JPH05168459A - 核酸増幅器の加熱冷却装置 - Google Patents
核酸増幅器の加熱冷却装置Info
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- JPH05168459A JPH05168459A JP35586091A JP35586091A JPH05168459A JP H05168459 A JPH05168459 A JP H05168459A JP 35586091 A JP35586091 A JP 35586091A JP 35586091 A JP35586091 A JP 35586091A JP H05168459 A JPH05168459 A JP H05168459A
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- Japan
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- heating
- heating element
- nucleic acid
- cooling
- acid amplifier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 核酸増幅器に要求される急速な加熱冷却を確
実に実行し、制御精度を高めるとともに、加熱温度の均
一性及び安定性を高める。 【構成】 ＤＮＡ等の核酸配列の増幅を行う核酸増幅器
を構成する。冷却部２の上に、上面３ｕに試料容器Ｃ…
の下部Ｃｄ…を収容する凹部４…を有する板状の発熱体
３を載置するとともに、発熱体３の上方に、試料容器Ｃ
…の上部Ｃｕ…を保持可能な保持孔６…を有し、かつ空
間Ｆを介して発熱体３を覆う発熱体ガード５を配設す
る。発熱体３は両端に電極３ｐ、３ｑを有し、通電する
ことにより直接発熱する抵抗体材料で一体形成する。
実に実行し、制御精度を高めるとともに、加熱温度の均
一性及び安定性を高める。 【構成】 ＤＮＡ等の核酸配列の増幅を行う核酸増幅器
を構成する。冷却部２の上に、上面３ｕに試料容器Ｃ…
の下部Ｃｄ…を収容する凹部４…を有する板状の発熱体
３を載置するとともに、発熱体３の上方に、試料容器Ｃ
…の上部Ｃｕ…を保持可能な保持孔６…を有し、かつ空
間Ｆを介して発熱体３を覆う発熱体ガード５を配設す
る。発熱体３は両端に電極３ｐ、３ｑを有し、通電する
ことにより直接発熱する抵抗体材料で一体形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡ等の核酸配列の増
幅（増殖）を行う核酸増幅器の加熱冷却装置に関する。
幅（増殖）を行う核酸増幅器の加熱冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＮＡ等の核酸配列を増幅するための核
酸増幅器は知られている。ところで、この種の核酸増幅
器は加熱冷却制御する温度勾配が極めて大きく、例え
ば、１分間で４０℃程度から９０℃程度まで、急速に温
度上昇させる必要があるとともに、時間経過に応じて温
度が変化する変温パターンに従って、高精度及び安定に
温度制御する必要があるため、通常、専用の加熱冷却装
置を用いている。
酸増幅器は知られている。ところで、この種の核酸増幅
器は加熱冷却制御する温度勾配が極めて大きく、例え
ば、１分間で４０℃程度から９０℃程度まで、急速に温
度上昇させる必要があるとともに、時間経過に応じて温
度が変化する変温パターンに従って、高精度及び安定に
温度制御する必要があるため、通常、専用の加熱冷却装
置を用いている。
【０００３】図４及び図５は従来における核酸増幅器の
加熱冷却装置を示す。図４に示す加熱冷却装置４０は、
放熱器４１の上に、ペルチェ素子（電子冷却素子）を用
いた冷却ユニット４２…を複数並べて載置するととも
に、さらに、その上に熱伝導性の高いアルミニウム等を
用いて形成した複数の小ブロック４４ａ、４４ｂと複数
のフィルムヒータ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを組合わせて
構成した加熱ブロック４３を載置したものであり、各小
ブロック４４ａ、４４ｂの上面には下方に刳り貫き形成
した、試料容器を収容するための複数の投入穴４６…が
設けられる。
加熱冷却装置を示す。図４に示す加熱冷却装置４０は、
放熱器４１の上に、ペルチェ素子（電子冷却素子）を用
いた冷却ユニット４２…を複数並べて載置するととも
に、さらに、その上に熱伝導性の高いアルミニウム等を
用いて形成した複数の小ブロック４４ａ、４４ｂと複数
のフィルムヒータ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを組合わせて
構成した加熱ブロック４３を載置したものであり、各小
ブロック４４ａ、４４ｂの上面には下方に刳り貫き形成
した、試料容器を収容するための複数の投入穴４６…が
設けられる。
【０００４】また、図５に示す加熱冷却装置５０は、加
熱ブロック５１を構成するに際して、一体形成した単一
ブロック５２の内部に複数の棒ヒータ５３ａ、５３ｂ…
を埋設したものである。なお、他は前記加熱冷却装置４
０と同様に構成される。
熱ブロック５１を構成するに際して、一体形成した単一
ブロック５２の内部に複数の棒ヒータ５３ａ、５３ｂ…
を埋設したものである。なお、他は前記加熱冷却装置４
０と同様に構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の加熱冷却装置４０及び５０はいずれも次のような問題
点があった。
の加熱冷却装置４０及び５０はいずれも次のような問題
点があった。
【０００６】第一に、ヒータ（フィルムヒータ、棒ヒー
タ）は試料容器をセットする別体に構成したブロックを
隔てて存在し、しかも、比較的大きいブロックを必要と
するため、加熱制御時には熱伝導による加熱の応答遅れ
を生ずるとともに、冷却制御時には放熱性が悪化し、核
酸増幅器に要求される急速な加熱冷却（急速な立上げ及
び立下げ）に対する制御性の低下により制御精度を損な
う。
タ）は試料容器をセットする別体に構成したブロックを
隔てて存在し、しかも、比較的大きいブロックを必要と
するため、加熱制御時には熱伝導による加熱の応答遅れ
を生ずるとともに、冷却制御時には放熱性が悪化し、核
酸増幅器に要求される急速な加熱冷却（急速な立上げ及
び立下げ）に対する制御性の低下により制御精度を損な
う。
【０００７】第二に、ブロック、ヒータ及び試料容器の
位置関係により、例えば、ヒータに近い試料容器の部分
は高温になるとともに、ヒータから遠い試料容器の部分
は低温になるなど、試料容器に対する加熱温度が不均一
かつ不安定となり、通常、１〜２ｄｅｇ程度のバラつき
を生ずる。
位置関係により、例えば、ヒータに近い試料容器の部分
は高温になるとともに、ヒータから遠い試料容器の部分
は低温になるなど、試料容器に対する加熱温度が不均一
かつ不安定となり、通常、１〜２ｄｅｇ程度のバラつき
を生ずる。
【０００８】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、制御性を向上させることに
より、核酸増幅器に要求される急速な加熱冷却を確実に
実行し、制御精度を高めるとともに、加熱温度の均一性
及び安定性を高めることができる核酸増幅器の加熱冷却
装置の提供を目的とする。
課題を解決したものであり、制御性を向上させることに
より、核酸増幅器に要求される急速な加熱冷却を確実に
実行し、制御精度を高めるとともに、加熱温度の均一性
及び安定性を高めることができる核酸増幅器の加熱冷却
装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はＤＮＡ等の核酸
配列の増幅を行う核酸増幅器の加熱冷却装置１を構成す
るに際して、冷却部２の上に、上面３ｕに試料容器Ｃ…
の下部Ｃｄ…を収容する凹部４…を有する板状の発熱体
３を載置するとともに、発熱体３の上方に、試料容器Ｃ
…の上部Ｃｕ…を保持可能な保持孔６…を有し、かつ空
間Ｆを介して発熱体３を覆う発熱体ガード５を配設して
なることを特徴とする。
配列の増幅を行う核酸増幅器の加熱冷却装置１を構成す
るに際して、冷却部２の上に、上面３ｕに試料容器Ｃ…
の下部Ｃｄ…を収容する凹部４…を有する板状の発熱体
３を載置するとともに、発熱体３の上方に、試料容器Ｃ
…の上部Ｃｕ…を保持可能な保持孔６…を有し、かつ空
間Ｆを介して発熱体３を覆う発熱体ガード５を配設して
なることを特徴とする。
【００１０】なお、冷却部２はペルチェ素子を用いるこ
とができるとともに、発熱体３は両端に電極３ｐ、３ｑ
を有し、通電することにより直接発熱する抵抗体材料で
一体形成できる。
とができるとともに、発熱体３は両端に電極３ｐ、３ｑ
を有し、通電することにより直接発熱する抵抗体材料で
一体形成できる。
【００１１】
【作用】本発明に係る核酸増幅器の加熱冷却装置１によ
れば、抵抗体材料で一体形成した板状の発熱体３を用い
るため、加熱制御時には、発熱体３に通電することによ
り、当該発熱体３は直に発熱するとともに、発熱体３の
上面３ｕに設けた凹部４…に、試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ
…を収容するため、当該下部Ｃｄに存在する試料Ｓは発
熱体３により直接加熱され、試料Ｓに対する理想的な急
速加熱が可能になるとともに、加熱温度は均一化され
る。
れば、抵抗体材料で一体形成した板状の発熱体３を用い
るため、加熱制御時には、発熱体３に通電することによ
り、当該発熱体３は直に発熱するとともに、発熱体３の
上面３ｕに設けた凹部４…に、試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ
…を収容するため、当該下部Ｃｄに存在する試料Ｓは発
熱体３により直接加熱され、試料Ｓに対する理想的な急
速加熱が可能になるとともに、加熱温度は均一化され
る。
【００１２】一方、冷却部２の上に、板状の発熱体３を
載置するため、冷却制御時には、冷却部２を作動、即
ち、ペルチェ素子への通電により、比較的薄い発熱体３
を介して試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…に存在する試料Ｓが
冷却される。
載置するため、冷却制御時には、冷却部２を作動、即
ち、ペルチェ素子への通電により、比較的薄い発熱体３
を介して試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…に存在する試料Ｓが
冷却される。
【００１３】なお、発熱体３の上方は、空間Ｆを介して
発熱体ガード５により覆われるため、発熱体ガード５は
発熱体３に対して直接人体等が接触するのを防止すると
ともに、保温性を高め、また、試料容器Ｃ…を定位置に
保持する。
発熱体ガード５により覆われるため、発熱体ガード５は
発熱体３に対して直接人体等が接触するのを防止すると
ともに、保温性を高め、また、試料容器Ｃ…を定位置に
保持する。
【００１４】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
面に基づき詳細に説明する。
【００１５】まず、本発明に係る加熱冷却装置１の構成
について、図１〜図３を参照して説明する。
について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】１０は加熱冷却装置１の載置台を兼ねる放
熱器であり、多数の放熱片部１１…を有する。この放熱
器１０の上面には冷却部２を載置する。冷却部２はペル
チェ素子（電子冷却素子）を用いた複数の冷却ユニット
１２ａ、１２ｂ…を備える。冷却ユニット１２ａ…は板
状に構成し、上面が冷却面、かつ下面が発熱面となる。
各冷却ユニット１２ａ…は放熱器１０の上面に配列する
とともに、コントローラ１３に接続する。これにより、
冷却ユニット１２ａ…に対して通電制御可能となる。
熱器であり、多数の放熱片部１１…を有する。この放熱
器１０の上面には冷却部２を載置する。冷却部２はペル
チェ素子（電子冷却素子）を用いた複数の冷却ユニット
１２ａ、１２ｂ…を備える。冷却ユニット１２ａ…は板
状に構成し、上面が冷却面、かつ下面が発熱面となる。
各冷却ユニット１２ａ…は放熱器１０の上面に配列する
とともに、コントローラ１３に接続する。これにより、
冷却ユニット１２ａ…に対して通電制御可能となる。
【００１７】一方、冷却部２の上面には、発熱体３を載
置する。発熱体３はカーボン系の抵抗体材料により比較
的薄い板状に一体形成する。また、発熱体３の上面３ｕ
には、試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…を収容可能な複数の凹
部４…を形成する。凹部４は試料容器Ｃの下部Ｃｄに嵌
合し、その全面が接するように、両者の形状を一致させ
ることが望ましい。さらにまた、発熱体３の両端には電
極３ｐ、３ｑを設け、各電極３ｐ、３ｑはコントローラ
１３に接続する。これにより、発熱体３に対して通電制
御可能となる。
置する。発熱体３はカーボン系の抵抗体材料により比較
的薄い板状に一体形成する。また、発熱体３の上面３ｕ
には、試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…を収容可能な複数の凹
部４…を形成する。凹部４は試料容器Ｃの下部Ｃｄに嵌
合し、その全面が接するように、両者の形状を一致させ
ることが望ましい。さらにまた、発熱体３の両端には電
極３ｐ、３ｑを設け、各電極３ｐ、３ｑはコントローラ
１３に接続する。これにより、発熱体３に対して通電制
御可能となる。
【００１８】他方、５は底部が開放された発熱体ガード
であり、内部中空の直方体状に構成する。発熱体ガード
５は発熱体３の上に配設し、これにより、発熱体３の上
方は空間Ｆを介して発熱体ガード５により覆われる。ま
た、発熱体ガード５の上面部５ｕには試料容器Ｃ…が挿
入可能となり、かつ前記凹部４…の位置に対応した複数
の保持孔６…を設ける。
であり、内部中空の直方体状に構成する。発熱体ガード
５は発熱体３の上に配設し、これにより、発熱体３の上
方は空間Ｆを介して発熱体ガード５により覆われる。ま
た、発熱体ガード５の上面部５ｕには試料容器Ｃ…が挿
入可能となり、かつ前記凹部４…の位置に対応した複数
の保持孔６…を設ける。
【００１９】次に、本発明に係る加熱冷却装置１の使用
方法及び機能について説明する。
方法及び機能について説明する。
【００２０】まず、試料（反応混合物）Ｓを収容した試
料容器Ｃは、発熱体ガード５に設けた保持孔６の上から
挿入し、試料容器Ｃの下部Ｃｄを発熱体３に設けた凹部
４に収容する。この状態を図２に示し、試料容器Ｃの上
部Ｃｕは発熱体ガード５により保持される。この場合、
試料Ｓの上端Ｓｕは発熱体３の上面３ｕよりも高くなら
ないように、凹部４の大きさ（深さ）又は試料Ｓの収容
量を選定することが望ましい。
料容器Ｃは、発熱体ガード５に設けた保持孔６の上から
挿入し、試料容器Ｃの下部Ｃｄを発熱体３に設けた凹部
４に収容する。この状態を図２に示し、試料容器Ｃの上
部Ｃｕは発熱体ガード５により保持される。この場合、
試料Ｓの上端Ｓｕは発熱体３の上面３ｕよりも高くなら
ないように、凹部４の大きさ（深さ）又は試料Ｓの収容
量を選定することが望ましい。
【００２１】一方、増幅動作時にはコントローラ１３に
より発熱体３又は冷却部２の冷却ユニット１２ａ…に通
電し、予め設定した変温パターンとなるように、試料Ｓ
に対する加熱冷却制御を行う。
より発熱体３又は冷却部２の冷却ユニット１２ａ…に通
電し、予め設定した変温パターンとなるように、試料Ｓ
に対する加熱冷却制御を行う。
【００２２】即ち、加熱制御時には、発熱体３に通電す
ることにより、抵抗体材料で一体形成した板状の発熱体
３（抵抗値Ｒ）に電流Ｉが流れ、ジュール熱（Ｉ2Ｒ）
が発生するため、発熱体３自身が発熱し、凹部４…にセ
ットされた試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…、さらには試料Ｓ
を加熱する。この場合、試料容器Ｃ…は発熱体３により
直接加熱され、高レスポンスによる理想的な急速加熱と
加熱温度の均一性が実現される。
ることにより、抵抗体材料で一体形成した板状の発熱体
３（抵抗値Ｒ）に電流Ｉが流れ、ジュール熱（Ｉ2Ｒ）
が発生するため、発熱体３自身が発熱し、凹部４…にセ
ットされた試料容器Ｃ…の下部Ｃｄ…、さらには試料Ｓ
を加熱する。この場合、試料容器Ｃ…は発熱体３により
直接加熱され、高レスポンスによる理想的な急速加熱と
加熱温度の均一性が実現される。
【００２３】また、冷却制御時には、冷却部２の冷却ユ
ニット１２ａ…に通電することにより、冷却ユニット１
２ａ…の上面が冷却されるため、発熱体３を介して試料
容器Ｃ…に存在する試料Ｓが冷却される。この場合、発
熱体３は薄い板状のため、放熱性に優れ、加熱制御から
冷却制御への移行時にも速やかな冷却が行われる。
ニット１２ａ…に通電することにより、冷却ユニット１
２ａ…の上面が冷却されるため、発熱体３を介して試料
容器Ｃ…に存在する試料Ｓが冷却される。この場合、発
熱体３は薄い板状のため、放熱性に優れ、加熱制御から
冷却制御への移行時にも速やかな冷却が行われる。
【００２４】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、冷却部はペルチェ素子以外の他の原理に基づく
冷却器を利用できる。また、発熱体は通電等により直接
発熱する他の抵抗体材料により構成できるとともに、他
の原理により発熱する発熱体を利用してもよい。その
他、細部の構成、形状、素材、用途等において、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、冷却部はペルチェ素子以外の他の原理に基づく
冷却器を利用できる。また、発熱体は通電等により直接
発熱する他の抵抗体材料により構成できるとともに、他
の原理により発熱する発熱体を利用してもよい。その
他、細部の構成、形状、素材、用途等において、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【００２５】
【発明の効果】このように、本発明に係る核酸増幅器の
加熱冷却装置は、冷却部の上に、上面に試料容器の下部
を収容する凹部を有する板状の発熱体を載置するととも
に、発熱体の上方に、試料容器の上部を保持可能な保持
孔を有し、かつ空間を介して発熱体を覆う発熱体ガード
を配設したため、次のような顕著な効果を奏する。
加熱冷却装置は、冷却部の上に、上面に試料容器の下部
を収容する凹部を有する板状の発熱体を載置するととも
に、発熱体の上方に、試料容器の上部を保持可能な保持
孔を有し、かつ空間を介して発熱体を覆う発熱体ガード
を配設したため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２６】 試料容器は直に発熱する発熱体に接触
し、また、冷却部に対して比較的薄い板状の発熱体を介
して接するため、加熱時の応答遅れが解消されるととも
に、冷却時の放熱性が高まる。したがって、制御性が向
上し、核酸増幅器等に要求される急速な加熱冷却（立上
げ及び立下げ）を確実に実行できるとともに、制御精度
を飛躍的に高めることができる。
し、また、冷却部に対して比較的薄い板状の発熱体を介
して接するため、加熱時の応答遅れが解消されるととも
に、冷却時の放熱性が高まる。したがって、制御性が向
上し、核酸増幅器等に要求される急速な加熱冷却（立上
げ及び立下げ）を確実に実行できるとともに、制御精度
を飛躍的に高めることができる。
【００２７】 試料容器は発熱体により直接加熱され
るため、温度分布のバラつきが防止され、加熱温度の均
一性及び安定性を高めることができる。
るため、温度分布のバラつきが防止され、加熱温度の均
一性及び安定性を高めることができる。
【図１】本発明に係る加熱冷却装置の断面側面図、
【図２】同加熱冷却装置の部分拡大断面側面図、
【図３】同加熱冷却装置の外観斜視図、
【図４】従来の技術に係る加熱冷却装置の外観斜視図、
【図５】従来の技術に係る他の加熱冷却装置の外観斜視
図、
図、
１ 加熱冷却装置 ２ 冷却部 ３ 発熱体 ３ｕ 発熱体の上面 ３ｐ 電極 ３ｑ 電極 ４ 凹部 ５ 発熱体ガード ６ 保持孔 Ｃ 試料容器 Ｃｄ 試料容器の下部 Ｆ 空間
Claims (3)
- 【請求項１】 ＤＮＡ等の核酸配列の増幅を行う核酸増
幅器の加熱冷却装置において、冷却部の上に、上面に試
料容器の下部を収容する凹部を有する板状の発熱体を載
置するとともに、発熱体の上方に、試料容器の上部を保
持可能な保持孔を有し、かつ空間を介して発熱体を覆う
発熱体ガードを配設してなることを特徴とする核酸増幅
器の加熱冷却装置。 - 【請求項２】 冷却部はペルチェ素子を用いることを特
徴とする請求項１記載の核酸増幅器の加熱冷却装置。 - 【請求項３】 発熱体は両端に電極を有し、通電するこ
とにより直接発熱する抵抗体材料で一体形成することを
特徴とする請求項１記載の核酸増幅器の加熱冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35586091A JPH05168459A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 核酸増幅器の加熱冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35586091A JPH05168459A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 核酸増幅器の加熱冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168459A true JPH05168459A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18446100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35586091A Pending JPH05168459A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 核酸増幅器の加熱冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05168459A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-12-20 JP JP35586091A patent/JPH05168459A/ja active Pending
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