JPH04502580A - Constant temperature chamber, especially for controlling the temperature of the contents of microtitration plates. - Google Patents
Constant temperature chamber, especially for controlling the temperature of the contents of microtitration plates.Info
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 特にマイクロタイトレージョンプレートの内容物を調温するための恒温槽 本発明は、好ましくは板状の電気式恒温要素により形成される制御可能な熱交換 器を有し恒温板として構成された底板と蓋板とを備えた容器を有する恒温槽、特 にマイクロタイトレージョンプレートの内容物を調温するための恒温槽に関する 。[Detailed description of the invention] Constant temperature chamber, especially for controlling the temperature of the contents of microtitration plates. The invention provides a controllable heat exchange formed by electrically constant temperature elements, preferably in the form of plates. A constant temperature bath having a container having a bottom plate and a lid plate configured as a constant temperature plate, Contains a constant temperature bath for controlling the temperature of the contents of the microtitration plate. .
かかる恒温槽は特に血液試料の光度測定時に利用される。Such a constant temperature bath is particularly used for photometric measurements of blood samples.
8X12=96個の微小穴を配列した形のマイクロタイトレージ3ンプレートは 、この数年来、微生物学及び類似の専門分野における光度試験にとっていわば標 準となっている。The micro titerage 3 template has 8 x 12 = 96 micro holes arranged. has been a standard for photometric testing in microbiology and similar specialties for several years. It is standard.
反応動力学微小試験の普及により、既存の例えば光度計等の測定装置において微 小穴及び従来のマイクロタイトレージョンプレート用に使用することのできる恒 温装置が必要とされる。With the spread of reaction kinetic microtests, existing measurement equipment such as photometers can A permanent fixture that can be used for small hole and conventional microtitration plates. A heating device is required.
読取装置から場所を離した恒温槽が知られているが、これらは最近の技術水準に よれば有利には、マイクロタイトレージョンプレート内に含まれた液体を読取装 置に供給するとき該液体の温度か変化することのないよう、そのすぐ横又はその なかに配置される。Thermostatic chambers that are separated from the reader are known, but these have not reached the latest technological level. Advantageously, a device for reading liquid contained within a microtitration plate is used. To prevent the temperature of the liquid from changing when supplying it to the placed inside.
恒温装置の方からは迅速な昇温と適宜な温度恒常性(例えば37°C±0.3℃ )が要請される。従来の恒温装置はこれらの要請を決して満たさない。A constant temperature device requires rapid temperature rise and appropriate temperature constancy (for example, 37°C ± 0.3°C). ) is requested. Conventional thermostats never meet these demands.
従来の装置ではマイクロタイトレージョンプレートの調温時や長期にわたって測 定を行うときの温度維持に際し諸困難が生じる。With conventional equipment, it is difficult to measure the temperature of the microtitration plate or over a long period of time. Difficulties arise in maintaining the temperature during the process.
このため、従来の装置では幾何学的に制約されて熱的性質に違いがあることから 加熱中マイクロタイトレージョンプレートの縁及び角が中央範囲よりも早く加熱 される点を考慮しなければならない。このことは、マイクロタイトレージョンプ レートの全ての穴をすくなくとも読取操作の間同じ温度とする努力と矛盾する。For this reason, conventional devices are geometrically constrained and have different thermal properties. During heating, the edges and corners of the microtight region plate heat up faster than the central area. The following points must be taken into account. This means that the microtight region This is inconsistent with efforts to make all holes in the rate the same temperature during at least the read operation.
更に困難な点として加熱槽及び読取槽の内部で空気が運動すると蒸散が助長され るので、できるだけ空気の運動が生じないようにしなければならない。An even more difficult point is that the movement of air inside the heating tank and reading tank promotes transpiration. Therefore, air movement must be avoided as much as possible.
本発明の課題は、マイクロタイトレージョンプレートの内容物の一層良好且つ均 一な加熱又は冷却を保証する冒頭述べた種類の恒温装置を提供することである。The object of the invention is to improve and evenly distribute the contents of microtitration plates. The object of the present invention is to provide a constant temperature device of the type mentioned at the outset, which ensures uniform heating or cooling.
同様に、できるだけ長期間にわたって温度を一定に保つことが可能でなければな らない。Similarly, it must be possible to keep the temperature constant for as long as possible. No.
これでもって測定は、例えば幾つもの個別測定を例えば各5分間隔で行う測定系 列の形で、長期にわたっても実施することができる。With this, measurements can be made using, for example, a measurement system that performs several individual measurements at intervals of, for example, 5 minutes. It can also be carried out over long periods in the form of columns.
このことが本発明によれば、少なくとも2つの別々に制御可能な熱交換器を設け ることにより解決される。This is achieved according to the invention by providing at least two separately controllable heat exchangers. This is solved by
本発明の1実施例では、底板が2つの熱交換器を有し、一方の熱交換器が他方を 取り囲み且つマイクロタイトレージ3ンプレートの縁に割り当てである。In one embodiment of the invention, the bottom plate has two heat exchangers, one heat exchanger over the other. Surrounding and microtightage 3 is assigned to the edge of the plate.
調温とは一般に例えば血液試料を室温(約20°C)又は冷蔵庫温度(約4°C )から体温(約37°C)に温めねばならないので昇温を意味する。しかし気温 の高い地域ではこの恒温槽を冷却にも使用することかできる。Temperature control generally refers to, for example, keeping a blood sample at room temperature (approximately 20°C) or refrigerator temperature (approximately 4°C). ) to body temperature (approximately 37°C), which means raising the temperature. But the temperature In areas with high temperatures, this thermostatic bath can also be used for cooling.
以下では加熱槽として構成した恒温槽を参考にするが、それはこの方がしばしば 現れる事例であるからである。In the following, we will refer to a constant temperature bath configured as a heating bath, but this is often used as a reference. This is because this is a case that appears.
熱交換器は有利にはヒータ回路、例えば電気抵抗発熱体により形成される。The heat exchanger is preferably formed by a heating circuit, for example an electrical resistance heating element.
本発明構成により、例えば加熱空内部ヒータ回路を外部ヒータ回路よりも高温に 設定し、マイクロタイトレージョンプレートの大川に補償を行い、どの穴もそれ らの位置に拘りなく実質的に等しく温められるようにすることか可能である。With the configuration of the present invention, for example, the heating air internal heater circuit can be heated to a higher temperature than the external heater circuit. Set up and compensate for the large diameter of the microtight region plate, making sure that every hole is It is possible to heat them substantially equally regardless of their positions.
安定段階を達成し、即ちマイクロタイトレージョンプレートの穴内に含まれた液 体の温度を希望する値(主に37°C)にしたなら、切換が行われる。既に触れ た熱的性質の故にマイクロタイトレージョンプレートの縁及び角の穴かマイクロ タイトレージョンプレート内部の穴よりも多く放熱するので外部ヒータ回路は内 部ヒータ回路よりも高温に設定される。A stabilization phase is achieved, i.e. the liquid contained within the holes of the microtitration plate. Once the body temperature is at the desired value (typically 37°C), a switch is made. Already touched on Due to its thermal properties, the edges and corners of the microtight region plate can be The external heater circuit should be placed inside the tight region plate as it dissipates more heat than the internal holes. The temperature is set higher than that of the heater circuit.
本発明の別の1実施例では、1つのヒータ回路が底板に、そして1つのヒータ回 路がカバーに割り当ててあり、カバーがフラップ状に実施してあり且つマイクロ タイトレージョンプレートを鐘状に覆うようになっている。In another embodiment of the invention, one heater circuit is in the bottom plate and one heater circuit is in the bottom plate. channels are assigned to the cover, the cover is implemented in the form of a flap, and the micro It covers the tight region plate in a bell shape.
熱交換器は有利には電気式恒温要素により形成され、該要素が薄膜内に埋封され 又は伝熱板により形成される。その際、2つの熱交換器間で薄膜又は板に分離目 地が設けである。熱交換器は例えば電気抵抗ヒータのヒータ回路とすることがで きる。The heat exchanger is preferably formed by an electrically thermostatic element, which element is embedded in a membrane. Or formed by a heat exchanger plate. At that time, there is a separation mark on the thin film or plate between the two heat exchangers. The ground is established. The heat exchanger can be, for example, a heater circuit for an electric resistance heater. Wear.
本発明は電気式恒温要素に限定すべきではなく、液体を通す管でもやはり加熱す ることができようが、電気式恒温要素を使った構造は、かかるヒータなら比較的 簡単に製造できるので、設計上の利点ももたらす。薄膜間の分離目地により、ヒ ータ回路若しくは冷却回路の熱的分離が向上する。The invention should not be limited to electric constant temperature elements, but tubes carrying liquids can also be heated. However, construction using electric constant temperature elements is relatively simple for such heaters. It also offers design advantages because it is easy to manufacture. Separation joints between thin films reduce heat. Thermal isolation of the power circuit or cooling circuit is improved.
本発明の更に別の実施例では、マイクロタイトレージョンプレー1・を挿入する とこれに当接する単数又は複数の温度センサが設けである。これらのセンサを介 しプレートの出発温度を検出することかでき、又は読取操作中に温度変化が生じ たときそれを確認し、恒温ユニットの適宜な制御を介し補償することができる。In yet another embodiment of the invention, inserting a microtitration plate 1. and one or more temperature sensors abutting the temperature sensor. via these sensors. The starting temperature of the plate can be detected or if a temperature change occurs during the reading operation. When confirmed, it can be compensated through appropriate control of the constant temperature unit.
このマイクロタイトレージョンプレート加熱法ではコンピュータにマイクロタイ トレージョンプレートの内容物の出発温度及び目標温度が入力され、充填量を考 慮後、目標温度を達成するのに必要なエネルギー量が計算されるようになってい る。This microtight region plate heating method uses a microtight region plate to heat the computer. The starting and target temperatures for the contents of the trayon plate are entered and the fill volume is considered. The amount of energy required to achieve the target temperature is now calculated. Ru.
本発明方法により調温時間を著しく短縮することが可能となり、その際マイクロ タイトレージョンプレートの内容物が設定した目標温度を超えて加熱されること のないよう確保しである。The method of the present invention makes it possible to significantly shorten the temperature control time, and in this case, The contents of the tight region plate are heated above the set target temperature. This is to ensure that no damage occurs.
特に、充填量を基に加熱時間を計算するようになっている。In particular, the heating time is calculated based on the filling amount.
加熱温度は経験的に選定することかできる。The heating temperature can be selected empirically.
以下、添付図面を基に本発明の1実施例を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
図1は本発明による恒温槽を有するマイクロタイトレージョンプレート用読取装 置を概略示し、図2は図1に示す装置の概要平面図であり、図3は恒温槽の縦断 面図であり、図4は恒温槽の横断面図であり、図5はカバーの外縁の支えを断面 で示し、図6は本発明による恒温要素の平面図であり、図7は温度線図であり、 そして図8は本発明方法を実施する回路を示す。Figure 1 shows a reading device for a microtitration plate having a constant temperature bath according to the present invention. Fig. 2 is a schematic plan view of the apparatus shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a longitudinal section of the thermostatic chamber. FIG. 4 is a cross-sectional view of the thermostatic chamber, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the support at the outer edge of the cover. 6 is a plan view of a constant temperature element according to the present invention, and FIG. 7 is a temperature diagram, And FIG. 8 shows a circuit implementing the method of the invention.
図1、図2かられかるように、本来の読取装置lと恒温槽2は直接併置して共通 の容器3に収容しである。恒温槽2はその寸法がマイクロタイトレージョンプレ ート4に適合してあり、フラップ状蓋として構成したカバー5で施蓋される。As can be seen from Figures 1 and 2, the original reading device 1 and thermostatic chamber 2 are placed directly side by side and are commonly used. It is stored in a container 3. The dimensions of thermostatic chamber 2 are microtight region pre-heated. The cover 5 is adapted to fit the seat 4 and is closed with a cover 5 configured as a flap-like lid.
恒温槽2内でマイクロタイトレージョンプレート4がスライド6上に係止してあ り、該スライドは棒7上で案内され、恒温槽2と読取装置1との間を往復動する 。The microtitration plate 4 is locked on the slide 6 in the thermostatic chamber 2. The slide is guided on a rod 7 and reciprocated between the constant temperature bath 2 and the reader 1. .
つまりマイクロタイトレージョンプレート4を恒温槽2に挿入してカバー5が閉 じられる。恒温槽2はマイクロタイトレージョンプレート4の穴の内容物が希望 する目標温度(一般に37”C)に達するまで加熱又は冷却され、次にマイクロ タイトレージョンプレート4は、室温に曝すとやはり温度変化を生じるので、室 温に曝すことなくスライド6と一緒に読取装置1に直接供給される。In other words, insert the microtight region plate 4 into the thermostatic chamber 2 and close the cover 5. I get teased. The contents of the holes in the microtitration plate 4 are desired for the constant temperature bath 2. heated or cooled until the target temperature (typically 37”C) is reached, then the micro When the tight region plate 4 is exposed to room temperature, the temperature will change, so It is fed directly to the reading device 1 together with the slide 6 without exposure to temperature.
図3、図4かられかるように恒温槽2の底に恒温薄膜8が配置しである。しかし 恒温薄膜8は多(の場合必ずしも加熱薄膜ではない。恒温薄膜8はアルミニウム 薄膜9によって覆われる。As shown in FIGS. 3 and 4, a constant temperature thin film 8 is placed at the bottom of the constant temperature bath 2. but The constant-temperature thin film 8 is not necessarily a heated thin film in the case of multi-layered heating.The constant-temperature thin film 8 is made of aluminum. It is covered with a thin film 9.
マイクロタイトレージョンプレート4は主として下から恒温薄膜8を通して温め られる。The microtight region plate 4 is heated mainly from below through a constant temperature thin film 8. It will be done.
蒸散が発生せず又調温が均一になるようカバー5の下面にやはり恒温薄膜10が 設けてあり、これをやはりアルミニウム薄膜9が覆っている。この実施例では恒 温薄膜10に付属して分離したヒータ回路又は冷却回路が設けである。A thermostatic thin film 10 is also provided on the bottom surface of the cover 5 to prevent transpiration and to ensure uniform temperature control. This is also covered with a thin aluminum film 9. In this example, the constant A separate heater or cooling circuit is provided associated with the thermal membrane 10.
下側恒温薄膜8は図6かられかるように分割してあり、内部熱交換器11と外部 熱交換器12とを有する。The lower constant temperature thin film 8 is divided as shown in FIG. It has a heat exchanger 12.
冒頭数に触れたように、電気抵抗ヒータに代え、流体が熱媒であるヒータ又はク ーラも取り付けることができよう。更に、半導体層を被着したセラミックプレー ト又は金属プレートも使用することができる。それと同様に各種の冷却装置も使 用可能である。As mentioned in the opening number, instead of electric resistance heaters, heaters or heaters in which fluid is the heating medium can be used. It would be possible to install a roller as well. In addition, a ceramic plate coated with a semiconductor layer or metal plates can also be used. Similarly, various cooling devices are also used. Available for use.
本実施例では加熱槽2か3つのヒータ回路を備えている。熱交換器11.12の ヒータ回路はこの場合加熱段階の間熱交換器11が熱交換器12よりも多く放熱 するよう制御される。これによりマイクロタイトレージョンプレートの全ての穴 を均一に温めることが達成される。In this embodiment, two or three heater circuits are provided for the heating tank. heat exchanger 11.12 In this case, the heater circuit dissipates more heat from the heat exchanger 11 than from the heat exchanger 12 during the heating phase. controlled to do so. This allows all holes in the microtight region plate to be uniform heating is achieved.
目標温度に達した後、温度を一定に保つことだけが肝要である安定段階の間、熱 交換器12のヒータ回路は、マイクロタイトレージョンプレート4の縁での強力 放熱を補償するため、熱交換器11のヒータ回路よりも多く放熱する。 本実施 例ではマイクロタイトレージョンプレート4に当接する別のセンサ13.14か 設けである。センサ13.14により測定してコンピュータ18に転送される温 度はマイクロタイトレージョンプレート4の隣接穴の内部を実際に支配している 温度に少なくともほぼ一致する。After reaching the target temperature, the heat The heater circuit of the exchanger 12 has a strong In order to compensate for heat radiation, more heat is radiated than the heater circuit of the heat exchanger 11. Main implementation In the example, another sensor 13, 14 is in contact with the microtight region plate 4. It is a provision. Temperature measured by sensors 13.14 and transferred to computer 18 degree actually dominates the interior of the adjacent holes of the microtight region plate 4 at least approximately matches the temperature.
周囲空気により恒温槽内の温度か受ける影響を減らすためカバー5は縁板15で もって、加熱室20側壁j7に設けた溝16に係止しである。これにより、気流 の進路を延長する障害物か形成される。The cover 5 is equipped with an edge plate 15 to reduce the influence of ambient air on the temperature inside the thermostatic chamber. Thus, it is engaged with the groove 16 provided in the side wall j7 of the heating chamber 20. This allows airflow An obstacle is formed that extends the path of the object.
例えば加熱を促進するため、本発明によれば、マイクロタイトレージョンプレー ト4の穴内にある液体の達成すべき目標温度と出発温度(室温又は冷蔵庫温度) をコンピュータ】8に入力するようになっている。温度値はコンピュータ16に 手動で入力し、だがまたセンサにより検出して直接転送することかできる。For example, to facilitate heating, according to the invention, a microtight rayon plate is used. Target temperature and starting temperature (room temperature or refrigerator temperature) to be achieved for the liquid in hole 4 is entered into the computer]8. The temperature value is sent to computer 16. It can be entered manually, but also detected by sensors and transferred directly.
第3のパラメータとしてコンピュータ18には穴内に含まれた液体の充填量が入 力され、これからコンピュータはマイクロタイトレージョンプレート4の内容物 を希望する目標温度まで加熱又は冷却するのに必要なエネルギー量若しくは昇温 時間又は冷却時間を計算する。As a third parameter, the computer 18 is entered with the amount of liquid contained in the hole. The computer will now display the contents of microtitration plate 4. The amount of energy or temperature increase required to heat or cool the to the desired target temperature. Calculate time or cooling time.
この点に関連し図7の線図を参照するよう指示する。横軸に昇温時間か分単位で 記載してあり、縦軸には温度か示しである。In this regard, reference is made to the diagram of FIG. 7. The horizontal axis shows the heating time in minutes. The temperature is shown on the vertical axis.
曲線FTはマイクロタイトレージョンプレート4の穴に含まれた液体の温度勾配 を示し、曲線WTは熱交換器9.11.12の温度勾配を示す。The curve FT is the temperature gradient of the liquid contained in the holes of the microtitration plate 4. and the curve WT shows the temperature gradient of the heat exchanger 9.11.12.
本発明方法により、例えば37°Cのめる目標温度はマイクロタイトレージョン プレート4の内容物が、所定の公差範囲は別にして、この値以上に加熱される危 険もなしに迅速に達成することかできる。By using the method of the present invention, the target temperature of, for example, 37°C can be set to a microtitration region. There is a risk that the contents of plate 4 will be heated above this value, apart from the specified tolerance range. It can be achieved quickly and without any risk.
第 1 図 第 2 図 第7図 第 8 図 国際調査報告 ”” PCT/AT90100107 −−−−鱈−鞠−^−−鴫1−哨−PCT/AT90ノ0(1107国際調査報 告 AT900010)Figure 1 Figure 2 Figure 7 Figure 8 international search report "" PCT/AT90100107 ----Cod-Mari-^--Squirrel 1-Toku-PCT/AT90-0 (1107 International Survey Report Notice AT900010)
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