JPH04208866A - 容器を覆う装置および実験室自動ワークステーション - Google Patents

容器を覆う装置および実験室自動ワークステーション

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JPH04208866A JP2417953A JP41795390A JPH04208866A JP H04208866 A JPH04208866 A JP H04208866A JP 2417953 A JP2417953 A JP 2417953A JP 41795390 A JP41795390 A JP 41795390A JP H04208866 A JPH04208866 A JP H04208866A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、容器のカバーに関し、
特に、容器内に収容される物質の蒸発損失を減らす加熱
されるカバーと、前記容器に前記カバーを置きかつ取り
去るための装置とに関する。 ［０００２］ 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液体
形態または固体形態の物質は、室温のような比較的低い
温度においても、徐々に蒸発する。蒸発速度は、物質の
揮発度、物質の温度および物質がさらされている環境に
いくぶん依存する。蒸発が目的的に意図されるものでな
い限り、物質の蒸発は、一般に、好ましくない。なぜな
ら、蒸発過程は、物質の損失と、容器に残っている物質
の濃度の変化とを伴うからである。 ［０００３１開いた容器からの蒸発は、前記容器の開口
を覆うことによっである程度は減らすことができる。し
かし、少量の物質が長い期間容器に留まっている状態、
たとえば、デオキシリポ核酸のジ−ケンスリアクション
中の繰返し加熱では、蒸発速度は、容器を覆ったとして
も、利用できる少量のサンプルにとっては、あまりにも
急である。さらに、蒸発した物質は、カバーの冷たい下
側に付着して凝縮する傾向がある。このように、容器内
の物質の量は、蒸発と凝縮とによって減らされる。なぜ
なら、前記カバーに付着する凝縮物は、前記カバーが取
り外されるとき、前記容器から持ち去られることとなる
からである。さらに、異なる型の物質の混合物にとって
は、前記容器に留まる混合成分の全体の濃度が、蒸発の
結果として変わることとなる。デオキシリポ核酸の順序
反応処理のようなある状態では、一定の濃度に維持する
ことが重要である。 ［０００４］
【課題を解決するための手段】本発明は、容器に収容さ
れる物質の蒸発損失を減らす装置に向けられる。この装
置はカバーを含む。このカバーは、該カバーと溶液との
間の空間を横切る温度勾配を確立するために、前記溶液
の温度より高い温度まで、温度制御されて加熱される。 加熱される前記カバーは、該カバーの下側への凝縮を防
止し、それゆえに、物質の蒸発損失を減らす。 ［０００５１本発明の別の面では、前記装置は、さらに
、前記容器に前記カバーを自動的に置き、かつ前記容器
から前記カバーを自動的に取り去る機構を含む。前記装
置はまた、前記容器が加熱される前記カバーによって覆
われている間、前記容器とその収容物との温度を制御す
るための、温度制御される加熱または冷却プレートを含
むことができる。例として、本発明のデオキシリポ核酸
の順序分析への適用が、記述される。 ［０００６］
【実施例】次に説明するのは、今問題となっているもの
を考慮した、本発明を実施する最良の態様である。この
説明は、本発明の全体的な原理を示す目的でするもので
あり、制限する意味に取られるべきではない。 ［ｏ　ｏ　０７］本発明は、デオキシリポ核酸（以下Ｄ
ＮＡと記載することもある。）の研究の領域への適用を
参照して説明する。本発明が、科学目的にせよそうでな
いにせよ、容器に収容されている液体形態または固体形
態の物質の蒸発損失を最小にすべき状態にある別の領域
に適用できる、ということが認識されるであろう。 ［０００８］デオキシリポ核酸の研究では、生物検定お
よび化学検定のため、試料を長い期間容器に収容してお
くことがしばしば必要となる。図１を参照するに、多数
のくぼみがある、すなわち多くぼみの容器１０が示され
ている。この容器１０は、ＤＮＡポリメラーゼのような
りＮＡ試薬と、ＤＮＡテンプレートとをくぼみ１４内の
溶液１２に入れるために使用される。以下に詳細に説明
するように、容器１０は、本出願人によって開発された
バイオメック（ＢＩＯＭＥＫ：登録商標）１０００のよ
うな実験室自動ワークステーションに組み込むべく適応
させることができる。前記バイオメック１０００は、オ
ペレータによる介入なしで、溶液１２に一連の作業を自
動的に実行する。 ［０００９］ある分析のためには、前記ＤＮＡ物質の化
学反応を加速するために、制御された温度まで容器を暖
めることが必要である。上昇した温度では、溶液１２は
より高い速度で蒸発する傾向がある。蒸発と、その結果
として生ずる容器１０からの物質の損失とを減らすため
に、容器１０は、破線で示すカバー１６で覆われる。カ
バー１６は、容器１０に許容されている溶液１２の温度
より高い温度に加熱される。所望の効果が、カバー１６
の温度を溶液１２の温度より５℃高い温度に維持するこ
とによって達成できることが判明した。カバー１６の下
方の空間に、暖かなカバー１６から冷たい溶液１２まで
、ゆるやかな温度勾配を生じ、それによって凝縮が前記
カバーに起こるのを防止する。 ［００１０１カバー１６の詳しい構造は、図２および図
３に示されている。カバー１６は、容器１０の頂部範囲
の全体を覆うように寸法状めされている。図３を参照す
るに、カバー１６は、硬質の耐熱性材料で作られた２つ
の薄いプレート１８．２０を有する。たとえば、セラミ
ック、ガラスまたはシリコーンゴムがプレート２０に許
容できる材料であることが判明した。 ［００１１１プレート１８とプレート２０とにはさまれ
ているのは、電気抵抗のある発熱体２２である。この発
熱体２２は、小径のニクロム線の形とすることができ、
また、ニクロムまたは酸化第一スズのような抵抗のある
物質を一方のプレートに付着することによって形成する
ことができる。−例として、０．３９Ω／ｃｍ（１２Ω
／ｆ　ｔ）の抵抗率をもつ３６ゲージのニクロム線を、
カバー１６に十分な熱を与えるため使用しうる。発熱体
２２は、カバー１６を横切って均一な熱を与えるように
、プレート１８．２０の面を横切って曲がりくねった形
で構成されている。エポキシ樹脂のような充填材を、プ
レート１８とプレート２０との間の空隙を埋め、両プレ
ートを固定するために使用できる。前記エポキシ樹脂は
、カバー１６内に熱を保有し、かつ分配する。 ［００１２１発熱体２２は、可変電源２４に接続されて
いる。可変電源２４は、カバー１６を所望の温度に加熱
するための電流を供給すべく制御される。電源２４と発
熱体２２との間のリード線２６．２８を１曲げやすくか
つリード線２６．２８内の応力を避けるように形成する
ことができる。その結果、カバー１６を、たとえば、実
験室自動ワークステーションのロボット手段によって制
約なく動かすことができる。カバー１６の温度を測定し
、かつ所望の温度を得るための電源２４を制御するフィ
ードバック信号を供給するため、温度センサ２９をカバ
ー１６に設けることができる。 ［００１３］カバー１６の前述の加熱は、揮発性物質の
温度に関係するということが強調される。この明細書に
記載される実施例において、前記容器内の物質の温度は
、周囲温度かまたはこれより高い。前記物質の温度が周
囲温度より低い状態では、周囲温度より低いが、しかし
前記物質の蒸発の温度より高い温度まで、前記カバーを
冷却する二とが好ましい、と考えられる。これは、前記
カバーの温度が、前記容器内の前記物質の制御される温
度に影響を及ぼさないように、前記カバーと前記物質と
の間の最小温度差を維持することである。 ［００１４］　ＤＮＡのような生化学コンパウンドを含
む実験室の実験では、しばしば、反応を遅くし、早くし
、または何等かの方法で強めるであろう期間、温度を維
持することが必要である。温度は、生化学反応の速度、
この特殊なケースでは、ＤＮＡのような長鎖状分子の酵
素的伸張を制御するために使用される。ときには、より
高い温度が、ＤＮＡ分子の二重螺旋類（ｄｏｕｌｂｅ　
　５ｔｒａｎｄｅｄ　　ｃｈａｉｎ）を解離するために
使用される。冷却は、分離されたチェーンをプライマー
のＤＮＡ分子と再結合するために使用される。これら実
施例においては、化学組成の加熱または冷却の適用のタ
イミングは、その結果に最も重要な役割を演じ、化学組
成のはなはだしい蒸発損失は、実験の結果に影響を及ぼ
す。本発明は、蒸発損失を減らす一方で、化学組成の温
度を制御するために、実験室自動ワークステーションに
使用するアタッチメントを提供する。 ［００１５］容器１０に加熱されるカバーを自動的に置
き、かつ容器１０から加熱されるカバーを自動的に取り
去る機械的な手段は、本出願人の前記バイオメック１０
００の実験室自動ワークステーションに関連して開発さ
れている。図４を参照するに、前記バイオメック１００
０に類似の実験室自動ワークステーション３０の斜視図
が示されている。図４に示した実験室自動ワークステー
ション３０の、本発明に関連する要素について、次に説
明する。 ［００１６］ワークステーシヨン３０はベース３２を含
み、ベース３２上にあるタブレット３４がパルスモータ
（図示せず）によって矢印Ｘで示す水平方向へ移動され
る。タブレット３４は、種々の器具を支持するための多
数の器具スタンド３６を支持する。前記種々の器具は、
たとえば、多孔ピペット３８、たとえばピペットチップ
４２を支持するためのトレー４０、多くぼみの滴定濃度
プレート４４、溶液を収容するリザーバ４６、そして−
連の実験室の操作を実行するために必要である他の実験
室の器具である。 ［００１７］タワー４８がベース３２から垂直に伸びて
いる。水平に支持されたアーム５０は、タワー３８に沿
って矢印Ｚで示す垂直方向へ移動することができる。ロ
ボットハンド５２は、アーム５０の端部に支持されてい
る。ロボットハンド５２は、器具３８を持ち上げかつ処
理するべく設計されている。ロボットハンド５２は、タ
ブレット３４の矢印Ｘで示す水平方向の動きに関して矢
印Ｙで示す横方向へアーム５０に沿って水平に移動でき
る。アーム５０、タブレット３４およびロボットハンド
５２の、それぞれ結合された垂直方向Ｚ、水平方向Ｘお
よび横力向Ｙの動きによって、一連の実験室ステップ、
たとえば、試薬の所望量をリザーバ４６からピペットに
取り、多くぼみの滴定濃度プレート４４に入れることを
順次的に実行しつる、ということが分る。種々のロボッ
ト要素の動きは、小型電子計算機５４によって制御され
るパルスモータと親ねじとにより作動される。 （ＯＯ１８）前述の加熱されるカバーは、図５および図
６に一層明確に示すアタッチメント６０によって、ワー
クステーション３０に組み込むことができる。アタッチ
メント６０は、接触する定温器としで言及されるであろ
う。「接触」の用語は、アタッチメント６０のプレート
６２が、定温とされている多くぼみの滴定濃度プレート
４４と実際に密接に接触する、という事実から引き出さ
れている。定温器６０は、加熱または冷却することがで
きる、温度制御されるプレート６２と、加熱されるカバ
ー６４とを含む。以下に述べる定温器６０の説明から理
解されるように、温度制御されるプレート６２とカバー
６４とを自動ワークステーション３０に組み込むことに
よって、ＤＮＡ試料の温度のような実験室手順の加熱と
冷却とに要求される事項を、さらにオペレータを介入さ
せることなく前記手順を実行させるために、自動ワーク
ステーション３０のための制御器５４にプロクラム入力
することができる。 ［００１９３カバー６４は、図２および図３に関して述
べたものと類似な構造を有することができる。カバー６
４は、滴定濃度プレート４４の上方の面にシールを与え
、それによって個々のくぼみ１４を密封すべく、弾力の
ある材料によって形成することができる。カバー６４は
、上方のジョー６６によって支持されており、ジョー６
６は、ビポッｌ〜６７でフレーム６８に揺動可能に連結
されている。温度制御されるプレート６２は、下方のジ
ョー７０に支持されており、ジョー７０は、ピボット６
９でフレーム６８に揺動可能に連結されている。モータ
７４によって駆動される親ねじ７２は、ピボット６７．
６９の１つの側でジョー６６．７０の端部７６．７８に
連結されている。ジョーの端部７６．７８は、親ねじ７
２の回転によって互いに向けて引き寄せられたり、また
は離れされたりする。そのような動きは、ジョー６６と
ジョー７０とをそれぞれ開閉させる。 γ００２０１定温器６０は、ワークステーション３０の
ベース３２に取り付けられている。したがって、多くぼ
みの滴定濃度プレート４４をジョー６６とジョー７０と
の間に位置させるべくタブレット３４を動かすことによ
って、カバー６４と温度制御されるプレート６２とが、
多くぼみの滴定濃度プレート４４を締めつけることがで
きる。締めつけた相対配置では、温度制御されるプレー
ト６２は、多くぼみの滴定濃度プレート４４の底部に向
けて押し付けられ、そしてカバー６４はプレート４４を
おおって押し付けられる。したがって、プレート６２は
、多くぼみのプレート４４の内容物の温度を制御し、カ
バー６４は、内容物の蒸発を減らす。プレート６２の温
度より５℃高いカバーの温度が、蒸発を減らすのに十分
である、ということが判明した。 ［００２１１温度制御されるプレート６２は、弾力のあ
る材料で作ることができ、埋設した、ペルチェ要素もし
くは抵抗線または温度制御され、プレート６２内を循環
される流体によって加熱または冷却することができる。 温度制御されるプレート６２は、多くぼみの滴定濃度プ
レート４４を締めつけるに先立って予加熱することがで
きる。これは、プレート６２が多くぼみの滴定濃度プレ
ート４４と接触するやいなや、多くぼみの滴定濃度プレ
ート４４に与えられるべき速やかな温度上昇を可能にす
るであろう。その後、プレート６２は、加熱電流を制御
することにより、ゆっくり冷却される。別の好ましい加
熱および冷却の概略は、温度制御されるプレート６２お
よびカバー６４に供給される電源の適したマイクロプロ
セッサ制御によりプログラム化することである。より速
やかな加熱または冷却が、温度制御されるプレート６２
の弾力ある材料に黒鉛粒または金属粒を組み入れること
によって達成できることもまた、判明した。 ［００２２］温度制御されるプレートＯ２の上側面は、
多くぼみの滴定濃度プレート４４の下側面の形状に一致
するくぼみを備えることができる。これは、効率的な温
度伝達のためにプレー１−６２が、多くぼみの滴定濃度
プレート４４と密接な接触をするのを可能にする。 ［００２３１多くぼみの滴定濃度プレート４４の温度が
制御されるべきでない状態では、カバー６４の温度のみ
が蒸発損失を減らすために制御され、プレート６２は、
多くぼみのプレート４４の下側に向けて締めつけられな
いか、または励起されない、ということが理解されるべ
きである。 ［００２４］温度制御されるプレート６２とカバー６４
とを自動ワークステーション３０にまとめること（こよ
って、前記多くぼみの滴定濃度プレートの内容物の温度
を正確に制御でき、内容物の蒸発損失を減らすことがで
きる、ということが理解できる。実験室の順序ある機能
を、オペレータの介入なしに自動的に実行することがで
きる。たとえば、前記順序は、生化学試料の初期量を多
くぼみの滴定濃度プレート４４に分は与えること、多く
ぼみの滴定濃度プレート４４を定温器３０のジョー６６
とジョー７０との間に位置させるためにタブレット３４
を動かすこと、温度制御される温度サイクルを開始する
ために多くぼみの滴定濃度プレート４４を締めつけるこ
と、試料または試薬を加えるため、多くぼみの滴定濃度
プレート４４を定温器６０から引き出すこと、さらに、
温度その他の、多くぼみの滴定濃度プレート４４の内容
物に実行されるべき好ましい実験室の手順をすることを
含むことができる。 ［００２５１本発明を図示した実施例に関して説明した
が、種々の変形ないし改良を、本発明の範囲から離れる
ことなく行いうる、ということが当業者には明らかであ
ろう。加熱される前記カバーの寸法および形状を、前記
容器の寸法および形状に応じて選定できる、ということ
は分るであろう。２つのプレートの間に前記発熱体をは
さむことに代えて、前記発熱体を、１つのプレートの一
方側に配置することができるし、またはスラブ内に埋め
こむこともできる。前記カバープレートを加熱する別の
手段を使用できる。前記締め付は機構を、別のタイプの
ワークステーションに組み込むことができ、またはスタ
ンドだけの接触定温器として使用することができる。前
記締め付は機構を、固定的な容器に近づけるために前記
ワークステーションによって動かすことができる。前記
締め付は機構の前記２つのジョーを、別個の制御器を使
用して独立的に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係る加熱されるカバーで覆
われた多くぼみの容器の斜視図である。
【図２】本発明の１実施例に係る加熱されるカバーの平
面図である。
【図３】図２に示した加熱されるカバーの３−３線に沿
った断面図である。
【図４】実験室自動ワークステーションの斜視図であり
、該ワークステーションには、加熱される前記カバーを
前記ワークステーションの容器に関して置きかつ取り去
るためのカバーアタッチメントが組み込まれている。
【図５】本発明の１実施例に係る前記カバーアタッチメ
ントの斜視図である。
【図６】図５のカバーアタッチメントの概略の断面図で
ある。
【符号の説明】
１０　容器 １６　カバー ２２　発熱体 ３０　実験室自動ワークステーション ３２　ベース ６０　アタッチメント ６２　プレート ６４　カバー ６６．７０　　ジョー （７２）発明者

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蒸発する物質を収容する容器を覆う装置で
    あって、前記容器から蒸気が逃げるのを実質的に防止す
    るための、前記容器を覆うべく形成されたカバー手段と
    、該カバー手段の温度を前記容器内の前記物質の温度よ
    り高い温度に制御する手段とを含む、容器を覆う装置。
  2. 【請求項２】温度を制御する前記手段は、前記カバー手
    段を加熱する手段を含む、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】温度を制御する前記手段は、さらに、前記
    カバー手段を所望の温度に加熱する手段を制御するフィ
    ードバック手段を含む、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】さらに、前記物質の温度を制御する手段を
    含む、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記物質の温度を制御する前記手段は、前
    記物質の温度制御を達成するために前記容器の底部に向
    けて位置されるべく形成された温度制御されるベースを
    含む、請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】蒸発する物質を収容する容器と、該容器に
    関して一連の実験室の操作をするロボット手段と、前記
    容器に収容された前記物質の蒸発損失を減らすために前
    記容器を覆うカバーであって該カバーの温度変化を生じ
    させる手段を含むカバーと、前記ロボット手段とカバー
    との操作を制御する制御手段とを含む、実験室自動ワー
    クステーション。
  7. 【請求項７】さらに、前記容器内の前記物質の温度制御
    を達成する手段を含み、前記制御手段はまた、温度制御
    を達成する前記手段の操作を制御する、請求項６に記載
    の実験室自動ワークステーション。
  8. 【請求項８】前記カバーの温度は、前記物質の温度より
    高く維持される、請求項７に記載の実験室自動ワークス
    テーション。
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