JPH07260648A - マイクロプレートの温度調節装置 - Google Patents

マイクロプレートの温度調節装置

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JPH07260648A
JPH07260648A JP6079576A JP7957694A JPH07260648A JP H07260648 A JPH07260648 A JP H07260648A JP 6079576 A JP6079576 A JP 6079576A JP 7957694 A JP7957694 A JP 7957694A JP H07260648 A JPH07260648 A JP H07260648A
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JP
Japan
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temperature
microplate
heat
controller
outer peripheral
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6079576A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Konno
裕之 今野
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各ウェルの温度を均一かつ迅速に調節可能に
する。 【構成】 温度調節装置は、マイクロプレートMPの温
度を測定する温度センサ10A,10Bと、温度センサ
10A,10Bで測定された温度に基づきマイクロプレ
ートMPを一定の温度に保持する伝熱手段12A,12
Bとを備えている。温度センサ10A及び伝熱手段12
Aは、マイクロプレートMPの外周側に設けられ、温度
センサ10B及び伝熱手段12Bは、マイクロプレート
MPの内側に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、医薬分野における酵
素免疫反応測定に用いられるものであって、試料を入れ
る多数の有底穴(以下「ウェル」という。)が設けられ
たマイクロプレートを、均一に加熱するための温度調節
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】病原菌の感染検査法の一種として、酵素
免疫反応測定がある。この測定では、図4に示すマイク
ロプレートが用いられる。マイクロプレートMPは、合
成樹脂からなる平板状の成形品であり、例えば、長さa
が127[mm] ,幅bが85[mm],高さcが15[mm]程度の大き
さである。また、マイクロプレートMPには、試料を入
れるためのウェルWが12×8=96個設けられている。各ウ
ェルWには、基本的には別々の検体(血液等)が注入さ
れる。そして、ウェルW内で検体と試薬とが混合され
て、陰性又は陽性の感染判定が行われる。ここでいう
「試料」とは、この検体と試薬との混合物のことであ
る。
【0003】ところで、酵素免疫反応測定では、反応を
促進するためにマイクロプレートを均一に加熱する工程
が含まれている。従来、マイクロプレートの加熱方法と
しては、次のようなものがあった。一定温度に保たれ
たヒートブロック上に、マイクロプレートを載置する方
法。循環している恒温水の上部に、マイクロプレート
を配置する方法。循環している恒温空気の中に、マイ
クロプレートを配置する方法。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
〜の従来技術には、次のような問題があった。
【0005】イ)マイクロプレートの内側のウェルと外
周側のウェルとで、温度差が生じる。つまり、温度上昇
・下降の勾配に差が生じる。しかも、定常状態に達した
後も温度差が生じたままの場合もある。その結果、各ウ
ェルの反応の進行がばらついて、測定誤差が生じること
になる。
【0006】ロ)目標温度までの立ち上がり時間が長
い。目標温度近傍で反応が最も促進されるので、立ち上
がり時間はできるだけ短いことが好ましい。
【0007】上記イの問題は、マイクロプレートの構造
に起因している。すなわち、図4に示すように、最外周
のウェルWには底面ばかりでなく側面からも熱の出入り
があるため、内側のウェルWと外周側のウェルWとで温
度差が生ずるのである。また、全部のウェルWのさらに
外側には方形環状の通路80が形成されている。この通
路80に温められた又は冷やされた空気が滞留すること
が、かかる温度差の発生を助長している。これにより、
マイクロプレートMPを加熱した場合は、内側のウェル
Wよりも外周側のウェルWの方が温度が高くなる。
【0008】上記ロの問題は、加熱手段の特性に起因し
ている。すなわち、急速に加熱すると、一時的に目標温
度を越えるオーバーシュートが発生する。ところが、目
標温度を越えると、反応が激しくなって試料が分解して
しまうおそれがある。そこで、オーバーシュートが生じ
ないように緩やかに加熱する結果、目標温度までの立ち
上がり時間が長くなるのである。
【0009】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、上記従来例の
問題点を解決することにより、各ウェルの温度を均一か
つ迅速に調節可能とした、マイクロプレートの温度調節
装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロプ
レートの温度調節装置は、上記目的を達成するためにな
されたものであり、マイクロプレートの温度を測定する
温度センサと、この温度センサで測定された温度に基づ
き前記マイクロプレートを一定の温度に保持する伝熱手
段とを備えている。前記温度センサ及び前記伝熱手段
は、前記マイクロプレートの外周側に少なくとも一組設
けられ、前記マイクロプレートの内側に少なくとも一組
設けられている。また、前記伝熱手段は、ペルチェ素子
を用いたものとしてもよい。
【0011】
【作用】マイクロプレートの温度は、温度センサで測定
されると共に、伝熱手段によって一定に保持される。温
度センサ及び伝熱手段は、マイクロプレートの外周側と
内側とに少なくとも一組づつ設けられている。したがっ
て、マイクロプレートの外周側と内側とは、それぞれ独
立して温度が調節される。
【0012】ペルチェ素子は、加熱のみならず、加冷も
電流を切換えるだけで簡単に行える。したがって、伝熱
手段がペルチェ素子を用いたものである場合は、急速な
加熱をしても加冷を組み合わせることにより、オーバー
シュートのない昇温が可能である。
【0013】
【実施例】図1は本発明に係るマイクロプレートの温度
調節装置の一実施例を示し、図1(1)は平面図、図1
(2)は図1(1)におけるI−I線縦断面図である。
以下、この図面に基づき説明する。
【0014】本実施例の温度調節装置は、マイクロプレ
ートMPの温度を測定する温度センサ10A,10B
と、温度センサ10A,10Bで測定された温度に基づ
きマイクロプレートMPを一定の温度に保持する伝熱手
段12A,12Bとを備えている。温度センサ10A及
び伝熱手段12Aは、マイクロプレートMPの外周側に
設けられ、温度センサ10B及び伝熱手段12Bは、マ
イクロプレートMPの内側に設けられている。
【0015】温度センサ10A,10Bは、マイクロプ
レートMPから離間した位置にあって、マイクロプレー
トMPの試料の温度を非接触で測定するものである。こ
のような非接触温度センサとしては、例えばLiTaO3単結
晶を用いたものがある。
【0016】伝熱手段12A,12Bは、それぞれ、ヒ
ータ14A,14B, ヒートブロック16A,16B及
び後述する温度コントローラによって構成されている。
図4に示すウェルW全部のうち、伝熱手段12Aが最外
周の36個の温度を調節し、伝熱手段12Bが内側の60個
の温度を調節する。
【0017】ヒータ14A,14Bは、抵抗体を絶縁体
で挟持したシート状を呈しており、抵抗体から発生する
ジュール熱を利用するものである。ヒートブロック16
A,16Bは、ヒータ14A,14Bから発生する熱の
バラツキを均一化するためのものであり、熱伝導性の良
好なアルミニウム等から板状に形成されたものである。
ヒータ14B及びヒートブロック16Bは方形状に形成
されている。ヒータ14A及びヒートブロック16A
は、ヒータ14B及びヒートブロック16Bを囲繞する
ように、方形枠状に形成されている。また、ヒートブロ
ック16Aとヒートブロック16Bとは、断熱材18に
よって仕切られている。断熱材18は、コルク,発泡ウ
レタン等である。
【0018】図2は、温度コントローラのブロック図で
ある。温度コントローラ20は、上位コントローラ2
2,PIDコントローラ24A,24Bから構成されて
いる。以下、図1及び図2に基づき本実施例の温度調節
装置の動作を説明する。
【0019】温度調節を始める前に、上位コントローラ
22は、設定温度TSBについてオーバーシュート,ハン
チング等を起こさないようにP(比例),I(積分),
D(微分)の各定数CPBを演算して、PIDコントロー
ラ24BへTSB,CPBを出力する。
【0020】温度調節が始まると、PIDコントローラ
24Bは、温度センサ10Bから測定温度TmBを入力し
て、TSB,CPBに基づいた電流IB をヒータ14Bへ出
力する。これにより、PIDコントローラ24Bは、マ
イクロプレートMPの内側の温度を調節する。一方、上
位コントローラ22は、温度センサ10Bから逐次入力
した測定温度TmBを設定温度TSAとし、温度センサ10
Aから逐次入力した測定温度TmAと測定温度TmBとの差
(TmA−TmB)に基づきP,I,Dの各定数CPAを演算
して、PIDコントローラ24AへTSA,CPAを出力す
る。PIDコントローラ24Aは、TSA,CPAに基づい
た電流IA をヒータ14Aへ出力する。これにより、P
IDコントローラ24Aは、マイクロプレートMPの外
周側の温度を調節する。
【0021】すなわち、PIDコントローラ24Bは、
上位コントローラ22の支配を受けずにマイクロプレー
トMPの内側の温度を調節する。これに対し、PIDコ
ントローラ24Aは、上位コントローラ22の支配を受
けて、マイクロプレートMPの内側の温度に合わせるよ
うに、マイクロプレートMPの外周側の温度を調節す
る。
【0022】このように、温度センサ10A及び伝熱手
段12AでマイクロプレートMPの外周側の温度を調節
する一方、温度センサ10B及び伝熱手段12Bでマイ
クロプレートMPの内側の温度を調節する。したがっ
て、マイクロプレートMPの外周側と内側とで、温度差
は本質的に生じない。
【0023】なお、上述した温度コントローラ20の制
御方法は、言うまでもなく一例に過ぎない。例えば、温
度コントローラ20は、PIDコントローラ24A,2
4Bを、同一の昇降温プロファイルに従って全く独立に
制御するようにしてもよい。
【0024】図3は本発明に係るマイクロプレートの温
度調節装置の他の実施例を示し、図3(1)は平面図、
図3(2)は図3(1)におけるIII-III 線縦断面図で
ある。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図1
と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【0025】本実施例の温度調節装置は、マイクロプレ
ートMPの温度を測定する温度センサ10A,10B
と、温度センサ10A,10Bで測定された温度に基づ
きマイクロプレートMPを一定の温度に保持する伝熱手
段32A,32Bとを備えている。温度センサ10A及
び伝熱手段32Aは、マイクロプレートMPの外周側に
設けられ、温度センサ10B及び伝熱手段32Bは、マ
イクロプレートMPの内側に設けられている。
【0026】伝熱手段32A,32Bは、それぞれ、ペ
ルチェ素子34A,34B, ヒートブロック16A,1
6B,放熱用ヒートシンク36及び前述した温度コント
ローラによって構成されている。ペルチェ素子34Aは
マイクロプレートMPの外周側に八個配設され、ペルチ
ェ素子34BはマイクロプレートMPの内側に二個配設
されている。つまり、図4に示すウェルW全部のうち、
伝熱手段32Aが最外周の36個の温度を調節し、伝熱手
段32Bが内側の60個の温度を調節する。
【0027】ペルチェ素子とは、例えばビスマス・テル
ル化物からなる多数のN型半導体及びP型半導体が電気
的には直列に,熱的には並列に接続されたものである。
ペルチェ素子34A,34Bは、板状を呈し、上面はヒ
ートブロック16A,16Bに接すると共に,下面は放
熱用ヒートシンク36に接している。ペルチェ素子34
A,34Bに直流電流を流すと、放熱用ヒートシンク3
6の熱が吸収され、その熱がヒートブロック16A,1
6Bへ放出されることにより、マイクロプレートMPが
加熱される。この直流電流の向きを逆にすれば、ヒート
ブロック16A,16Bの熱が吸収され、その熱が放熱
用ヒートシンク36へ放出されることにより、マイクロ
プレートMPが加冷される。
【0028】このように、ペルチェ素子34A,34B
は、加熱のみならず、加冷も電流を切換えるだけで簡単
に行える。したがって、急速な加熱をしてもオーバーシ
ュートが起こりそうな時に加冷することによってオーバ
ーシュートを抑えることが可能である。
【0029】
【発明の効果】請求項1記載のマイクロプレートの温度
調節装置によれば、以下の効果を奏する。マイクロプレ
ートの外周側と内側とに別々に温度センサ及び伝熱手段
を設けたので、マイクロプレートの外周側と内側との温
度差を本質的になくすことができる。したがって、マイ
クロプレートの各ウェルにおける酵素免疫反応のバラツ
キを抑えることができる。
【0030】請求項2記載のマイクロプレートの温度調
節装置によれば、上記効果に加え、以下の効果を奏す
る。伝熱手段をペルチェ素子を用いたものとしたので、
マイクロプレートを急速に加熱してもオーバシュートが
起こりそうな時に加冷することにより、オーバシュート
を抑えることができる。したがって、昇温時間を短縮で
きる。しかも、室温以下での温度調節も可能であるの
で、高機能化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロプレートの温度調節装置
の一実施例を示し、図1(1)は平面図、図1(2)は
図1(1)におけるI−I線縦断面図である。
【図2】図1の実施例における温度コントローラのブロ
ック図である。
【図3】本発明に係るマイクロプレートの温度調節装置
の他の実施例を示し、図3(1)は平面図、図3(2)
は図3(1)におけるIII-III 線縦断面図である。
【図4】酵素免疫反応測定に用いられるマイクロプレー
トを示し、図4(1)は平面図、図4(2)は図4
(1)における正面図、図4(3)は図4(1)におけ
るIV−IV線縦断面図である。
【符号の説明】
10A,10B 温度センサ 12A,12B,32A,32B 伝熱手段 34A,34B ペルチェ素子 MP マイクロプレート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロプレートの温度を測定する温度
    センサと、この温度センサで測定された温度に基づき前
    記マイクロプレートを一定の温度に保持する伝熱手段と
    を備え、 前記温度センサ及び前記伝熱手段は、前記マイクロプレ
    ートの外周側に少なくとも一組設けられ、前記マイクロ
    プレートの内側に少なくとも一組設けられていることを
    特徴とするマイクロプレートの温度調節装置。
  2. 【請求項2】 前記伝熱手段は、ペルチェ素子を用いた
    ものであることを特徴とする請求項1記載のマイクロプ
    レートの温度調節装置。
JP6079576A 1994-03-25 1994-03-25 マイクロプレートの温度調節装置 Withdrawn JPH07260648A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326157A (ja) * 1998-05-09 1999-11-26 Atom Kosan Kk マルチウエルプレート用密閉装置
US6626236B1 (en) * 1999-03-24 2003-09-30 Komatsu Ltd. Substrate temperature control plate and substrate temperature control apparatus comprising same
WO2005068066A1 (ja) * 2004-01-20 2005-07-28 Sosho, Inc. 温度調節装置およびそれを用いたタンパク質結晶化装置
JP2009507237A (ja) * 2005-09-06 2009-02-19 フィンザイムズ・インストゥルーメンツ・オサケユキテュア 最適化されたサンプルホルダ形状を有するサーマルサイクラー
CN106922567A (zh) * 2017-04-06 2017-07-07 深圳市宇诺生物技术有限公司 一种自动均匀加热微板的孵育装置

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