JP4829252B2 - 異なる熱容量を有する微小流体試料用の温度制御装置 - Google Patents
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Description
110 流体チップ組立体
120 第1の基板ブロック
122 第1の内表面
124 第1の外表面
126 第1の仮想平面
130 第2の基板ブロック
132 第2の内表面
134 第2の外表面
136 第2の仮想平面
140 加熱器
146 絶縁層
148 ヒートシンク
150 温度制御装置
152 第1の温度制御信号
154 温度センサリード線
156 第2の温度制御信号
158 温度センサ
220 第2の基板ブロック
222 第1の内表面
224 第1の外表面
226 第1の仮想平面
228 ウェル
230 第2の基板ブロック
232 第2の内表面
234 第2の外表面
236 第2の仮想平面
258 温度センサ
302 溝(直角)
304 溝(蛇行)
306 溝(直線)
308 管
310 基板ブロック
310A 基板ブロック
310B 基板ブロック
320 装置
330A 周辺端部
330B 周辺端部
330C 周辺端部
330D 周辺端部
350 温度センサ
360 分析センサ
362 分析センサ
364 分析センサ
366 分析センサ
368 光センサ
370 チップを用いたセンサ
380 ヒートシンク
382 加熱器
384 絶縁材料
390 導管
390 導管
410 基板ブロック
420 L字型の溝
422A 第1の脚部
422B 第2の脚部
424 肘形領域
426A 第1の末端
426B 第2の末端
429 溝
430 L字型の溝
432A 第1の脚部
432B 第2の脚部
434 肘形領域
436A 第1の末端
436B 第2の末端
439 溝
440 MMIMSセンサ
442 MMIMSセンサ
450A 周辺端部
450B 周辺端部
450C 周辺端部
450D 周辺端部
460 熱源
462 絶縁材料
464 ファン
466 矢印
469 矢印
479 矢印
480 装置
481 第1の管
482 第2の管
Claims (42)
- 温度制御された流体試料システムであって、
流体試料装置と、
第1の外表面に熱的に連結された加熱器と、
第2の外表面に熱的に連結されたヒートシンクと、
温度制御装置と、を備え、
前記流体試料装置は、
第1の内表面および第1の外表面を有する第1の基板ブロックを備え、
第2の内表面および第2の外表面を有する第2の基板ブロックを備え、
前記第1の内表面の中に形成され、前記第1の基板ブロックの周辺端部に対して開く第1および第2の末端を有する第1の溝を備え、
前記第1および第2の基板ブロックの前記第1および第2の内表面は、前記第1の基板と前記第2の基板との間に第1の貫通導管を形成するように相互に対面しており、
前記第1の貫通導管は前記流体試料装置の周辺端部に対して開く第1および第2の末端を有し、
前記第1の貫通導管は前記第1の溝を組み込み、
前記第1の貫通導管は前記第1の貫通導管の高さ(h)だけ離間される2つの仮想平面間に位置し、前記2つの仮想平面は相互に平行であり、かつこれらの平面の間で、前記第1の貫通導管が内部に存在する第1の容積を画定し、
前記第1の容積の内部の温度を測定するように構成された少なくとも1つの温度センサを備え、
前記温度制御装置は、
温度情報を前記温度センサから受け取り、
温度勾配が前記第1の外表面と前記第2の外表面との間に形成され、
所望の温度が前記第1の容積の内部で維持されるように、前記加熱器に加熱を行わせ、かつ前記ヒートシンクを制御して冷却を行わせるように構成され、
前記流体試料装置の中に形成された第2の導管をさらに備え、前記第2の導管は第1の容積の中に備わっている、
ことを特徴とする温度制御された流体試料システム。 - 前記第1の導管は第1の流体によって占められ、かつ前記第2の導管は第2の流体によって占められており、前記第1および第2の流体は異なる熱容量を有することを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記第1の流体はガスであり、前記第2の流体は液体であることを特徴とする請求項2に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記流体試料装置は少なくとも3つの端部表面が設けられた周辺端部を有し、
前記第1の導管の前記第1の末端は第1の端部表面の中に形成され、
前記第1の導管の前記第2の末端は第2の端部表面の中に形成され、
前記第2の導管の前記第1の末端は前記第1の端部表面の中に形成され、
前記第2の導管の前記第2の末端は第3の端部表面の中に形成されることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記周辺端部は二対の平行な端部表面を備え、
前記第2および第3の端部表面は相互に平行でありかつ反対方向へ向くことを特徴とする請求項4に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記第1の導管の前記第1の末端と前記第2の末端との間の点で前記第1の導管と流体連通する第1のプローブと、
前記第2の導管の前記第1の末端と前記第2の末端との間の点で前記第2の導管と連通する第2のプローブとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。 - 請求項6に記載の温度制御された流体試料システムであって、
前記流体試料装置は少なくとも4つの端部表面が設けられた周辺端部を有し、
前記第1の導管の前記第1の末端は第1の端部表面の中に形成され、
前記第2の導管の前記第1の末端は前記第1の端部表面の中に形成され、
前記第1の導管の前記第2の末端は第2の端部表面の中に形成され、
前記第2の導管の前記第2の末端は第3の端部表面の中に形成され、
前記第2および第3の端部表面は相互に平行であり、かつ反対方向へ向き、
前記第1および第2のプローブは共に第4の端部表面を経由して前記流体試料装置に進入し、
前記第1および第4の端部表面は相互に平行であり、かつ反対方向へ向くことを特徴とする温度制御された流体試料システム。 - 前記第1および第2のプローブは質量分析器に接続されることを特徴とする請求項7に記載の温度制御された流体試料システム。
- ガス試料が前記第1の導管を占め、
血液試料が前記第2の導管を占めることを特徴とする請求項8に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記第1および第2の導管を占める管材料をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記第1および第2の仮想平面は前記第1および第2の外表面に平行であることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記加熱器は、均一の熱流束が前記第1および第2の仮想平面に直交する方向へ前記流体試料装置を通過するように、前記第1の外表面の表面にわたって均一の熱を供給することを特徴とする請求項11に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記加熱器は第1の絶縁材料と前記第1の外表面との間に置かれることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 請求項1に記載の温度制御された流体試料システムであって、
前記第2の内表面の中に形成された第2の溝をさらに備え、
前記第1および第2の溝はL字形状をなし、前記流体試料装置の中で前記第1の導管を共同して形成するように組み合うことを特徴とする温度制御された流体試料システム。 - 前記ヒートシンクは熱電素子であることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記ヒートシンクは室温の空気であることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記第2の外表面を通過して前記空気を送るためにファンをさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記温度センサはサーミスタであることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記温度制御装置は比例−積分−微分制御を利用することを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 異なる熱容量を有する少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法であって、
第1および第2の流体試料を共通の装置の中に形成された第1および第2の経路に沿って通過させるステップであって、前記第1の流体試料は第1の熱容量を有しかつ前記第2の流体試料は第2の熱容量を有し、前記第1および第2の経路は実質的に前記装置内部の共通平面に沿っている、通過させるステップと、
均一の熱流束が前記平面を通過するように前記平面に直交する方向へ温度勾配を形成するステップであって、前記温度勾配は、前記装置に熱的に連結されかつ前記平面の一方の側で加熱を行う加熱器と、前記装置に熱的に連結されかつ前記平面の反対側で冷却を行うヒートシンクとの間に形成される、形成するステップと、
前記第1の経路と前記第2の経路との間にある、前記平面内の点で前記装置の温度を測定するステップと、
前記加熱器および前記ヒートシンクの少なくとも一方を前記装置の前記測定温度に基づいて調整するステップと
を含むことを特徴とする少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。 - 前記第1および第2の流体試料は、各々の第1および第2の経路に沿って異なる流量を有することを特徴とする請求項20に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- 前記加熱器を調整するために比例−積分−微分制御を利用するステップを含むことを特徴とする請求項20に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- 少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法であって、
第1および第2の流体試料を共通の装置の中に形成された第1および第2の経路に沿って通過させるステップであって、前記第1の流体試料は前記装置を通過する第1の流量を有し、かつ前記第2の流体試料は前記装置を通過する第2の流量を有し、前記第1および第2の経路は実質的に前記装置内部の共通平面に沿っている、通過させるステップと、
均一の熱流束が前記平面を通過するように、前記平面に直交する方向へ温度勾配を形成するステップであって、前記温度勾配は、前記装置に熱的に連結されかつ前記平面の一方の側で加熱を行う加熱器と、前記装置に熱的に連結されかつ前記平面の反対側で冷却を行うヒートシンクとの間に形成される、形成するステップと、
前記第1の経路と前記第2の経路との間にある、前記平面内の点で前記装置の温度を測定するステップと、
前記加熱器および前記ヒートシンクの少なくとも一方を前記装置の前記測定温度に基づいて調整するステップと
を含むことを特徴とする少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。 - 前記加熱器を調整するために比例−積分−微分制御を利用するステップを含むことを特徴とする請求項23に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- 前記容積が維持される前記所望の温度は、所定値の0.1℃以内であることを特徴とする請求項1に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記加熱器および前記ヒートシンクの少なくとも一方を調整するステップは、前記点における温度を所定値の0.1℃以内に維持することを特徴とする請求項20に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- 前記加熱器および前記ヒートシンクの少なくとも一方を調整するステップは、前記点における温度を所定値の0.1℃以内に維持することを特徴とする請求項23に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- ガス試料が第1の経路に沿って流れ、
血液試料が第2の経路に沿って流れる、
ことを特徴とする請求項20に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。 - 前記血液試料および前記ガス試料は逆の方向に流れ、互いを通過することを特徴とする請求項28に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- ガス試料が第1の経路に沿って流れ、
血液試料が第2の経路に沿って流れる、
ことを特徴とする請求項23に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。 - 前記血液試料および前記ガス試料は逆の方向に流れることを特徴とする請求項30に記載の少なくとも2つの流体試料の温度を制御する方法。
- 異なる熱容量または異なる流量を有する第1および第2の流体試料の温度を制御するための温度制御された流体試料システムであって、
流体試料デバイスと、
第1の容積内で温度を測定するために設けられた少なくとも一の温度センサと、
第1の表面に熱的に連結された加熱器と、
第2の表面に熱的に連結されたヒートシンクと、
前記温度センサからの温度情報を受け取るように設計され、少なくとも一の前記加熱器および前記ヒートシンクを調整する温度制御装置と、
を含み、
前記流体試料装置は、
第1および第2の外表面ならびに周辺端部を含み;
第1および第2の貫通導管は前記流体試料装置を通過し、前記貫通導管はそれぞれ第1および第2の末端を有し、前記貫通導管はそれぞれ流体試料を収容するように構成され、前記貫通導管はそれぞれ前記貫通導管の高さ(h)だけ離間される2つの仮想平面間に位置し、前記2つの仮想平面は相互に平行であり、かつこれらの平面の間で、前記第1の貫通導管が内部に存在する第1の容積を画定し、前記2つの仮想平面は第1および第2の外表面と平行であり;
前記少なくとも一の温度センサは、第1の容積(V)内の温度を測定するように構成され;
熱勾配が前記第1の外表面と前記第2の外表面の間に、均一の熱流束が前記第1および第2の仮想平面に対して垂直方向で前記流体試料装置を通過するように形成され;
所望の温度を前記第1の容積内で保持し;
前記第1の貫通導管がそれを流れる第1の流体試料を有し、前記第2の貫通導管がそれを流れる第2の流体試料を有し、前記第1および第2の流体試料は実質的に同じ温度であることを特徴とするシステム。 - 前記温度制御装置は、比例−積分−微分制御を実行するために構成されることを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記容積における前記所望の温度を所定値の0.1℃以内に維持することを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記流体試料装置は、
第1の内表面および第1の外表面を有する第1の基板ブロック;および
第2の内表面および第2の外表面を有する第2の基板ブロックを備え;
前記第1および第2の基板ブロックの前記第1および第2の内表面前記第1の内表面は前記第1および第2の基板ブロックの間に前記第1および第2の貫通導管を形成するように相互に対面していることを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記第1および第2の基板ブロックの前記第1および第2の内表面は第1および第2の溝により提供され、
前記第1および第2の溝は、前記第1および第2の基板ブロックの内表面が相互に対面するときに前記第1および第2の貫通導管を形成することを特徴とする請求項35に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記周辺端部は2組の平行な端部表面を有し;
第1の貫通導管の第1の末端は第1の端部表面中に形成され;
第1の貫通導管の第2の末端は第2の端部表面中に形成され;
第2の貫通導管の第1の末端は前記第1の端部表面中に形成され;
第2の貫通導管の第2の末端は第3の端部表面中に形成され;
第2および第3の端部表面は相互に平行であり、かつ反対方向へ向くことを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記第1の貫通導管の前記第1および第2の末端の間の点で前記第1の貫通導管と流体連通する第1のプローブ;と
前記第2の貫通導管の前記第1および第2の末端の間の点で前記第2の貫通導管と連通する第2のプローブと、をさらに含み、
前記第1および第2のプローブはいずれも第4の端部表面を通して、流体試料装置を導入し;
第1および第4の端部表面は、相互に平行であり、かつ反対方向に向くことを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。 - 前記第1および第2のプローブは、質量分析器に接続されることを特徴とする請求項38に記載の温度制御された流体試料システム。
- 第1および第2の貫通導管を占める管材料をさらに含む、請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記ヒートシンクは室温の空気であり、前記システムは、前記第2の該表面を通過して前記室温の空気を送るためのファンをさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。
- 前記ヒートシンクは熱電素子であることを特徴とする請求項32に記載の温度制御された流体試料システム。
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