JPH04502879A - 恒温化処理装置 - 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】 恒温化処理装置 本発明は少なくとも１つのサンプルの温度を所定の温度範囲内の任意な値に調節 するための恒温化処理装置に関する。

多くの化学的および生化学的な方法においては、実験の経過中に各種の溶液を種 々異なる温度値に調節しなければならない、その際に必要とされる温度は０℃未 満から１１０℃を超える値にまで達し、実験如何によってはこの温度範囲とは完 全に異なった温度が用いられる場合すらある０例えば酵素を反応させる場合には 、使用する酵素に応じて３０℃から７０℃までの間のインキュベーション温度が 必要とされる。ヌクレイン酸の熱変成を行なうためにはその鎖長および配列順序 に応じて１２０℃までの温度が利用される。その都度の反応を停止させるために は０℃の温度が必要とされる。サンプルを保管するためには０℃をかなり下口る 温度が利用される。更に大抵の実験では！＃液の温度を迅速に切換えることが要 請される。これと同じような温度調節に関する問題は他の工業分野もしくは学術 分野でも屡々生ずる。

種々異なった温度値に調節することの出来る液体サーモスタットおよび金属ブロ ックサーモスタットは既に公知となっている。液体サーモスタットの場合には、 液体を反応容器の周囲に濯ぐことによって容器の恒温化処理が行なわれる。金属 ブロックサーモスタットには反応容器を収容するために用いられる複数の穿孔部 が設けられており、これらの穿孔部の壁を反応容器に接触させることによって恒 温化処理が行なわれる。熱の遷移状態を改善するためには、これらの穿孔部に水 もしくはオイルを充填すればよい、金属ブロックサーモスタットの恒温化処理を 実施するためには、例えば絶えず行なわれている水または対流による沖却の作用 に抗して調整される加熱カートリッジが用いられる。更にベルティエ素子を利用 することによっても金属ブロックサーモスタットの加熱および冷却を行なう二と が出来る。上述した２つのタイプのサーモスタットにおいては、サーモスタット 全体を加熱もしくは冷却することによってサンプルの温度が変動せしめられる。

上述した各サーモスタットの利点は、温度を種々異なった値に調整するために獣 に１つのサーモスタットしか必要とされないところにある。然し多くの反応では これらのサーモスタットの熱容量と熱慣性とが著しいことに基づいて温度の切換 速度が過度に低く抑えられるので、過度に長い切換所要時間を余儀なくされるこ とになる。

サンプルの濃度をＭするための別の措置としては、各温度ごとにそれぞれ独自の 液浴サーモスタットを設けることも既に提案されている。０℃の温度ではこの浴 を水浴としてもよい、この場合、反応容器はその都度所望の温度に調節されたサ ーモスタット内に装入されるが、大抵の場合この操作は手で行なわれる。然し、 ロボットのアームでサンプルを操作する形式の装置も公知となっている。

この公知例の利点は、よく攪拌された液浴サーモスタットでは温度変動の時定数 が該当するサーモスタットの温度調節時間によってではなく、液体からサンプル への熱遷移によって規定されることに基づいて、温度切換時間を初めに述べたタ イプのサーモスタットで必要とされる値より短縮することが出来る。然しこの措 置では、各温度ごとにそれぞれ独自のサーモスタットを用いなければならないの で、そのための費用が嵩むのみならず、余分なスペースを必要とせざるをえない 。

以上の公知技術を出発点として設定された本発明の課題は、ｗ頭に述べた形式に よる恒温化処理装置に改良を加えて、サンプルの温度を所定の温度範囲内で比較 的迅速に任意の値に調節することが出来るようにする点にあり、この課題は請求 項１に記載された特徴によって解決される。

従って本発明による恒温化処理装置においては、単一の装置のみを用いてサンプ ルを所定の温度範囲内でその都度任意な温度に調節することが可能とされる。サ ンプルの温度を変動させる場合には、比較的小さな熱容量のサンプル受答体にお ける温度のみを変化させればよく、全てのサーモスタットの温度を変化させる必 要はないので、温度変動をかなり迅速に実施する二とが出来る。更に本発明によ る恒温化処理装置では、これを種々異なるタイプのサンプル保持装置用に改装す ることも迅速に達成される。

次に本発明による恒温化処理装置を添付の図面に示した有利な１実施例に即して 詳細に説明する： １２１１図は本発明の１実施例による恒温化処理装置の概略的な平面図、第２図 は第１図による恒温化処理装置の正面図、第３図は第１図および第２図による恒 温化処理装置の本体に沿った温度分布をプロットしたグラフである。

第１図および第２図に示された本発明の恒温化処理装置は、熱伝導率の憂い本体 １２を備えており、この本体１２はＵ字形の横断面を呈する内実のアルミニウム 製レールとして構成されており、２つの立形の脚部を有している。二〇長尺の本 体１２における縦方向の各端部は、暗示的に図示されたに過ぎないサーモスタッ ト１４乃至１６と熱的に連結されている。これらのサーモスタット１４．１６は 種々異なる温度Ｔ４乃至Ｔ、に調節可能であり、従って本体１２に沿って温度落 差（温度グラジェント）が生ずる。この場合、温度グラジェントが第３図の直線 １８で示されたように一次的なものとして設定されていると有利である６本体（ １２）の上面に位置する両脚部の間には通路状の凹所２０が形成されており、こ の凹所２０内には、例えばアルミニウムのような熱伝導率の高い金属から構成さ れたサンプル担体またはサンプル受容体２２が摺動可能に支承されている。第２ 図に概略的に示されたように、サンプル受容体２２にはサンプル容器または反応 容器２６を装入する二との出来る切欠２４が形成されている１本体の両端部付近 には熱センサ−２２ａ乃至２２ｂが装着されている。なお別の熱センサ−２２ｃ をサンプル受容体２２に装置することも可能である。申し分のない熱接触を保証 するためには、ばね２８によってサンプル受容体２２を本体１２に圧着させれば よい、二のばね２８はビン３０によって保持さｎ１ビンは本体１２の脚部に形成 された穴３２内に挿入される。

図示された本発明の実施例では、サンプル受容体２２を本体１２に沿って摺動さ せるために２本の歯付きベルト３４を有する搬送装置が設けられており、各歯付 きベルトはそれぞれ偏向ローラ３６に巻き掛けられ、そのうち１対の偏向ローラ が駆動モータ３８に連結されている。景送装置は信号発生器は本体１２に沿った サンプル受容体２２の位置を示す電気的な信号を発生するための位置表示信号発 生器を有しており、この場合の信号発生器としては、例えば偏向ローラ３６の１ つに連結されるポテンショメータを用いることが出来る。

本発明による恒温化処理装置には熱絶縁部材が設けられているが、この熱絶縁部 材は図の簡明化をはかるため図示されてない、特に恒温化処理装置の本体１２は 、熱損失を回避すべく発泡プラスチック層で全面的に熱絶縁され、これによって 熱的な絶縁カバーが形成されている。サンプル受容体２２にも同様な絶縁カバー を形成することが可能である。

本体１２内に設けられたサーモスタット１４．１６により生ぜしめられる熱の流 れと本体１２の横断面積とは、周知の熱伝導法則に基いて次のような値に、即ち 、温度変動に際してサンプル受容体２２に供給し或いはサンプル受容体２２から 排出しな１すればならない熱量をその都度性なわれる所定の実験に適したタイム パン内で本体１２からサンプル受容体２２に引き渡しつるような或いはサンプル 受容体２２によって吸収しつるような値に設定されているや本体１２に沿ってサ ンプル受容体２２の位置を制御する操作は、位置表示信号発生器から位置信号を 供給されるコンピュータによって行なわれる。温度グラジェントが一次的なもの である場合には、本体１２に沿った温度分布を温度Ｔ１、Ｔ、の数値からコンピ ュータによって算出することが出来る。これに対して本体１２に沿った温度分布 が非線形特性を有するものである場合には、それぞれ異なった温度値Ｔ、、Ｔ、 についての温度分布が検出され、その値がコンピュータにメモリーされる。サン プルの温度切換時間を早めるためには、調整可能な全ての温度領域が徹底的に利 用される０例えば３０℃のサンプルを７０℃に加熱しようとする場合には、先づ 初めにサンプル受容体２２が調整可能な最高の温度に加熱され、次いでサンプル 受容体２２の温度が所望される７０℃の温度値に近付いた旨の通知が温度センサ ー２４かも発せられると、本体１２が７０℃位置に向けて戻し調整されろ、この 形式による温度調節の利点は、本体１２に沿った温度経過を正確に認識する必要 はなく、熱センサ−２４により生ぜしめられたサンプル受容体実際温度値と温度 目標値とを供給されて搬送装置を適正に制御する簡単な調整器を用いさえすれば 所期の目的が連成されるところにある。

サーモスタット１４．１６としては通常の液体サーモスタットを利用することが 可能である。然し地形式によるサーモスタット、例えば加熱カートリッジ、ペル テイエ素子およびこれに類する機能を発揮するような恒温化処理要素を用いるこ とも出来る。低温の端部には、調整可能な冷却ファンと必要に応じて協働する矢 張り簡単な形式による冷却リブ、氷浴またはｌＩ似の装置を設けておいてもよい 。

サンプル受容体２２と本体１２との接触状態を改善するためには、潤滑剤を用い 且つ／又は負圧による吸引作用を利用することが出来る。

本体１２の＠端部間には、それぞれ独自の温度センサーが配属された付加的な加 熱及び／又は冷却装置を設けておく二とも可能である。これらの付加的な加熱及 び／又は冷却装置は、温度グラジェント特性を一次的なものにするため、もしく は所定の温度グラジェント経過を生ぜしめるために用いられ、このような措置を とることにより、例えば本体１２に沿って種々異なる勾配の温度グラジエ〉・ト を有する複数の区分を生ぜしめて、温度調節が臨界的である温度領域では正確な 温度７Ｊ４ｗＪを可能にする比較的フラットな温度グラジェントが得られるよう にし、別の範囲では出来るだけ大きな温度領域をカバーできる急勾配の温度グラ ジェントが得られるようにすることが保証される。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月１４日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１つのサンプルの温度を所定の温度範囲内における任意な値に調 節するための恒温化処理装置において、熱伝導率の高い本体（１２）とサンプル 受容体（２２）とが設けられており、本体（１２）がその第１の端部で第１のサ ーモスタット（１４）に、またその第２の端部では第１のサーモスタット（１４ ）とは異なる温度に調節可能な第２のサーモスタット（１６）にそれぞれ熱的に 連結されていると共に、これら両端部の間に本体（１２）に沿った温度グラジエ ントを生ぜしめるように設計されており、サンプル受容体（２２）が本体（１２ ）上に配置され、本体両端部間の任意な部位で本体（１２）と熱的に連結可能で あることを特徴とする恒温化処理装置。
2. ２．請求項１記載の恒温化処理装置において、本体が長尺の金属レールから構成 されていることを特徴とする恒温化処理装置。
3. ３．請求項１または２に記載の恒温化処理装置において、本体（１２）が側方に ２つの脚部を有するほぼＵ字形の横断面形状を呈しており、両脚部間にサンプル 受容体（２２）が配置されていることを特徴とする恒温化処理装置。
4. ４．請求項１〜３のいづれか１項に記載の恒温化処理装置において、サンプル受 容体（２２）を本体（１２）に圧着するための手段（２８）が設けられているこ とを特徴とする恒温化処理装置。
5. ５．請求項１〜４のいづれか１項に記載の恒温化処理装置において、本体がその 両端部間で少なくとも１つの別の恒温化処理装置と熱的に連結されていることを 特徴とする恒温化処理装置。
6. ６．請求項１〜５のいづれか１項に記載の恒温化処理装置において、サンプル受 容体（２２）を本体（１２）に沿って摺動させるための搬送装置（３４、３６、 ３８）が設けられていることを特徴とする恒温化処理装置。
7. ７．請求項６記載の恒温化処理装置において、サンプル受容体（２２）に装着さ れた熱センサー（２２ｃ）と温度目標値信号を生ぜしめるための装置とに連結さ れて搬送装置を制御する調整装置が設けられていることを特徴とする恒温化処理 装置。