JP4390905B2 - 自動的に配置可能な蓋を有する熱サイクル試験機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複製連鎖反応（ＰＣＲ）などによって核酸を増幅する熱サイクル試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したタイプの既知の熱サイクル試験機は、熱サイクル試験機の熱ブロックのチャンバ内に配置された複数の反応容器を、前記熱容器に含まれたサンプルと反応物の混合物の熱サイクル中に覆うため、手動で配置される加熱された蓋を有する。蓋はまた、その熱サイクルの終了後に反応容器にアクセスするため、手動で取り外される。後者のタイプの既知の蓋は、主に２つの欠点を有する。それは、熱ブロックに関して、その位置を自動的に変更するのに適していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主な目的は、熱サイクル試験機の熱ブロックのチャンバ内に配置された複数の反応容器を覆い、また覆いを取るために自動的に配置可能な加熱された蓋を備え、前記加熱された蓋がさらに、前記反応容器が前記加熱された蓋に覆われている時に、外部の光が反応容器の内部に到達できないことを保障するのに適している熱サイクル試験機を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、このような目的は、請求項１で規定された特徴を有する熱サイクル試験機で達成される。
【０００５】
本発明の熱サイクル試験機で、上記の主な目的が達成される。また、蓋およびそれを動かす機構の構造により、反応容器の適切な加熱効果に関するばかりでなく、その自動処理に関しても、最適の結果を獲得するのに適している。
【０００６】
本発明による熱サイクル試験機の好ましい実施例は、本出願の従属請求項によって規定される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に示したように、本発明による熱サイクル試験機の実施例は、ベース４８に装着された金属熱ブロック７１と、可動蓋１４と、蓋１４を移動させる移動手段とを備える。このような熱サイクル試験機は、核酸の増幅を行うのに適する。そのため、適切なサンプルと反応物との混合物を含み、キャップで閉じられた反応容器１３は、熱ブロック７１上に配置される。反応容器１３とそのキャップは、適切なプラスチック材料であることが好ましい。
【０００８】
次に、図１に示す熱サイクル試験機の構造の主な特徴について、特に図１から図４を参照して説明する。
【０００９】
可動蓋１４は、蓋１４の内部空間に配置された加熱手段１５を有し、内部空間は、蓋１４の上壁と側壁とによって形成される。加熱手段１５は、蓋１４と機械的に接続され、この機械的接続部は押しばね３６、３７、３８、３９を備える。
【００１０】
熱ブロック７１は複数のチャンバ７２を有し、各チャンバは反応容器１３の下部分を受けるのに適している。
【００１１】
蓋１４は、熱ブロック７１とその前記チャンバ７２内に配置された反応容器とを覆う第１位置（蓋閉鎖)と、蓋１４が前記熱ブロック７１とその前記チャンバ７２内に配置された反応容器とを覆わない第２位置（蓋開放）とに配置することができる。
【００１２】
蓋１４は、蓋１４が前述した第１位置（蓋閉鎖）にある時に、前記熱ブロック７１とそのチャンバ７２内に位置する反応容器１３とを覆うのに適した表面を有する。蓋１４がこの位置にある場合、これは反応容器１３を熱サイクル試験機の環境にある光から完全に遮断し、その光は、反応容器１３に含まれたサンプルと反応物との混合物から放射される蛍光の測定を妨げてはならない。
【００１３】
蓋１４を第１位置（蓋閉鎖）から第２位置（蓋開放）へ、およびその反対へと移動させる移動手段は、蓋１４が移動手段によって第２位置（蓋開放）から第１位置（蓋閉鎖）へと移動するにつれ、それが辿る通路が以下の通路区画を備えるような形状および寸法にされる。
熱ブロック７１より上で、そこから所定の距離にあり、前記蓋１４がストッパ１６に突き当たるまで、ストッパ１６に向かって移動する第１通路区画。
前記蓋１４が前記熱ブロック７１と縦方向に整列し、熱ブロック７１のチャンバ７２内に位置する反応容器１３に所定の圧力をかけるまで、前記ストッパ１６から離れて下方向に移動するのに辿る第２通路区画。
【００１４】
蓋１４を移動させる移動手段は、特に以下の構成要素を備える。
蓋１４の移動の上述した第１通路区画に位置するストッパ１６。
蓋キャリア１７の側壁２３の内面に装着された板２５、２６。
【００１５】
ストッパ１６はベース４８に装着され、上述した第１通路区画にほぼ垂直である平面表面１８を有する。
【００１６】
蓋キャリア１７は、ストッパ１６の平面表面１８にほぼ面する前端壁２１と、後端壁２２と、前記前後壁２１、２２間に延在する側壁２３、２４とを有する。蓋キャリア１７は、蓋１４が前記第１位置にある時に、その中に蓋１４を保持する手段を有する。
【００１７】
蓋１４を移動させる移動手段は、さらに、蓋キャリア１７の後壁２２を移動させるモータ駆動軸２８を備え、これによって蓋キャリア１７を軸２８の縦軸に沿って両方向に、つまりストッパ１６、ベース４８に装着された軸のベアリング２９、および軸２８を駆動するモータ（図示せず）の作動を制御する手段（図示せず）に向かって、およびこれから離す方向に移動させる。
【００１８】
板２５は、蓋キャリア１７の側壁２３の内面に固定され、板２６は、蓋キャリア１７の他方の側壁２４の内面に固定される。板２５、２６はそれぞれ、上記の第２通路区画に沿って蓋１４の移動を案内するため、一対の案内スロット３１、３２と３３、３４を有する。
【００１９】
特に図２、図３及び図４に示すように、蓋１４は、内部および外部の頂面、前記ストッパ１６の平面表面１８にほぼ面する前端壁４１、後端壁４２、および前記前後壁の間で前記蓋キャリア１７の側壁２３、２４と平行に延在する側壁４３、４４を有する。蓋１４の側壁は、外側に突き出して、それぞれ板２５の案内スロット３１、３２および板２６の案内スロット３３、３４に嵌合し、その中で摺動するのに適したピン５１、５２、５３、５４を含む。
【００２０】
好ましい実施例では、蓋１４を移動させる移動手段は、さらに引張ばね６１を備え、その一方端は蓋キャリア１７の内部頂面の前端に取り付けられ、ばね６１の他方端は蓋１４の頂面の後部分に取り付けられる。
【００２１】
蓋１４を移動させる上記の移動手段の動作は、以下の通りである。
【００２２】
図５および図６は、蓋１４が上述した第２位置（蓋開放）にある時の蓋キャリア１７の位置を示す。蓋１４および蓋キャリア１７が図５および図６に示したように配置された場合、各反応容器１３の下部分が、熱ブロック７１のチャンバ７２内に嵌め込まれるよう、複数の口１２を有し、その口を通して挿入された複数の反応容器１３を担持する反応管ホルダ１１を、熱ブロック７１上に配置することができる。
【００２３】
反応容器１３を熱ブロック７１上に配置した後、蓋１４を第２位置（蓋開放）から第１位置（蓋閉鎖）に移動させるには、まず、第１方向に軸２８を回転させることにより、蓋キャリア１７をストッパ１６に向かって水平にずらす。このようにして、蓋１４の前端壁４１がストッパ１６の平面表面１８に突き当たるまで、蓋１４が水平にストッパ１６に向かって移動される。蓋１４のこの移動の後、蓋１４はこれ以上水平方向に移動できないので、蓋キャリア１７をストッパ１６に向かう方向にさらにずらすと、蓋１４が蓋キャリア１７の頂壁から下後方にずれる。蓋１４がこのようにずれる間、引張ばね６１は伸張し、蓋１４の動きは、案内スロット３１、３２および３３、３４に沿ったピン５１、５２および５３、５４の摺動によって案内される。蓋１４は、蓋１４によって担持された加熱手段１５が反応容器１３のキャップに突き当たり、そのキャップに所定の圧力をかけるまで、この方向にずれる。このポイントで、蓋１４は、図１および図２に示す第１位置（蓋閉鎖）に到達する。
【００２４】
蓋１４が第１位置（蓋閉鎖）にある時に、加熱手段１５が反応容器１３のキャップにかける所定の圧力は、スロット３１、３２および３３、３４の下部分および押しばね３６から３９の機械的特性によって案内された蓋１４の下方向のずれの最後の部分によって決定される。
【００２５】
図７および図８は、蓋１４の前端壁４１がストッパ１６の平面表面１８と突き当たった時点、つまり蓋１４の移動方向がストッパ１６に向かう水平の動作から、ストッパ１６から離れる下方向の動作へと変化する時点で、蓋キャリア１７および蓋１４を移動させる移動システムの他の関連部品の位置を示す。
【００２６】
蓋１４を第１位置（蓋閉鎖）から第２位置（蓋開放）まで運ぶには、軸２８を第１方向とは反対の第２方向に回転することにより、蓋キャリア１７をストッパ１６から離す。これによって、蓋１４は上述したのと同じ通路に沿って逆方向に移動する。蓋１４は、引張ばね６１に引っ張られスロット３１、３２および３３、３４に案内され、蓋１４が再び蓋キャリア１７に入り、その頂壁に近づくまで、最初は蓋キャリア１７の頂壁に向かって上方向に、さらにストッパ１６に向かって移動する。その後、蓋１４および蓋キャリア１７が図５および図６に示した位置に到達するまで、蓋１４は蓋キャリア１７とともに移動し、ストッパ１６からさらに離れる。
【００２７】
さらに好ましい実施例では、蓋１４を移動させる移動手段は、さらに、移動手段が蓋１４を前記第２位置から前記第１位置へと移動する時に、熱ブロック７１のチャンバ７２から反応容器１３の下部分を分離する、または取り外すため、排出手段６２、６３、６４、６５、６６、６７を備える。このような排出手段が必要なのは、熱サイクル・プロセスの最後で、反応容器１３の下部分が熱ブロック７１のチャンバ７２に付着したままになる傾向があるからである。
【００２８】
上述した排出手段は、反応容器ホルダ１１を受けるのに適し、後者のホルダと熱ブロック７１との間に配置される排出フレーム６６を備える。排出フレーム６６は、その側壁の外表面に傾斜ガイド６７、６８を有し、これは、蓋キャリア７７が移動して蓋１４を第１位置（蓋閉鎖）から第２位置（蓋開放）へと運ぶと、板２５、２６の内側に突き出したピン６２、６３および６５、６６と接触する。
【００２９】
熱ブロック７１のチャンバ７２から反応容器１３を分離するための上述した排出手段の作動は以下のとおりである。
【００３０】
蓋１４が第１位置（蓋閉鎖）から第２位置（蓋開放）へと移動するにつれ、それが垂直上方向に移動する間、それに属する板２５、２６およびピン６２〜6５の相対的動作により、このピンが排出フレーム６６の傾斜ガイド６７、６８と接触する。特に図９および図１０で示すように、傾斜ガイド６７、６８の形状は、上述した相対的動作によって、ピン６２〜６５が排出フレーム６６およびフレーム６６上に配置された反応容器ホルダ１１を押し、反応容器１３の下部分を熱ブロック７１のチャンバ７２から取り外すようになっている。
【００３１】
本発明の範囲内で、熱ブロック７１は反応容器１３の加熱および冷却に使用される。加熱および冷却のために、熱ブロック７１の下部分が、機械的および熱的にペルティエ素子に結合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱サイクル試験機の斜視断面図で、可動蓋１４が、熱ブロック７１と、熱ブロック７１のチャンバ７２内に位置する反応容器１３とを覆う第１位置にある。
【図２】図１に示した熱サイクル試験機の断面図である。
【図３】図１に示した熱サイクル試験機の部分を示す斜視組立分解図である。
【図４】図１に示した可動蓋１４と、前記蓋を動かす移動手段の部分との第１斜視略図である。
【図５】図１に示した熱サイクル試験機の斜視部分断面図で、可動蓋が、前記熱ブロックを覆わない第２位置にある。
【図６】図５に示した熱サイクル試験機の断面図である。
【図７】図１に示した熱サイクル試験機の斜視部分断面図で、可動蓋１４が、蓋が熱ブロック７１およびそのチャンバ７２内に位置する反応容器１３を覆う第１位置と、蓋１４が熱ブロック７１を覆わない第２位置との間の中間位置にある。
【図８】図７に示した熱サイクル試験機の断面図である。
【図９】図１に示した熱サイクル試験機の斜視部分断面図で、可動蓋が、取り出し手段が、反応容器を熱サイクル試験機の熱ブロックのチャンバ内にあるその位置から取り出し始める位置にある。
【図１０】図９に示した熱サイクル試験機の断面図である。
【符号の説明】
１１ 反応容器ホルダ
１２ 口
１３ 反応容器
１４ 蓋
１５ 加熱手段
１６ ストッパ
１７ 蓋キャリア
１８ 平面表面
２１ 前壁
２２ 後壁
２３、２４ 側壁
２５、２６ 板
２８ 軸
２９ ベアリング
３１、３２、３３、３４ スロット
３６、３７、３８、３９ 押しばね
４１ 前壁
４２ 後壁
４３、４４、側壁
４８ ベース
５１、５２、５３、５４ ピン
６１ 引張ばね
６２、６３、６４、６５ ピン
６６ 排出フレーム
６７、６８ 傾斜ガイド
７１ 熱ブロック
７２ チャンバ

Claims (5)

1. 核酸の増幅を行う熱サイクル試験機で、
   （ａ）それぞれが反応容器（１３）の下部分を受けるのに適した複数のチャンバ（７２）を有する熱ブロック（７１）と、
   （ｂ）内部に加熱手段（１５）を配置した可動蓋（１４）とを備え、前記蓋（１４）は、前記チャンバ（７２）内に配置した前記熱ブロック（７１）および反応容器（１３）を覆うのに適した表面を有し、したがって前記蓋（１４）は熱サイクル試験機の環境にある光から前記容器（１３）を完全に遮断し、前記蓋（１４）は、これが前記チャンバ（７２）内に配置された前記熱ブロック（７１）および反応容器を覆う第１位置と、前記蓋（１４）が前記チャンバ（７２）内に配置された前記熱ブロック（７１）および反応容器を覆わない第２位置に配置することができ、さらに、
   （ｃ）前記蓋（１４）を前記第１位置から前記第２位置、およびその逆に移動させる移動手段を備え、
   前記蓋（１４）が前記第２位置から前記第１位置へと移動する際の通路が、
   熱ブロック（７１）より上で、そこから所定の距離にあり、前記蓋（１４）がストッパ（１６）に突き当たるまで、ストッパに向かって移動する第１通路区画と、
   前記蓋（１４）が前記熱ブロック（７１）と縦方向に整列し、前記熱ブロックのチャンバ（７２）内に位置する反応容器（１３）に所定の圧力をかけるまで、前記ストッパ（１６）から離れて下方向に移動するのに辿る第２通路区画とを備えるようになっている熱サイクル試験機。
2. 前記移動手段が、
   蓋（１４）の移動の前記第１通路区画に配置されたストッパ（１６）であって、前記第１通路にほぼ垂直な平面表面（１８）を有したストッパ（１６）と、
   前記ストッパの前記平面表面にほぼ面する前端壁（２１）と、後端壁（２２）と、前記前後壁（２１、２２）の間に延在する側壁（２３、２４）とを有するモータ駆動の蓋キャリア（１７）であって、蓋（１４）が前記第１位置にある時に、その中に蓋（１４）を保持する手段を有した蓋キャリア（１７）と、
   前記蓋キャリアの側壁（２３）の内面に固定された第１板（２５）と、前記蓋キャリア（１７）の他方の側壁（２４）の内面に固定された第２板（２６）とであって、前記第１および第２板（２５、２６）はそれぞれ、前記第２通路に沿って蓋（１４）の移動を案内する一対の案内スロット（３１、３２、３３、３４）を有する第1及び第2板とを有する請求項１に記載の熱サイクル試験機。
3. 前記蓋（１４）が内部および外部頂面と、前記ストッパ（１６）の前記平面表面（１８）にほぼ面する前端壁（４１）と、後端壁（４２）と、前記前後壁の間に延在して、前記蓋キャリア（１７）の側壁（２３、２４）に平行な側壁（４３、４４）とを有し、蓋（１４）の前記側壁は、前記案内スロット（３１、３２、３３、３４）に嵌合し、その中で摺動するのに適した、外側に突き出すピン（５１、５２、５３、５４）を含む請求項２に記載の熱サイクル試験機。
4. 前記移動手段が、一方端が前記蓋キャリア（１７）の内部頂面の前端に取り付けられ、他方端が蓋（１４）の前記頂面の後部に取り付けられた張力ばね（６１）をさらに含む請求項３に記載の熱サイクル試験機。
5. 前記移動手段が、移動手段が蓋（１４）を前記第２位置から前記第１位置へと移動する時に、反応容器（１３）の下部分を前記熱ブロック（７１）の前記チャンバ（７２）から外す排出手段（６２、６３、６４、６５、６６、６７）をさらに含む請求項１から４のいずれか１項に記載の熱サイクル試験機。

Images