JPH04501530A - 試料の温度をさまざまな値に選択して調整する装置 - Google Patents

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】 「試料の温度をさまざまな値に選択して調整する装置」 多くの生化学法は例えば核酸の熱変性時、プライマーの予熱くアニーリング）時 、酵素反応の開始及び終了等のとき溶液温度の迅速で再現性のある変更〈［温度 再調節Ｊ）を必要とする．かかる反応にはまた幾つかの加熱部又は冷却部からな る特定の温度分布をしばしば周期的に通過しなければならない。その際実験時間 が数時間にまで及ぶことがある。同様の課題が別の科学技術分野でも現れる。

人Ｈの負担を軽減し且つ再現性のある条件を保証するためかかるプロセスを自動 化することが望ましい。

知られている装置は欲属ブロックを含み、これが３成樹脂製反応容器を受容する 穴又は四部を有し，又その温度は希望する値にｊＩ１整することができる。反応 容器は穴壁との熱接触により温度調節される．この接触は穴に水又は油を充填す ることにより改善することができる．金属ブロックの温度調節は、例えば絶えず 起きる水冷又は対流冷却に対して制御される筒形ヒータを利用して行われる．別 の可能性は金属ブロックの加熱冷却にベルチェエレメントを使用することにある ．更に、さまざまな温度にした各種の恒温浴を利用して金属ブロックの温度調節 を行うことが知られており、恒温浴はバルブ系を介し金属ブロック内の流体通路 と遭択的に接続することかでき　る　７ 金属ブロック及びそれと接続した系の熱容量が大きいので、かかる装置では迅速 な温度変化を達成するのが困難である。

別の周知装置は開口式恒温浴を含み、そのなかに反応容器がロボット・アームに より例えば周期的に浸漬される。ここでは浴液の飛散又は滴下により問題を生じ ることがある。

本発明は、上記先行技術から出発して、試料の温度をさまざまな値に調整する類 概念に係わる装置を、少なくとも１つの試料の温度変化が迅速に再現可能に簡単 にそして望ましくは自動的に行うことができるよう改良するという課題を、請求 項１に明示した特徴により解決する。

この装置では、試料受容四部を有する通常金属からなる試料保持ブロック又は試 料受容ブロックを比較的小型にすることができ、従って試料受容ブロックの温度 を迅速に変えることができる。試料受容ブロックは搬送装置により２つ以上の温 度調節した物体の一つと遷択的に熱接触させることができ、該物体は好適な温度 調節装置により、試料をその温度とずべきさまざまな温度に保たれる。つまり温 度再調節を行うのはスライダとして構成した比較的小さな試料受容ブロックだけ であり、迅速な温度変化が可能である。装置は温度調節手段を考慮して密閉して あり、飛沫又は滴下水の問題が現れることはない。

以下図面を参考に本発明の好ましい１実施例を詳しく説明し、その際本発明のそ の他の特徴及び利点にも言及する。

図１は本発明の１実施態様による装置の平面概要図である。

図２は図１に示す装置の側面概要図である。

図３は図１に示す装置の正面概要図であζ図面に示した装置は良熱伝導性金属か らなる良熱伝導性試料保持ブロック又は試料受容ブロック１２を含み、これが反 応容器又は試料容器１６を受容する穴又は凹部１４を有する０本発明の実施例と して示したこの装置は更に３つの温度調節可能な物体１８．２０．２２を含み、 該物体は金属から構成することができ、試料受容ブロック１２に比べ熱容量が比 較的大きく、温度調節装置により３種類の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に保つことがで きる。温度調節物体１８．２０．２２は例えばプラスチックフオームから構成す ることのできる断熱性中間部材２４．２６により相互に断熱しである。

温度調節物体１８．２０．２２の上面がここではＺ形溝２８となっており、その なかでそれに対応して形成した試料受容ブロック１２が摺動可能に支承しである 。この摺動は転向プーリ３２を介し案内された歯付ベルト３０により行われ、転 向プーリの一つは電動機３４、例えば回転方向を切替可能なステッピングモータ により結合しである。

図３が示すように温度調節物体１８．２０．２２は熱媒を送る通路３６を含み、 恒温槽３９の熱媒循環用に接続器（ホース継手）３８を有することができる０通 路は温度調節物体内で分岐し及び／又はバッフルを含むことができ、又は好適に 形状付与することにより別様に、熱媒の乱流が生じて最適な熱伝達が保証される よう構成しておくことができる。温度調節物体１８．２０．２２はそれぞれ独自 の恒温槽と接続してあり、個々の温度に調整可能である。温度調節物体１８．２ ０．２２の温度調整には別の周知装置、例えば筒形ヒータ、ペルチェエレメント 等も勿論利用することができる。温度調節物体１８．２０．２２は少なくとも一 連の実験中は同じ一定した温度に保たれ、温度分布の高い精度と再現性が保証さ れている。

使用中試料受容ブロック１２は電動機３４及び歯付ベルト３０により、その温度 が希望する試料温度に等しい温度調節物体１８．２０．２２と熱伝導接触する。

試料温度を変える場合試料受容ブロック１２は湧２８に沿って別の、希望する新 たな温度を有する温度調節物体内に摺動する。温度設定の精度及び再現性は試料 受容ブロック１２及び／又は各温度調節物体１８．２０．２２に蕎４０又は４２ ａ　、　４２ｂ　、　４２ｃを備えて良好な断熱を保証することによってなお向 上させることができる。断熱性中間部材２４．２６もそれぞれＷ４２ｄ、　４２ ｅで施蓋しである。蓋は相隣接したｌ１ＩＴ壁に好ましくは切欠く図示省略）を 備えており、該切欠はブロック１２が試料及び場合によっては蓋４０と一緒に通 過するのを可能としそしてスライダにより閉鎖可能である。シーケンス制御は手 操作により、コンピュータを介し、又は何らか別の好適な制御回路により行うこ とができる。

スライダとして働く試料受容ブロック１２と温度調節可能な基本ブロック又は温 度調節物体１８．２０．２２との間の熱接触は押圧ばね、潤滑剤（油、水璽−緒 には温度調節されない補助重り、又はスライダを負圧で温度調節物体１８．２０ ．２２に吸引することにより、なお向上させることができる０例えば温度調節物 体の、溝２８に横から隣接した部分４４は当該温度調節物体の主部で摺動可能に 支承することができ、図３に概略示すように何らかの好適な手段、例えばばねに より横から試料受容ブロックに押圧される。

温度調整が試料受容ブロック１２に左右されないので試料受容ブロックは容易に 交換することができる。これにより装置は試料のさまざまな種類に合わせて迅速 に装備変更可能であり、例えば各種形状の合成樹脂製反応容器に、そしてミクロ 滴定板と同様層つかの反応容器を担持するフィルムに合わせても装備変更するこ とができる。

単に２種類の温度にする場合には温度調節物体］８．２０．２２の一つを省くこ とができる。

他方この装置は付加的温度調節物体により任意の多数の温度に拡張することがで きる。その際、一層迅速な温度変化を達成するため所要の温度より高い温度及び ／又は低い温度を設け、これらの温度に試料受容ブロック１２を短時間曝すこと ができる０例えば９０℃の高温の試料受容ブロックを３０℃に冷却する場合ブロ ックはまず、１０℃に保持した温度調節物体内で約３０℃まで急速に冷却し次に ３０℃に保った温度調節物体内に運ぶことができる。

各温度調節物体ごとに独自の温度調節を設ける必要は、本発明の１展開により、 隣接した温度調節物体間の絶縁層２４．２６等をそれらが一定の十分な熱伝導性 を持つよう設計し、外側温度調節物体だけ温度調節すればよく且つこの温度調節 物体又はその間にある温度調節物体を絶縁中間層を通しての熱伝導により適宜な 中間温度に保つことにより、回避することができる。しかしこの場合、温度調節 物体の実質的に均一な温度が保証されるよう間接的温度調節物体の熱伝導性は中 間層の熱伝導性の少なくとも１０倍でなければならない。

１つの溝２８に代えて複数の望ましくは平行な溝を設けておくこともでき、その なかで別の同期又は独自に摺動可能な試料受容ブロックが試料受容ブロック１２ に対応して摺動可能であり、従って複数のプログラムを同時に走らせることがで きる。装置は円対抄に構成しておくこともでき、この場合試料受容ブロックは円 形溝内を摺動可能である。

温度調節物体は液充填金属ゲースから構成し又は１種の熱管として形成しておく こともできる。

溝はく従って試料受容ブロックも）別の横断面形状とすることもできる。それは 例えば長方形とすることができ、又は試料受容ブロックを形状嵌合式に囲む別の 、Ｔ形等の構成とすることができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月１日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．試料の温度をさまざまな値に選択して調整する装置であって、 ａ）熱伝導性が高く、その温度を調整すべき試料を受容する少なくとも１個の凹 部（１４）を有する試料受容ブロックと ｂ）この試料受容ブロックの温度を調整する装置とを有するものにおいて、 −試料受容ブロック（１２）の温度を調整する装置が少なくとも２個の温度調節 可能な物体（１８，２０）を含み、物体の温度がさまざまな値に調整可能であり 、そして −搬送装置（３０，３２，３４）が設けてあり、これが試料受容ブロック（１２ ）を物体（１８，２０）の一つと選択的に熱伝導性接触させることができること を特徴とする装置。
2. ２．物体（１８，２０）を並置し、断熱材（２４）により相互に断熱したことを 特徴とする請求項１記載の装置。
3. ３．物体（１８，２０）が少なくとも１個の溝（２８）を備えており、そのなか で試料受容ブロック（１２）が摺動可能に支承してあることを特徴とする請求項 １又は２記載の装置。
4. ４．溝（２８）が試料受容物体を形状嵌合式に囲むことを特徴とする請求項３記 載の装置。
5. ５．溝（２８）がＺ形であることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. ６．溝（２８）が直線状であり、搬送装置は試料受容ブロック（１２）に結合し た帯状要素（３０）を含み、これが駆動装置（３４）と結合してあることを特徴 とする請求項３、４又は５記載め装置。
7. ７．帯状要素（３０）が歯付ベルトであることを特徴とする請求項６記載の装置 。
8. ８．物体（１８，２０）をそれぞれ独自の恒温槽と接続したことを特徴とする請 求項１記載の装置。
9. ９．少なくとも３個の物体（１８，２０，２２）が１列に並べて設けてあり、隣 接した物体間に、かなりの熱伝導性を有する断熱材が配置してあり、物体（１８ ，２２）が列の末端でそれぞれ１つの温度調節装置と接続してあり、隣接物体間 の断熱材（２４，２６）はその間にある単数（２０）又は複数の物体が熱伝導に よってそれぞれ、末端に配置した物体の温度間の温度に保たれるような熱伝導性 を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
10. １０．試料受容ブロック（１２）を物体（１８，２０）に押圧する手段が設けて あることを特徴とする先行請求項のいずれか１項記載の装置。
11. １１．物体（１８，２０，２２）がそれぞれ独自の蓋（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ ）を備えていることを特徴とする先行請求項のいずれか１項記載の装置。
12. １２．試料受容ブロック（１２）が蓋（４０）を備えていることを特徴とする先 行請求項のいずれか１項記載の装置。
13. １３．各温度調飾物体（１８、２０、２２）が、乱流を生じるよう構成した熱媒 通路を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
14. １４．通路が分岐していることを特徴とする請求項１３記載の装置。