態と同様の事項についてはその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【0037】
図3に示す加温装置1は、基台2を冷却する冷却手段を備えるものである。即ち、基台2の上面には、冷却手段としてペルチェ素子5が接合されている。ペルチェ素子5は、一方の面側に発熱部(加熱部)51、多方の面側に吸熱部(冷却部)52を有しており、図示しない通電手段の通電により、発熱部(加熱部)51が発熱するとともに、吸熱部(冷却部)52で吸熱され冷却される。
【0038】
本実施形態では、基台2上に、このようなペルチェ素子5をその吸熱部52が基台2の上面に接触するように設置する。
【0039】
例えば、ヒーター3の作動によりマイクロプレート10の加温が終了したら、ヒーター3をOFFにし、ペルチェ素子5への通電を行なう。これにより、ペルチェ素子5が作動し、基台2が吸熱され冷却される。基台2の温度が低下すると、伝熱部4も同様に温度が低下し、その近傍にある各ウェル11が冷却される。
【0040】
このような冷却手段を具備することにより、マイクロプレート10を加温するのみならず、冷却することも可能となる他、所定の温度履歴(温度の経時変化のパターン)を得るに際し、その温度コントロールを迅速、適正に行なうことができる。
【0041】
また、前述した伝熱部4の機能(作用・効果)は、冷却手段における冷却についても同様であり、冷却の際の温度分布を均一にすることができる。
【0042】
なお、ペルチェ素子(冷却手段)5の設置位置は、図示のものに限らず、例えば、基台2の内部や下面に設置することもでき、あるいは、伝熱部4の内部または表面に設置することもできる。
【0043】
以上、本発明の加温装置を図示の各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、加温装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マイクロプレートに対する熱伝導効率が高く、温度分布を均一にすることができる。
【0045】
また、熱伝導効率が高いことから、迅速な加温等が可能となり、その結果、例えば、所定の温度履歴を得るに際し、その温度コントロールを迅速、適正に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加温装置の第1実施形態を示す断面側面図である。
【図2】本発明の加温装置の第2実施形態を示す断面側面図である。
【図3】本発明の加温装置の第3実施形態を示す断面側面図である。
【符号の説明】
1 加温装置
2 基台
21 上面
22 溝
3 ヒーター
4 伝熱部
41 上面
5 ペルチェ素子
51 発熱部(加熱部)
52 吸熱部(冷却部)
10 マイクロプレート
11 ウェル
12 底部
13 脚部
14 凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating apparatus mounted on, for example, a culture apparatus.
[0002]
[Prior art]
For various analyzes using biological samples, for example, microplates having a large number of wells (holes) such as 96 or 384 are used.
[0003]
Prior to the analysis, a biological sample (microorganism) is placed in each well of the microplate and cultured in a state where it is heated for a predetermined time.
[0004]
Such heating of the microplate has been conventionally performed by placing the microplate on a flat heating plate.
[0005]
However, in such a method, a considerable gap is generated between the surface of the heating plate and the bottom of each well inside the leg (outer wall) of the microplate, and the thermal conductivity to each well is low. In particular, a well near the center of the microplate is inferior in thermal conductivity to a well near the outer periphery, and temperature distribution (temperature unevenness) is likely to occur.
[0006]
If such temperature unevenness occurs during heating, the same culture condition is not given to the biological sample in each well, which affects the reliability of the analysis result.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a heating device that has high heat conduction efficiency with respect to a microplate and can suppress temperature unevenness.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (5) below.
[0009]
(1) A base for mounting and heating the microplate is provided.
The base is a heat transfer portion that protrudes from the surface with which the legs of the microplate abut, and has a heat transfer portion that can be inserted into a recess formed on the bottom side of the microplate,
When the microplate is placed on the base, the heat transfer section approaches the bottom surface of the microplate in a non-contact manner.
[0010]
(2) The heating device according to (1), wherein the heat transfer unit is configured by a heating plate or a heating block.
[0011]
(3) The heating device according to (1) or (2), wherein a planar shape of the heat transfer unit is a shape corresponding to a planar shape of a recess formed on a bottom side of the microplate.
[0013]
(4) The heating apparatus according to any one of (1) to (3), further including a cooling unit that cools the base and / or the heat transfer unit.
[0014]
(5) The heating device according to (4), wherein the cooling unit includes a Peltier element.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the heating apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a first embodiment of the heating device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 (the same applies to FIGS. 2 and 3) is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
[0017]
A heating apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a base (base) 2 on which a microplate is placed and heated. Here, before describing the configuration of the heating device 1, the configuration of the
[0018]
The microplate (sample storage container) 10 has a large number of wells (holes) 11 and
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
A heater (heat source) 3 that is activated by energization of an energization means (not shown) is installed inside the
[0024]
Such a heater is not limited to being installed inside the
[0025]
The
[0026]
With such a configuration, the heat of the
[0027]
As such a heat transfer part 4, what is comprised with the heating plate or the heating block is preferable. Although it does not specifically limit as a constituent material of the heat-transfer part 4, For example, various metal materials, such as stainless steel, aluminum, titanium, copper, or an alloy containing these, are preferable. This is because such a material is excellent in thermal conductivity.
[0028]
The planar shape of the heat transfer unit 4 is preferably a shape corresponding to the planar shape of the
[0029]
In the illustrated configuration, a heater is not built in the heat transfer section 4 itself, but a heater similar to the
[0030]
In addition, the
[0031]
FIG. 2 is a sectional side view showing a second embodiment of the heating device of the present invention. Hereinafter, although this 2nd Embodiment is described, the description is abbreviate | omitted about the matter similar to the above-mentioned 1st Embodiment, and it demonstrates centering around difference.
[0032]
The heating device 1 shown in FIG. 2 has a configuration in which a
[0033]
For example, if the
[0034]
A land portion is formed in an inner portion surrounded by the
[0035]
When the
[0036]
FIG. 3 is a sectional side view showing a third embodiment of the heating device of the present invention. Hereinafter, although this 3rd Embodiment is described, the description is abbreviate | omitted about the matter similar to the above-mentioned 1st Embodiment, and it demonstrates centering around difference.
[0037]
The heating device 1 shown in FIG. 3 includes a cooling means for cooling the
[0038]
In the present embodiment, such a
[0039]
For example, when the heating of the
[0040]
By providing such a cooling means, it is possible not only to heat the
[0041]
Further, the function (action / effect) of the heat transfer section 4 described above is the same for the cooling in the cooling means, and the temperature distribution during the cooling can be made uniform.
[0042]
In addition, the installation position of the Peltier element (cooling means) 5 is not limited to the illustrated one, and can be installed, for example, in the
[0043]
As mentioned above, although the heating apparatus of this invention was demonstrated about each embodiment of illustration, this invention is not limited to these, Each part which comprises a heating apparatus is arbitrary which can exhibit the same function. It can be replaced with that of the configuration.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heat conduction efficiency with respect to the microplate is high, and the temperature distribution can be made uniform.
[0045]
In addition, since the heat conduction efficiency is high, it is possible to perform rapid heating and the like. As a result, for example, when obtaining a predetermined temperature history, the temperature control can be performed quickly and appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a first embodiment of a heating device of the present invention.
FIG. 2 is a sectional side view showing a second embodiment of the heating device of the present invention.
FIG. 3 is a sectional side view showing a third embodiment of the heating device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
52 Endothermic part (cooling part)
10
Claims (5)
前記基台は、マイクロプレートの脚部が当接する面より突出する伝熱部であって、マイクロプレートの底部側に形成された凹部内に挿入可能な伝熱部を有し、
前記伝熱部は、前記基台にマイクロプレートを載置した際、その上面がマイクロプレートの底部と非接触で接近することを特徴とする加温装置。It is equipped with a base for placing and heating a microplate,
The base is a heat transfer portion that protrudes from the surface with which the legs of the microplate abut, and has a heat transfer portion that can be inserted into a recess formed on the bottom side of the microplate,
When the microplate is placed on the base, the heat transfer section approaches the bottom surface of the microplate in a non-contact manner.
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