JPH06509878A - 自動温度調節のための複数の試料管の保持ブロック - 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】 自動温度調節のための複数の試料管の保持ブロック発明の分野 本発明は試料管またはバイアルが規則正しい温度調節下で保持される実験室用の ホルダーブロック、特に、前述のように温度が自動的に調節されるので複数の試 料管を実質的に容管の間の温度を等しくして保持するための装置に関多くの試料 管又は試験管の自動温度調節は例えば生物学的又は生化学的材料安定性研究、酵 素反応、酵素反応速度論、ＤＮＡ／ＲＮＡ変性、生化学的物質並びに生物学的物 質の凍結・融解及び細菌の形質転換等のような多くの用途で必要とされる。

典型的には、水槽に浸漬（ｉｍｍｅ　ｒ　ｓ　ｉ　ｏｎ）するか又は、温度を規 制及び調節するための加熱体及び冷却体を有する乾燥ブロックに管を保持するこ とによって温度は調節される。

乾燥ブロックデザインには普通、ペルチェ電極（Ｐｅｒｔｉｅｒ　ＥＩｅｍｅｎ ｔ）ｉ：よッテ又はボアホール（ｂｏｒｅ　ｈｏｌｅ）を通して金属ブロックに 加熱もしくは冷却流体をポンプ輸送することによって加熱及び冷却されるか又は 、電気加熱体によって加熱される平板金属ブロックが用いられる。

典型的な平板ブロックデザインでは、図７に示されたように垂直位置に保持され た試料管用のウェルの平面配列が使用される。この配列は試料管の不均一な加熱 を発生させるであろう。何故ならば、試料管Ｂ及びＣ（図７）はヒータ１．２及 び３に近く、試料管Ａ及びＤの２倍の熱負荷を受けるからである。前記の熱負荷 の差は、ブロック材料の熱伝導性が低いときに最大となる。高い伝導性材料（Ｃ Ｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ）を使用すると、ある条件、例えば定常 状態及び熱の加入が少ない場合に最小化され得る。システムに高速の温度変化が 必要とされるならば、所望の速度の温度変化を誘導するためには（ブロックの重 量によって）最低２５０ワツトが要求される。これらの条件下では熱の分布にエ ツジ効果が現れる。ある実験室では、加熱又は冷却サイクルの間、（特に端のウ ェルを中央のウェルと比べると）試料のウェル又はボアに５℃程の温度差が測定 された。（参照：Ｒｅ５ｅｎｄｅｚ−Ｐｅｒｅｚ、Ｄ、ａｎｄ　Ｂａｒｒｅｒａ −３ａｌｄａｎａ。

Ｈ，Ａ、、”Ｔｈｅｒｍｏｃｙｃｌｅｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｖａｒｉａ ｔｉｏｎ　ＩｎｖａｌｉｄａｔｅｓＰＣＲＲｅ５ｕｌｔｓ”、Ｂｉｏｔｅｃｈｎ ｉｑｕｅｓ、９．Ｎｏ、３．　ｐ、２８６〜２９２．　５ｅｐｔ、１９二つ以上 の加熱体を使用するどんな平板ブロックデザインでも単一の調節装置を使用する とき加熱／冷却が一層不均一に分布する。この結果は個々の加熱体の加熱又は冷 却力（Ｗ／平方インチ）の許容誤差の違いによる。図７に示されたブロックと単 一の調節装置を使用すると、異なるヒータ間の公差が４％となりうるので試料管 Ｂは試料管Ｃよりさらに２０Ｗ多い加熱力（ｈｅａｔ　ｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ）を 得る。

静的条件、及び温度が約り℃／秒までの速度で変化する動的条件のためには全て の試料管の温度を０．５℃以下に調節するのが望ましい。この目的の達成のため 乾燥ブロックデザインの改善がまだ進行中である。

発明の概要 本発明は、静的及び動的条件の両方においてバイアル間の温度勾配が大幅に縮小 された、複数の試料管又はパイアルの自動温度調節のための改良された装置を提 供する。本発明の装置は、複数の試料管ウェル又はボアに対して中心に位置する 加熱体を含む断面を有する熱伝導性ブロックを含み、前記試料管ウェルは加熱体 から各ウェルまでの距離が実質的に同じであるように中央の加熱体の周囲に配列 されている。任意のウェルの温度と他の任意のウェルの温度差が、温度が静的で あるときに約０．５℃以下であり、又温度が０．５℃／秒未満の速度で変化する ときには約１℃以下であるならば、本発明のために前記距離は実質的に同じであ ると考えられる。

好ましい実施例では、本発明の装置は、球形又は多角形の形状で画定されるブロ ックの上面に対応する円周部を少なくとも含む断面を有し、単一の加熱及び冷却 体から等距離に位置するウェルを有する金属ブロックを含んでいる。

本発明による装置は、複数の加熱及び冷却体を有する従来技術の平板ブロックに 対して、単一の加熱体と単一の冷却体とを有しておりかつ同数の管を保持する小 型の乾燥ブロック（ｄｒｙ　ｂｌｏｃｋ　ｈａｖｉｎｇ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　 ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を備えており、各試料管の他端を互いに離間させている 。

図面の簡単な説明 図１は本発明による装置の一念母実施例の端部正面図である。

図２は図１の装置の平面図である。

図３は図２の線３−３罎咄→断面図である。

図４は図１の装置の正面図である。

図５は本発明による装置の変形例である。

図６Ａは温度サンプリング点を示す本発明による装置の平面図である。

図６Ｂは装置の温度が交互に冷却及び加熱されるときの図６へのサンプリング点 の時間対温度を示すグラフである。

図７は典型的な従来技術の平板ブロック装置の断面図で本発明による自動温度調 節のための試料管保持装置は、複数の、好ましくは三つ以上の管のウェルが中心 に位置する加熱体の周囲に空間的に配置されている断面を有するブロックを含む 。前記ウェルによって、試料管の間の温度勾配を最小にするために加熱体から実 質的に等距離に試料管を保持することができる。好ましくは、任意の二つのウェ ル間の温度勾配が、定常状態では０．５℃以下、ブロックの温度が約０．５℃／ 秒以下の速度で加熱または冷却されるときは約１℃以下である。

加熱体は、ブロックを縦方向に伸びるボアホールによって提供される。前記ボア ホールは、熱い又は冷たい流体がポンプ輸送されるチュービングのための接続を 備えている。

又、前記ボアは加熱もしくは冷却コイル又は抵抗加熱ヒータ等を備えている。

本発明の装置はどんな数の試料管またはバイアルをも保持するよう設計され得る 。寸法は、種々の数のノくイアル及び種々の大きさのバイアルを設置するために 当業者により容易に変更され得る。

本発明による装置の一実施例が図１から図４に示されている。図面を参照すると 装置１０は熱伝導性材料からなる長尺ブロック（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ　ｂｌｏｃ ｋ）を含む。

ブロック１０は、例えば銅、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、熱伝導性セ ラミックス、ニッケル、錫、金属合金、熱伝導性プラスチック等の多数の材料の いずれからも製造し得る。好ましい材料は特定の応用に依存する。アルミニウム ブロックは多くの応用に適する。ブロックは当業者によって適当な大きさに加工 、成型、押し出し又は鋳造されうる。

図１から図４に示された実施例は加熱ボア１２及び冷却ボア１８の周囲に三つの グループに配置された２４本の試料管１５を有する。ブロック１０の上面１１は 六角形である。三つのうちの各一つのグループのウェルは図示されように六角形 の形をした上面の各面に位置する（図３）。他の上面の形状を使用され得る。重 要なのはウェル１５、加熱ボア１２及び冷却ボア１８の関係である。どのウェル １５もボアから実質的に同じ距離でなければならず、これによって均一に加熱及 び冷却される。

図５は、四つのウェル２８が加熱ボア２９及び冷却ボア３０の周囲に左右対称に 配置された、六角形の形状を有する上面を含む断面２５を有する、本発明による 装置の変形例を示している。

図１から図４の装置の試験によればブロックの（ウェル間の）温度勾配は、ブロ ック１０の温度が０．５℃／秒の速度で２２℃から９５℃へ変化するときは１℃ 未満であった。定常状態ではブロック１０の温度勾配は０．５℃未満であった。

図６Ａは、ブロック１０の試験サイクル温度中の四つの温度探触子■Ｔ１〜ＶＴ ４の位置を示す。四つの温度探触子の示度は図６Ｂに示されたグラフに記録され ている。

本発明による装置１０（図２）は、従来技術の平板ブロック（図７）について記 録された温度勾配５℃と比べて著しい改良を示した。

本発明を、本発明の好ましい実施例により説明してきた。

しかし、当業者は発明の要旨及び範囲内で修正してもよいであろう。例えば、ブ ロック上面をブロックの加熱ボアに対して径方向に位置する管のウェルを含む平 板のままにしてもよい。本発明の教示内容から当業者が他の上面の形状を使用す ることもできる。さらに、管のウェルがボアから実質的に等距離に配置されてい る限り、加熱ボアに対してここで例示された円形断面のボアの代わりに他の形状 を使用し得る。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　７　ＰＲＩＯＲＡＲＴ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．自動温度調節のための複数の試料管の保持装置であって、前記装置が熱伝導 性材料から成るブロックと、前記ブロック中を長手方向に伸びる加熱ボアと、複 数の試料管のウェルとを備えており、前記ブロックは前記複数のウェルが前記ボ アからほぼ等距離であるように該ボアに対して位置及び配置された断面を有して おり、前記ウェル間の温度勾配を最小にする装置。
2. ２．前記断面が円形ボアからほぼ等距離間隔をおいた三つ以上のウェル末端を有 する請求項１に記載の装置。
3. ３．前記ブロックの上面が球形である請求項１に記載の装置。
4. ４．前記ブロックの上面が多角形である請求項１に記載の装置。
5. ５．前記断面が円形ボアからほぼ等距離間隔をおいた四つのウェルを備えている 請求項１に記載の装置。
6. ６．前記ブロックが金属製である請求項１に記載の装置。
7. ７．前記金属がアルミニウムである請求項６に記載の装置。