JP4812533B2 - 恒温槽の蓋開閉装置及び恒温槽 - Google Patents

Description

本発明は、恒温槽の蓋開閉装置に係り、特に、マイクロプレートＥＩＡ（エンザイムイムノアッセイ＝酵素免疫測定）検査装置等における反応促進用恒温槽部に用いるのに好適な、自動化に対応可能で、マイクロプレート等の温度制御対象を狭いスペースで出し入れすることが可能な恒温槽の蓋開閉装置、及び、この蓋開閉装置を備えた恒温槽に関する。

ＥＩＡ検査装置等では、マイクロプレート等に保持された試料を設定温度に保持するために恒温槽が用いられている。例えば特許文献１には、反応促進のための恒温槽として、箱の中にマイクロプレートを入れ、蓋を付けたものが記載されている。この装置では、試料の温度を均一化させるために蓋を設けている。

一方、蓋を自動開閉するのは大変なので、特許文献２では、自動化に対応するため蓋を無くした恒温槽が開示されている。蓋を無くすと試料内の上下で温度差が生じるので、特許文献２では、ユニット全体を振動させて試料を攪拌する構造となっている。

特開平１１−８９５５３号公報 特開２００４−２９４１３０号公報

しかしながら、特許文献１の記載の技術では、手動で扱うことを想定しており、自動でマイクロプレートを入れ、又、蓋をするといった自動化には対応できない。

一方、特許文献２に記載の技術は、自動化に対応できるが、試料温度の均一化のために攪拌機能を必要とし、装置コストが高くなる。又、この恒温槽に試料反応促進のために振動機構を設けることも考えられるが、この場合でも大気開放となり、いずれにせよ、無駄なエネルギー供給によるランニングコストの上昇や、省エネルギーに反するといった問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、自動化に対応可能で、温度制御対象を狭いスペースで出し入れすることが可能な恒温槽の蓋開閉装置を提供することを課題とする。

本発明は、恒温槽の開口部に対して垂直方向に平行移動する蓋を開閉するための恒温槽の蓋開閉装置であって、蓋の一端に加えられた開閉方向の動きを、蓋の他端にも伝えるための伝達機構を備えることにより、前記課題を解決したものである。

前記伝達機構は、糸状体と滑車を含むものとすることができる。

前記蓋を直動ガイドにより支持することができる。

前記蓋に、温度制御対象を熱源に密着させるための押え部材を設けることができる。

更に、温度制御対象を熱源上で保持する手段を設けることができる。

本発明は、前記の蓋開閉装置を備えたことを特徴とする恒温槽を提供するものである。

本発明によれば、蓋の一端に加えられた開閉方向の動きを、蓋の他端にも伝えるようにしたので、蓋の一端のみを持ち上げた場合でも、追従して他端も持ち上がるため、蓋に過大な強度が要求されず、蓋自体のコスト上昇、蓋が重くなることにより必要となる全体の剛性上昇によるコストアップ上昇、更に、蓋の強度が高すぎることによる蓋と温度制御対象との密着性低下を防ぐことができる。又、直動ガイド機構等の蓋の移動ガイドに過大な負荷を与えることもない。

又、蓋が恒温槽の開口部に対して略垂直方向に平行移動するだけであるため、マイクロプレート等の温度制御対象を、開口面と蓋の間から出し入れすることにより、狭いスペースに多数の恒温槽を積層配置することができ、スペース効率を向上することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、本発明に係る蓋開閉装置の実施形態を備えた恒温槽の斜視図、図２に、装置内部の断面図、図３に外形側面説明図を示す。

本実施形態は、恒温槽１０の開口部に対して垂直方向（図の上下方向）に平行移動する蓋３０を開閉するための恒温槽の蓋開閉装置であって、蓋３０の先端の引掛け部３０Ａに加えられた開閉方向（図の上下方向）の動きを、蓋３０の後端（図２及び図３の右端）にも伝えるための伝達機構として、蓋３０の先端及び後端近傍の両側面に固定されたスタッド５０、５２と、恒温槽１０の固定ベース１２の先端及び後端近傍の両側面に回動自在に支持された、外周溝付きのプーリ５４、５６と、固定ベース１２の後端近傍の両側面に回動自在に支持された、同じく外周溝付きのプーリ５８と、該プーリ５４、５６、５８に掛け回された状態で前記スタッド５０、５２間に張架された、例えばスチール製のワイヤ６０と、を備えたものである。

前記ワイヤ６０には、スタッド５０又は５２の上下方向位置を調整することにより、適切な張力が掛けられている。

前記固定ベース１２の垂直面にはリニア（直動）ガイド１４のレール１４Ｒが固定され、前記蓋３０は該レール１４Ｒと係合される可動子１４Ｍにより、該レール１４Ｒに沿って上下方向に直動できるようになっており、固定ベース１２と蓋３０の先端及び後端近傍に張架されたコイルばね４０によって開口を閉じる方向（図の下方）に付勢されている。

前記蓋３０の内側には、例えばペルチェ素子１６、ヒートシンク１８及び伝熱板２０からなる熱源上で、温度制御対象であるマイクロプレート８を保持するためのプレート台２２が設けられ、該プレート台２２は、固定ベース１２に固定されたレール２４Ｒと可動子２４Ｍからなるリニア（直動）ガイド２４により蓋３０の内側下方で上下動可能となっている。このプレート台２２は蓋３０とコイルばね４２で繋がれており、このコイルばね４２を介して蓋３０と連動するが、ストッパ２６で上方への移動が規制され、熱源の伝熱板２０で下方への移動が規制されている。又、プレート台２２には、大きな穴２２Ｈが開いており、伝熱板２０の凸部２０Ａに嵌まり込むようになっている。この伝熱板２０の下にはペルチェ素子１６があり、ヒートシンク１８と伝熱板２０によって挟み込まれている。

前記蓋３０の内部上方には、マイクロプレート８を伝熱板２０に密着させるための押え部材３２が設けられている。

又、図４（斜視図）及び図５（要部の断面図）に例示する如く、マイクロプレート８を搬送するハンドリングユニット７０のハンドリング部８０は、ハンドリングベース７２の上面に設けたリニアレール７４上を前後移動する。そしてハンドリングベース７２の下面には、その先端に、ソレノイド７６の作用で出し入れ可能な爪７８が設けられており、蓋３０の引掛け部３０Ａに接合させ、ハンドリングユニット７０を上下動させることで、蓋３０の開閉ができるようになっている。図４、図５において、８２は、マイクロプレート８を両側から把持するための一対のアーム、８４は、その開閉機構、８６は、その駆動源である。

以下動作を説明する。

自動分析装置中の試料や試薬の入ったマイクロプレート８は、図４及び図５に例示したようなハンドリングユニット７０で、図６に例示する如く恒温槽ユニット前面まで運ばれる。図６において、９０は、ハンドリングユニット７０を水平に移動させる搬送機構、９２は、搬送機構９０を垂直に移動させる搬送機構である。

次に、ハンドリングユニット７０の爪７８を蓋３０の引掛け部３０Ａに下方で突出させ、ハンドリングユニット７０を上方へ動かすことで、蓋３０を持ち上げる。このとき、プレート台２２は、コイルばね４２を介して同時に持ち上げられるが、ストッパ２６にリニアガイド２４の可動子２４Ｍが当接すると止まり、蓋３０のみが更に持ち上げられる。

蓋３０とプレート台２２の間隔が十分に開いた時点でハンドリングユニット７０の上昇を止め、ハンドリングユニット７０は、マイクロプレート８を恒温槽１０の内部へ挿入し、プレート台２２の上にマイクロプレート８を置いて退出する。

次にハンドリングユニット７０は下降し、蓋３０を下ろすが、コイルばね４２が十分に縮んで弛んだ時点で、プレート台２２も下降を始め、最終的にはマイクロプレート８の底８Ａが伝熱板２０に当接する。

更に蓋３０が下降すると、押え部材３２がコイルばね４０を介してマイクロプレート８を伝熱板２０に押し付けることになる。このコイルばね４０による押付力が強い程、伝熱板２０の熱がマイクロプレート８の各ウェルに均等に伝わり、検査の信頼性が増す。

以上が一連の動きであるが、検査の信頼性を向上させるためにコイルばね４０を強くすると、蓋３０の引掛け部３０Ａを持ち上げたときに蓋３０が変形し、後方のリニアガイド１４側が遅れて持ち上がることとなり、マイクロプレート８を挿入するための適正空間の保持が難しくなる。又、これを避けるために蓋３０の剛性を向上させたとしても、先端のみを持ち上げることでリニアガイド１４の付く後端では大きなモーメントが生じ、リニアガイド１４にこじれを発生させ、その寿命を短くすることとなる。

以上の不具合を防止するため、本実施形態では、ワイヤ６０とプーリ５４、５６、５８を用いている。即ち、図３において、蓋３０の引掛け部３０Ａが持ち上げられると、前方のスタッド５０に固定されたワイヤ６０の先端も同時に持ち上げられる。このワイヤ６０の張力は、３個のプーリ５４、５６、５８を介して、後方のスタッド５２に固定されたワイヤ６０の後端へ伝達されて、蓋３０のリニアガイド１４に近い後方部分も同時に持ち上げられる。従って、蓋３０に必要以上の剛性を与える必要がなく、リニアガイド１４の付く後端も同時に持ち上げられるため、リニアガイド１４にモーメントによる過大な負荷は掛からない。

又、蓋３０の剛性が高い場合、マイクロプレート８を伝熱板２０へ均一に押し付ける為には、２０Ａ部と押え部材３２の平行度は高い精度を必要とするが、蓋３０が、ある程度弾性変形を許容する板金等の構成であれば、４本のばね４０の力により、均一に押し付けることが可能である。

本実施形態においては、伝達機構を外周溝付きのプーリ５４、５６、５８とスチール製のワイヤ６０で構成しているので、構成が単純である。なお、ワイヤ６０の材質はスチールに限定されず、例えばケプラーのような伸びの小さな繊維に置き換えても良い。又、プーリの代わりに、外周溝の無いローラを用いてもよい。更に、ワイヤの引き回しもこの実施形態に限定されない。又、ワイヤとプーリの組合せでなく、例えばギヤを用いて蓋の前後の動きを同期させてもよい。

又、本実施形態においては、リニアガイド１４を用いて蓋３０を上下に移動させているので、僅かな隙間でも蓋全体を持ち上げることができ、マイクロプレート８を確実に出し入れすることができる。なお、蓋３０の平行移動をガイドする構成はこれに限定されず、例えばボールとブッシュの組合せや、単なるブッシュや蟻溝を用いることも可能である。

又、本実施形態においては、押え部材３２を蓋３０に設けているので、マイクロプレート８の蓋が不要であり、押え付けが上手くいく。なお、押え部材３２を省略することも可能である。

又、本実施形態においては、プレート台２２を設けているので、ハンドリングユニット７０の動きが単純な動きでよい。なお、ハンドリングユニット７０側でマイクロプレート８を下げて熱源上に直接置きに行くことができれば、プレート台２２を省略することもできる。

又、本実施形態においては、蓋３０の両側に伝達機構を設けていたので、バランスが良く、動きが円滑であるが、例えば対角線位置にのみ伝達機構を設けてもよい。

又、本実施形態においては、熱源にペルチェ素子１６を用いているので、加熱、冷却のいずれも可能である。なお、熱源の構成も実施形態に限定されず、加熱源又は冷熱源のいずれか一方のみを用いても良い。又、温度制御対象もマイクロプレート８に限定されない。

本発明の実施形態が採用された恒温槽の斜視図 同じく装置内部の断面図 同じく外形側面の説明図 マイクロプレートを搬送するハンドリングユニットの一例を示す斜視図 同じく要部の断面図 恒温槽が多数並置された恒温槽ユニットを示す斜視図

符号の説明

８…マイクロプレート
１０…恒温槽
１４、２４…リニア（直動）ガイド
１６…ペルチェ素子
１８…ヒートシンク
２０…伝熱板
２２…プレート台
３０…蓋
３２…押え部材
４０、４２…コイルばね
５０、５２…スタッド
５４、５６、５８…プーリ
６０…ワイヤ
７０…ハンドリングユニット
７２…ハンドリングベース
７６…ソレノイド
７８…爪

Claims (4)

1. 前面の側において温度制御対象が出し入れされる恒温槽の上面側を覆う蓋を上下方向に平行移動させて開閉するための恒温槽の蓋開閉装置であって、
   前記蓋における前記前面の側と反対の側の端部である後端に係合して前記蓋を前記上下方向に案内するように固定ベースに固定された直動ガイドと、
   前記蓋における前記前面の側の端部である先端に加えられる上向きの力を前記蓋の前記後端に伝えて前記蓋の前記後端にも上向きの力を加えるための、前記蓋の両側の側方に設置された一対の伝達機構と、を備え、
   各前記伝達機構は、一端が前記蓋の側面の前記先端の近傍に結合され他端が前記蓋の前記側面の前記後端の近傍に結合された糸状体と、前記糸状体を前記蓋の前記側面の前記先端の近傍の結合部分から下方に案内するように前記固定ベースに回転自在に支持された先端側下方の滑車と、前記糸状体を前記蓋の前記側面の前記後端の近傍の結合部分から上方に案内するように前記固定ベースに回転自在に支持された後端側上方の滑車と、を有することを特徴とする恒温槽の蓋開閉装置。
2. 前記蓋に、温度制御対象を熱源と密着させるための押え部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の恒温槽の蓋開閉装置。
3. 温度制御対象を熱源上で保持する手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の恒温槽の蓋開閉装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の蓋開閉装置を備えたことを特徴とする恒温槽。
   

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