JP6410194B2 - 温度制御モジュールおよび光測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、温度制御モジュールおよび光測定装置に関する。

ライフサイエンス分野では、核酸、タンパク質など種々の生体分子を含む試料を扱うために、試料の温度を制御することが多い。ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法でＤＮＡを増幅する際には、例えば、９５℃で鋳型ＤＮＡを一本鎖に分離し、５０℃でプライマーをＤＮＡ鎖に結合させ、７２℃でＤＮＡポリメラーゼによる反応を促す。

上記ＰＣＲ法に用いる装置として、特許文献１には、反応溶液が入れられる複数のウェル各々の外周部にヒーターが配置されたＰＣＲ装置が開示されている。当該ＰＣＲ装置によれば、反応溶液の温度をヒーターで制御することで、各ウェルの内部でＰＣＲ法を繰り返し行うことができる。

また、核酸に結合して発色する試薬を検体に添加して、感染症を引き起こす細菌が当該検体に含まれるか否かを検査することがある。当該検査では、試薬を添加した検体の吸光度を測定し、検体中の核酸の濃度を定量することで、細菌を検出することができる。この場合、検出感度を向上させるために、細菌を事前に培養することがある。細菌の培養においても、培地の温度を所定の温度に制御する必要がある。

臨床検体または環境試料などを検査する場合、速やかに結果を得るために、培地の温度を制御可能な装置を、屋外で使用できることが望ましい。したがって、試料の温度を制御可能な装置の小型化および携帯性の向上が求められている。

特開２０１３−２４８４１号公報

上記装置の小型化および携帯性が制限される要因として、該装置に実装されるヒーターの消費電力の大きさが挙げられる。しかも、特許文献１に開示されたＰＣＲ装置のように、複数の反応溶液に同時に使用できるように複数のウェルを備える装置の場合、各ウェル内の反応溶液の温度を制御するために、複数のヒーターを使用するので消費電力が増大する傾向にある。

このため、装置を小型にするべく、電力源として小型の内蔵バッテリを用いると、装置を長時間使用できないという不都合がある。一方、固定された外部電源に接続すると携帯性が損なわれる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、消費電力を極力抑制できる温度制御モジュールおよび光測定装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る温度制御モジュールは、
樹脂と該樹脂より熱伝導率が高い物質とを含む混合物で形成された温度調整部材と、
前記温度調整部材の温度を制御するヒーターと、
熱伝導率が前記温度調整部材の熱伝導率より小さい樹脂で形成され、前記温度調整部材およびヒーターが埋設された本体と、
を備え、
前記本体は、
試験管が挿入される貫通孔を有し、
前記温度調整部材は、
前記貫通孔を通して挿入される前記試験管の底と接するように形成されている。

この場合、前記温度調整部材は、
複数の試験管が挿入されるように形成されている、
こととしてもよい。

また、前記試験管は、
ＰＣＲ用チューブまたはマイクロチューブである、
こととしてもよい。

また、前記ヒーターは、
前記温度調整部材に接触するように配設される、
こととしてもよい。

また、前記温度調整部材は、
複数個配置され、
前記ヒーターは、
前記温度調整部材それぞれに対応させて、複数個配置される、
こととしてもよい。

また、前記温度調整部材は、
複数個配置され、
並列に個々に挿入される３本以上の試験管における両端の該試験管に接触する前記温度調整部材と、両端以外の該試験管に接触する前記温度調整部材とが分離しており、
前記ヒーターは、
両端の前記試験管と接触する前記温度調整部材の温度を制御する第１のヒーターおよび両端以外の前記試験管と接触する温度調整部材の温度を制御する第２のヒーターであって、
前記第１のヒーターおよび前記第２のヒーターは、
それぞれ独立に制御される、
こととしてもよい。

また、前記樹脂は、
シリコーンであって、
前記物質は、
炭化ケイ素である、
こととしてもよい。

また、前記本体を形成する樹脂は、
顔料を含む、
こととしてもよい。

本発明の第２の観点に係る光測定装置は、
上記本発明の第１の観点に係る温度制御モジュールと、
前記試験管に保持される試料に対して測定光を照射する光源部と、
前記測定光が照射された前記試料から放出される観測光を受光する受光部と、
を備える。
この場合、前記光源部および前記受光部は、
前記温度調整部材と接触せず、熱伝導率が前記温度調整部材の熱伝導率より小さい樹脂に埋設されている、
こととしてもよい。
本発明の第３の観点に係る光測定装置は、
上記本発明の第１の観点に係る温度制御モジュールと、
前記本体を形成する樹脂と同材質でかつ顔料が分散された顔料含有樹脂で形成され、前記本体を包囲する顔料含有部材と、
前記試験管に保持される試料に対して測定光を照射する光源部と、
前記測定光が照射された前記試料から放出される観測光を受光する受光部と、
を備え、
前記本体を形成する樹脂は、特定の光に対して透明であって、
前記顔料含有部材は、前記試験管の少なくとも一部が前記温度調整部材に接触するように該試験管が挿入される、前記本体が有する前記貫通孔に通じた貫通孔を有する。

この場合、前記本体は、前記測定光および前記観測光に対して透明であって、前記光源部から前記試料に照射される測定光および前記試料から前記受光部に到達する観測光の光路となる、
こととしてもよい。

また、前記顔料含有部材に分散された顔料は、少なくとも前記測定光を吸収する、
こととしてもよい。

また、前記ヒーターに給電する第１の電源部と、
前記第１の電源部とは独立して前記光源部に給電する第２の電源部と、
をさらに備える、
こととしてもよい。

本発明によれば、消費電力を極力抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る温度制御モジュールの構成を示す図である。 ８連チューブが挿入された図１の温度制御モジュールを示す図である。 図１に示す温度制御モジュールの断面を示す図（その１）である。 図１に示す温度制御モジュールの断面を示す図（その２）である。 図１に示す温度制御モジュールの断面を示す図（その３）である。 本発明の実施の形態２に係る温度制御モジュールの断面を示す図である。 ８連チューブの各チューブ内の温度を６０℃に一括制御した場合のチューブ内の温度の経時変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る温度制御モジュールの断面を示す図である。 図８に示す温度制御モジュールで８連チューブの各チューブ内の温度を制御した場合のチューブ内の温度の経時変化の一例を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る光測定裝置の断面を示す図である。 図１０に示す光測定裝置の断面を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る光測定裝置の断面を示す図である。

本発明に係る実施の形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施の形態及び図面によって限定されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態に係る温度制御モジュール１００は、主にＰＣＲ法などで使用される８連チューブ用である。まず、図１を参照して、温度制御モジュール１００の構成について説明する。図１は、温度制御モジュール１００の構成を示すブロック図である。温度制御モジュール１００は、ヒーター１と、制御回路２と、温度調整部材３と、を備える。

ヒーター１は、具体的には、フィルムヒーターである。ヒーター１は、制御回路２と接続する。ヒーター１の温度は、制御回路２によって制御される。制御回路２は、少なくともサーミスタと、トランジスタと、抵抗と、から構成される。制御回路２は、モバイルバッテリ２００と接続しており、直流５Ｖで駆動される。温度に依存してサーミスタの抵抗値が変化すると、制御回路２の出力電圧が変わる。その結果、制御回路２に接続されたヒーター１の温度が変化する。

温度調整部材３は、樹脂と該樹脂より熱伝導率が高い物質とを含む混合物で形成される。このため、温度調整部材３の熱伝導率は、樹脂のみの場合の熱伝導率よりも高い。樹脂はシリコーン、より具体的には、室温で固化する特性を有するポリジメチルシロキサン（Polydimethylsiloxane：ＰＤＭＳ）である。温度調整部材３においては、シリコーンより熱伝導率が高い物質として炭化ケイ素が用いられている。シリコーンの熱伝導率は、約０．２Ｗ／ｍ・Ｋである。炭化ケイ素の熱伝導率は、２７０Ｗ／ｍ・Ｋである。シリコーンと炭化ケイ素とは、１：１の重量比で混合されている。

次に、温度制御モジュール１００の構成について、さらに具体的に説明する。図２は、８連チューブ３００をセットした状態の温度制御モジュール１００の平面図を示す。８連チューブ３００は、連結された８本の半透明のチューブで構成されているＰＣＲ用チューブである。各チューブの開口部には、キャップ４００が装着されている。

図２の１点鎖線Ａ−Ａ’における断面図を図３に示す。なお、図３および以下で示す断面図には、制御回路２は示されていない。８連チューブ３００は、温度制御モジュール１００に対して垂直に挿入される。ヒーター１は、温度調整部材３に接触するように配設される。これにより、ヒーター１は、温度調整部材３の温度を制御する。ヒーター１は、温度調整部材３の底面に接触しているため、ヒーター１から発生した熱が温度調整部材３に効率よく伝導する。

温度調整部材３は、複数の試験管、すなわち８本のチューブから構成される８連チューブ３００が挿入されるように形成されている。より詳細には、温度調整部材３には、８連チューブ３００の各チューブの形状に合わせて穴が形成されており、図３に示すように、各チューブを挿入することができる。８連チューブ３００が挿入されると、温度調整部材３は、挿入された８連チューブ３００を構成する各チューブの底と接触する。温度調整部材３の高さは、８連チューブ３００に入れられる試料１０の液量に応じて決定することができる。試料１０の温度を効率よく制御するために、温度調整部材３の高さは、８連チューブ３００の各チューブの底から試料１０の液面までの高さよりも高い。

ここで、試料１０は、臨床検体、環境試料、培養液、緩衝液、各種試薬または核酸など様々な物質を含むことができる。液体である試料１０の量は、１５〜２５μｌである。

ヒーター１および温度調整部材３は、樹脂で形成された本体４に埋設される。本体４を形成する樹脂は、シリコーンであって、より具体的にはＰＤＭＳである。ヒーター１および温度調整部材３にＰＤＭＳをパテ状に盛ることによって、ヒーター１および温度調整部材３が本体４に埋設される。

図４は、図３の１点鎖線Ｂ−Ｂ’における温度制御モジュール１００の断面図を示す。温度調整部材３は、８連チューブ３００を構成する各チューブの試料１０の入った部分（底付近）の外周面に接触している。ヒーター１から発生した熱を素早く試料１０に伝導させるために、温度調整部材３の大きさは、各チューブの試料１０の入った部分の外周面に接触する程度であればよい。

図３の１点鎖線Ｃ−Ｃ’における温度制御モジュール１００の断面図を図５に示す。ヒーター１をなるべく小型にするため、８連チューブ３００の各チューブの配列方向に直交する方向におけるヒーター１の幅は、温度調整部材３に熱が十分に伝導する限りにおいて温度調整部材３の幅より短くなっている。

温度制御モジュール１００では、ヒーター１の温度が低温から高温に制御されると、ヒーター１から発生した熱が温度調整部材３に伝導し、温度調整部材３の温度が上昇する。さらに、温度調整部材３に接触している８連チューブ３００に、温度調整部材３からの熱が伝導し、試料１０の温度が上昇する。例えば、ヒーター１は、温度調整部材３の温度を、６０分間、６０℃に維持する。

一方、ヒーター１の温度が高温から低温に制御されると、ヒーター１から温度調整部材３への熱の伝導が抑えられ、温度調整部材３の温度が低下する。結果として、温度調整部材３に接触している８連チューブ３００および試料１０の温度が低下する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る温度制御モジュール１００によれば、温度調整部材３が、シリコーンとシリコーンよりも熱伝導率が高い炭化ケイ素とを含む混合物で形成されているため、ヒーター１から発生した熱を試料１０に効率よく伝導させることができる。この結果、ヒーター１を小型化でき、ヒーター１を駆動するのに必要な電力を抑制することができる。したがって、温度制御モジュール１００の消費電力を抑制できる。

本実施の形態に係る温度制御モジュール１００は省電力が実現されているため、屋外で使用する機器、ベンチトップで使用する機器などに好適に組み込まれ、様々な用途に用いることができる。温度制御モジュール１００は、例えば、細胞培養、酵素反応または化学反応などのためのインキュベーションに用いることができる。また、温度依存性の機能を有する、もしくは温度依存性の構造変化を呈する生体分子の評価、解析などにも使用することができる。

本実施の形態では、温度調整部材３は、８連チューブ３００を構成する複数のチューブが挿入されるように形成されている。これにより、複数の試料１０の温度を同時に制御することができるため、陽性対照、陰性対照、系列希釈した試料などの各種試料の温度を同時に制御できる。

また、温度調整部材３は、挿入された８連チューブ３００の底と接触するようにした。ＰＣＲ法などで用いられるチューブでは、ピペッティングまたは遠心分離などでチューブの底に試料１０が集められることが多い。このため、温度調整部材３が８連チューブ３００の底と接触することで、８連チューブ３００を介して試料１０の温度を効率よく制御できる。

本実施の形態において、ヒーター１は温度調整部材３に接触するように配設されるようにした。こうすることで、ヒーター１の熱をほとんど逃すことなく温度調整部材３に伝導させることができる。なお、ヒーター１から温度調整部材３への熱の伝導を阻害しない限り、ヒーター１の配設の態様は限定されない。

なお、温度調整部材３および本体４に用いた樹脂として、ＰＤＭＳの他に、アクリル、ポリカーボネート、環状オレフィン樹脂などを用いることができる。また、温度調整部材３を、シリコーンと熱伝導率が高い物質として炭化ケイ素とを含む混合物で形成したがこれに限らない。例えば、熱伝導率が高い物質としては、樹脂との混合物の物性を考慮して、炭化ケイ素の他に、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどを使用してもよい。

また、シリコーンと炭化ケイ素の重量比は、１：１に限らず、混合物の加工の行い易さ、混合物の熱伝導率などに基づいて、適宜決めることができる。シリコーンと炭化ケイ素の重量比は、（シリコーン：炭化ケイ素＝）９：１、４：１、７：３、３：２、２：３、３：７、１：４、または１：９などであってもよい。なお、温度調整部材３に形成される混合物は、シリコーンおよび炭化ケイ素の他に、熱伝導性の高い物質あるいは充填材を含んでもよい。

なお、本実施の形態では、ヒーター１および温度調整部材３が樹脂で形成された本体４に埋設するようにした。炭化ケイ素が含まれていないため、本体４の熱伝導率は、温度調整部材３より小さい。この結果、本体４を介した温度調整部材３の放熱が抑制され、温度調整部材３による温度制御の効率がさらに向上する。

本体４は、ＰＤＭＳで形成されているため、制御回路２を本体４に埋設することもできる。これにより、さらに温度制御モジュール１００を小型化できる。

また、温度制御モジュール１００に接続されるモバイルバッテリ２００は、温度制御モジュール１００に設けられたＵＳＢ端子を介して接続されてもよい。また、モバイルバッテリ２００は、温度制御モジュール１００内に実装してもよい。なお、温度制御モジュール１００に接続される電源として、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などを利用してもよい。

なお、本実施の形態では、ヒーター１として、フィルムヒーターを使用したが、ヒーターブロックまたは抵抗加熱などを用いてもよい。

また、本実施の形態における温度制御モジュール１００は、温度調整部材３に複数のチューブを挿入できるようにしたが、温度調整部材３には、１本のチューブが挿入されるようにしてもよい。この場合、ヒーター１および温度調整部材３の大きさは、消費電力を抑制するべく、さらに小さくすることができる。

なお、８連チューブ３００は、ＰＣＲ用チューブにかぎらず、マイクロチューブ（微量試験管）でもよい。また、温度調整部材３に挿入できるチューブの本数は、８本に限らず、２〜１２本、あるいは１２本以上であってもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る温度制御モジュール５００について説明する。以下では、温度制御モジュール５００に関して、上記実施の形態１に係る温度制御モジュール１００と異なる点について主に説明する。

図６は、図３に対応する温度制御モジュール５００の断面図である。温度制御モジュール５００は、温度調整部材３およびヒーター１の代わりに、温度調整部材５およびヒーター６を備える。

図６に示すように、温度調整部材５は、複数個配置される。温度調整部材５各々には、８連チューブ３００を構成する各チューブが挿入される。複数個の温度調整部材５それぞれに対応させて、ヒーター６が複数個配置される。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る温度制御モジュール５００では、８連チューブ３００を構成するチューブの本数に対応する温度調整部材５およびヒーター６を配置するようにした。これにより、温度調整部材５の大きさを、さらに小さくすることができる。これに伴い、ヒーター６の大きさも小さくできるため、ヒーター６を駆動するのに必要な電力をさらに抑制することができる。したがって、温度制御モジュール５００の消費電力を極力抑制できる。

なお、例えば、温度制御モジュール５００に１本のチューブが挿入された場合、制御回路２は、チューブが挿入された温度調整部材５のみの温度を制御するようにしてもよい。この結果、挿入されたチューブ内の試料１０の温度を制御しつつ、チューブが挿入されていない温度調整部材５の温度の制御に消費される電力を抑制できる。これにより、温度制御モジュール５００の消費電力を、より柔軟にさらに抑制できる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る温度制御モジュール６００について説明する。以下では、温度制御モジュール６００に関して、上記実施の形態１に係る温度制御モジュール１００と異なる点について主に説明する。

温度制御モジュール６００は、本体４の代わりに、顔料を含む樹脂で形成された本体７を備える。このため、ヒーター１および温度調整部材３は、顔料を含む樹脂に埋設される。顔料を含む樹脂は、黒色顔料を含むシリコーンである。

温度制御モジュール６００は、主に試料１０を光で分析する際に使用される。例えば、試料１０の核酸濃度を定量するために、核酸に結合して発色する試薬を加えた試料１０にＬＥＤ（Light Emitting Diode）から発光された光を照射し、８連チューブ３００の各チューブおよび試料１０を透過した光をカラーセンサで検出する。この場合、温度調整部材３を、黒色顔料を含むシリコーンに埋設することで、光の照射に伴う反射光および散乱光など（以下、不所望な光を総称して迷光ともいう）を抑制することができる。こうすることで、分析精度が向上する。

なお、温度制御モジュール６００は、上記ＬＥＤの光を利用した分析の他に、レーザ誘起蛍光法、光音響分光法、表面プラズモン共鳴を利用した方法などにも好適である。また、迷光を吸収する特性を有するものであれば、黒色顔料以外の顔料を用いてもよい。

本体４における顔料の含有量は、発生する迷光あるいは自家蛍光などに応じて、それらを吸収するように適宜設定される。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る温度制御モジュール７００について説明する。以下では、温度制御モジュール７００に関して、上記実施の形態２に係る温度制御モジュール５００と異なる点について主に説明する。

温度制御モジュール５００では、本体４の熱伝導率が温度調整部材５より小さいので、本体４を介した温度調整部材５の放熱が抑制され、温度制御モジュール５００による温度制御の効率が向上する。しかし、８連チューブ３００の各チューブは、各温度調整部材５間に介在する本体４を介して、隣接するチューブの温度を制御するヒーター６からの熱伝導の影響を受ける。

詳細には、図６において並列に配置された８連チューブ３００の各チューブのうち、両端のチューブを除くチューブは、両側に隣接するチューブの温度を制御するヒーター６からの熱伝導の影響を受ける。一方、両端のチューブは、片側に隣接するチューブの温度を制御するヒーター６からの熱伝導の影響を受けるが、他方の側にはチューブがないので、両端のチューブ以外のチューブよりは、隣接するチューブの温度を制御するヒーター６からの熱伝導の影響が小さい。さらに、両端のチューブの熱は、隣接するチューブがない側にある本体４を介して放出される。

このため、制御回路２が８連チューブ３００の各チューブの温度を制御する複数のヒーター６を一括制御する場合は、ヒーター６各々に同等の電力が給電されるので、両端のチューブと、両端以外のチューブとで、温度差が生じる。目標を６０℃として、８連のＰＣＲ用チューブ内に保持された試料の温度を実際に制御しようとしたところ、図７に示すように、両端のチューブと両端以外のチューブとでは、温度制御開始から１０分後に約２度の温度差が生じた。

本実施の形態に係る温度制御モジュール７００では、温度制御モジュール５００と同様に、温度調整部材５が複数個配置される。すなわち、並列に個々に挿入される８連チューブ３００の各チューブにおける両端のチューブに接触する温度調整部材５と、両端以外の試験管に接触する温度調整部材５とが分離している。

図８は、図６に対応する温度制御モジュール７００の断面図である。温度制御モジュール７００は、ヒーター１１（第１のヒーター）およびヒーター１２（第２のヒーター）を備える。

図８に示すように、８連チューブ３００の各チューブをチューブ３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇおよび３００ｈとする。ヒーター１１は、両端のチューブ３００ａおよびチューブ３００ｈと接触する温度調整部材５の温度を制御する。ヒーター１２は、両端以外のチューブ３００ｂ〜３００ｇと接触する温度調整部材５の温度を制御する。ヒーター１１およびヒーター１２は、制御回路２を介してそれぞれ独立に制御される。ヒーター１２は、具体的には、シートヒーターである。こうすることで、チューブ３００ｂ〜３００ｇ内の試料１０の温度を一括して制御することができる。

ヒーター１１によって制御される温度調整部材５の温度の目標値を、ヒーター１２によって制御される温度調整部材５の温度の目標値より高めに設定することにより、８連チューブ３００のチューブ３００ａ〜３００ｈ内の試料１０の温度をほぼ等温にすることが可能となる。本実施の形態に係る温度制御モジュール７００で、目標を６０℃として、８連のＰＣＲ用チューブ内に保持された試料の温度を実際に制御したところ、図９に示すように、チューブ３００ａとチューブ３００ｅとでは、温度制御開始から１０分後においてもほとんど温度差は生じなかった。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る温度制御モジュール７００では、チューブ３００ａ〜３００ｈにおける両端のチューブ３００ａ、３００ｈに接触する温度調整部材５と、チューブ３００ｂ〜３００ｇに接触する温度調整部材５とが分離している構成において、チューブ３００ａ、３００ｈと接触する温度調整部材５の温度を制御するヒーター１１とチューブ３００ｂ〜３００ｇと接触する温度調整部材５の温度を制御するヒーター１２とが、それぞれ独立に制御されるようにした。これにより、多連チューブの構造に起因する両端のチューブ内と両端以外のチューブ内との間に生じる温度差を極力抑制することができる。

なお、温度制御モジュール７００では、チューブ３００ａ〜３００ｈそれぞれに接触するように温度調整部材５を８個配置したが、両端のチューブ３００ａ、３００ｈに接触する温度調整部材５と、チューブ３００ｂ〜３００ｇに接触する温度調整部材５とが分離していれば、温度調整部材５の個数は任意である。例えば、両端のチューブ３００ａ、３００ｈにそれぞれ接触する２個の温度調整部材５と、チューブ３００ｂ〜３００ｇのすべてに接触する１個の温度調整部材５を配置してもよい。

（実施の形態５）
続いて、実施の形態５として、上記実施の形態２に係る温度制御モジュール５００を実装した光測定装置８００について説明する。本実施の形態では、ＰＣＲ用の８連チューブ３００を用いてＰＣＲ法を行う場合を例に説明する。ＰＣＲ法に用いる試料１０は、鋳型ＤＮＡ、核酸および増幅されたＤＮＡに結合して発色する試薬などを含む。８連チューブ３００に保持される試料１０の温度は、温度調整部材５によって制御されるので、ＰＣＲ法によりＤＮＡが増幅される。

光測定装置８００は、温度制御モジュール５００と、特定の光に対して透明なＰＤＭＳ（第１の樹脂）で形成されるシリコーン部材（第１の部材）１３と、黒色顔料が分散されたＰＤＭＳ（第２の樹脂）で形成される顔料含有シリコーン部材（第２の部材）１４と、を備える。なお、シリコーン部材１３は、上記実施の形態２に示す温度制御モジュール５００の本体４に相当する。

図１０は、温度制御モジュール５００を図６と同様に切断した場合の光測定装置８００の断面図である。温度制御モジュール５００は、シリコーン部材１３に埋設される。顔料含有シリコーン部材１４は、シリコーン部材１３を包囲する。シリコーン部材１３および顔料含有シリコーン部材１４は、８連チューブ３００の少なくとも一部が温度調整部材５に接触するように、８連チューブ３００が挿入される貫通孔１５、１６をそれぞれ有する。貫通孔１５、１６は、図１０に示すように、８連チューブ３００の各チューブが個々に挿入されるように並列に複数個形成されている。

図１１は、図１０の１点鎖線Ｂ−Ｂ’における光測定装置８００の断面の一部を示す。貫通孔１５、１６は、８連チューブ３００の各チューブの形状に対応した形状をしている。これにより、８連チューブ３００の各チューブの底（先端部）は、貫通孔１５、１６を通って温度調整部材５に到達し接触する。

図１１に示すように、光測定装置８００は、８連チューブ３００が挿入された際、８連チューブ３００に保持される試料１０に対して測定光を照射する光源部１７と、測定光が照射された試料１０から放出される観測光を受光する受光部１８と、電源部１９と、を備える。電源部１９は、ヒーター６、光源部１７および受光部１８に給電する。

試料１０のＤＮＡの濃度を定量するために、光源部１７はＬＥＤを備える。光源部１７は、ＬＥＤから発光された光を試料１０に照射する。受光部１８は、カラーセンサなどを備える。受光部１８は、８連チューブ３００の各チューブおよび試料１０から放出された光を検出する。シリコーン部材１３は、測定光および観測光に対して透明である。これにより、シリコーン部材１３は、光源部１７から試料１０に照射される測定光および試料１０から受光部１８に到達する観測光の光路となる。顔料含有シリコーン部材１４に含まれる顔料は、少なくとも測定光を吸収する。

図１１に示すように、シリコーン部材１３、光源部１７および受光部１８は、顔料含有シリコーン部材１４内に埋設されている。顔料含有シリコーン部材１４は、黒色顔料が分散された点を除いてシリコーン部材１３と同材質であるＰＤＭＳで形成されているため、シリコーン部材１３と顔料含有シリコーン部材１４との界面では、屈折率の差異に起因する反射が発生しない。よって、迷光あるいは自家蛍光は、当該界面ではほとんど反射されずに顔料含有シリコーン部材１４に入射して、黒色顔料によって吸収される。この結果、受光部１８に到達する観測光への迷光および自家蛍光の悪影響および受光部１８に到達する迷光および自家蛍光を低減できる。なお、黒色顔料は、シリコーン部材１３を測定光および観測光が通過する際に生じるラマン発光も吸収するので、受光部１８に到達する観測光へのラマン光の悪影響および受光部１８に到達するラマン光を低減できる。

図１０に戻って、光測定装置８００は、プリント基板２０と、冷却用ファン２１と、ヒートシンク２２と、を備える。プリント基板２０には、制御回路２などが配設される。冷却用ファン２１は、必要に応じて吸気する。ヒートシンク２２は、冷却用ファン２１によって吸気された空気を排気することで、温度制御モジュール５００の熱を外部に逃す。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る光測定装置８００は、温度調整部材５およびヒーター６の大きさを小さくできるので、光測定装置８００の消費電力を小さくできる。これにより、１個の電源部１９によって、ヒーター６、光源部１７および受光部１８などに給電することが可能となり、装置の小型化を達成することができる。また、８連チューブ３００の各チューブに対応させて温度調整部材５およびヒーター６が設けられているので、制御回路２は、各チューブの温度を個別に制御することができる。

また、シリコーン部材１３の貫通孔１５、顔料含有シリコーン部材１４の貫通孔１６および温度調整部材５の形状は、８連チューブ３００の各チューブの形状に合わせて形成されるので、例えば、８連チューブ３００が挿入されると、８連チューブ３００は、比較的強く固定される。そのため、光測定装置８００を携帯して屋外で使用する際も、８連チューブ３００の位置ずれがほとんど発生せず、精度の高い測定が可能となる。

また、温度制御モジュール５００および光測定装置８００の小型化および低消費電力化を実現したので、８連チューブ３００の各チューブ内の温度は、高価なペルチェ素子を用いることなく、フィルムヒーター、ヒーターブロックまたは抵抗加熱などから構成されるヒーター６と、冷却用ファン２１と、ヒートシンク２２とを用いて高精度に制御できる。

なお、本実施の形態では、顔料含有シリコーン部材１４に分散される顔料を黒色としたがこれに限定されない。顔料の色は、測定光および観測光の波長、光測定装置８００の用途に応じて決定すればよい。

また、キャップ４００を８連チューブ３００の各チューブの開口部により確実に保持するために、キャップ４００が各チューブの開口部に装着された状態で、８連チューブ３００を保持するチューブホルダを使用してもよい。

なお、本実施の形態では、光測定装置８００が温度制御モジュール５００を実装した例を説明したが、光測定装置８００は、温度制御モジュール１００または温度制御モジュール７００も同様に実装できる。

（実施の形態６）
実施の形態６として、光測定装置９００について説明する。以下では、光測定装置９００に関して、上記実施の形態５に係る光測定装置８００と異なる点について主に説明する。

図１２は、図１１に対応する光測定装置９００の断面の一部を示す図である。光測定装置９００は、電源部１９に代えて、電源部２３と、電源部２４とを備える。電源部２３は、ヒーター６に給電する。電源部２４は、電源部２３とは独立して光源部１７および受光部１８に給電する。

１個の電源部によって、光源部１７、受光部１８およびヒーター６に給電する場合、温度制御に伴ってヒーター６に給電される電流の増減が光源部１７または受光部１８に影響することがある。この場合、特に光源部１７が備えるＬＥＤの光量が安定しない場合がある。これに対し、光測定装置９００は、ヒーター６に給電する電源部２３と、電源部２３とは独立して光源部１７および受光部１８に給電する電源部２４とを備えることで、ヒーター６に給電される電流の増減が光源部１７または受光部１８に影響しないようにすることができる。

なお、本実施の形態では、光測定装置９００が温度制御モジュール５００の代わりに、温度制御モジュール７００を実装してもよい。この場合、電源部２３がヒーター１１、１２に給電し、電源部２４が電源部２３とは独立して光源部１７および受光部１８に給電すればよい。

なお、上記各実施の形態における温度制御モジュール１００、５００、６００、７００および光測定装置８００、９００は、外部との間で無線通信によってデータを送受信できる通信部、ＣＰＵおよびメモリを備えるようにしてもよい。この場合、ヒーター１、６、１１、１２の温度を制御するための温度設定値（ＳＶ）が、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット型ＰＣまたは携帯端末などから通信部に送信される。温度設定値は、メモリに記憶され、当該温度設定値に基づいてヒーター１、６、１１、１２の温度が制御される。さらに通信部は、実際の温度制御データ（ＰＶ:プロセス値）を、ＰＣなどに送信する。温度制御が不良の場合、通信部は、エラーメッセージを含むデータをＰＣなどに送信するようにしてもよい。また、送信された温度制御データおよびエラーメッセージを含むデータがＰＣなどに表示されるようにしてもよい。こうすることで、ユーザが、温度制御の状態を速やかに把握できる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等な発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１４年７月２４日に出願された、日本国特許出願特願２０１４−１５１１９４号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１４−１５１１９４号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１、６、１１、１２ ヒーター
２ 制御回路
３、５ 温度調整部材
４、７ 本体
１０ 試料
１３ シリコーン部材
１４ 顔料含有シリコーン部材
１５、１６ 貫通孔
１７ 光源部
１８ 受光部
１９、２３、２４ 電源部
２０ プリント基板
２１ 冷却用ファン
２２ ヒートシンク
１００、５００、６００、７００ 温度制御モジュール
２００ モバイルバッテリ
３００ ８連チューブ
３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ、３００ｇ、３００ｈ チューブ
４００ キャップ
８００、９００ 光測定装置

Claims (14)

1. 樹脂と該樹脂より熱伝導率が高い物質とを含む混合物で形成された温度調整部材と、
   前記温度調整部材の温度を制御するヒーターと、
   熱伝導率が前記温度調整部材の熱伝導率より小さい樹脂で形成され、前記温度調整部材およびヒーターが埋設された本体と、
   を備え、
   前記本体は、
   試験管が挿入される貫通孔を有し、
   前記温度調整部材は、
   前記貫通孔を通して挿入される前記試験管の底と接するように形成されている、
   温度制御モジュール。
2. 前記温度調整部材は、
   複数の試験管が挿入されるように形成されている、
   請求項１に記載の温度制御モジュール。
3. 前記試験管は、
   ＰＣＲ用チューブまたはマイクロチューブである、
   請求項１または２に記載の温度制御モジュール。
4. 前記ヒーターは、
   前記温度調整部材に接触するように配設される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
5. 前記温度調整部材は、
   複数個配置され、
   前記ヒーターは、
   前記温度調整部材それぞれに対応させて、複数個配置される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
6. 前記温度調整部材は、
   複数個配置され、
   並列に個々に挿入される３本以上の試験管における両端の該試験管に接触する前記温度調整部材と、両端以外の該試験管に接触する前記温度調整部材とが分離しており、
   前記ヒーターは、
   両端の前記試験管と接触する前記温度調整部材の温度を制御する第１のヒーターおよび両端以外の前記試験管と接触する温度調整部材の温度を制御する第２のヒーターであって、
   前記第１のヒーターおよび前記第２のヒーターは、
   それぞれ独立に制御される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
7. 前記樹脂は、
   シリコーンであって、
   前記物質は、
   炭化ケイ素である、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
8. 前記本体を形成する樹脂は、
   顔料を含む、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の温度制御モジュール。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の温度制御モジュールと、
   前記試験管に保持される試料に対して測定光を照射する光源部と、
   前記測定光が照射された前記試料から放出される観測光を受光する受光部と、
   を備える、光測定装置。
10. 前記光源部および前記受光部は、
    前記温度調整部材と接触せず、熱伝導率が前記温度調整部材の熱伝導率より小さい樹脂に埋設されている、
    請求項９に記載の光測定装置。
11. 請求項１から７のいずれか一項に記載の温度制御モジュールと、
    前記本体を形成する樹脂と同材質でかつ顔料が分散された顔料含有樹脂で形成され、前記本体を包囲する顔料含有部材と、
    前記試験管に保持される試料に対して測定光を照射する光源部と、
    前記測定光が照射された前記試料から放出される観測光を受光する受光部と、
    を備え、
    前記本体を形成する樹脂は、特定の光に対して透明であって、
    前記顔料含有部材は、前記試験管の少なくとも一部が前記温度調整部材に接触するように該試験管が挿入される、前記本体が有する前記貫通孔に通じた貫通孔を有する、
    光測定装置。
12. 前記本体は、前記測定光および前記観測光に対して透明であって、前記光源部から前記試料に照射される測定光および前記試料から前記受光部に到達する観測光の光路となる、
    請求項１１に記載の光測定装置。
13. 前記顔料含有部材に分散された顔料は、少なくとも前記測定光を吸収する、
    請求項１１または１２に記載の光測定装置。
14. 前記ヒーターに給電する第１の電源部と、
    前記第１の電源部とは独立して前記光源部に給電する第２の電源部と、
    をさらに備える、
    請求項１１から１３のいずれか一項に記載の光測定装置。