JPH08192058A - 恒温槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロプレート等に収容される複数の試料
を、均一に一定の温度に保つ。 【構成】複数の試料Ｔを個別に収容する複数の小容器部
５２を同一面上に配置して成るマイクロプレート５８の
底面を露出すると共に当該底面を除く周囲を所定の間隙
を有して収納するプレート収納室６と、マイクロプレー
ト５８の底面側に位置する加熱室８と、これらを内部に
配置すると共にこれらを外部から熱遮断する断熱材で覆
う開閉自在のハウジング４とを有し、加熱室８に、空気
を加熱する熱源２０と，この加熱空気をマイクロプレー
ト５８の底面に吹き付け加熱室８内で循環させるファン
２２と，加熱空気の温度を検知する温度センサ２４とを
設け、温度センサ２４の検知温度により熱源２０を制御
する制御部を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、少ない量の試
料（検体や試薬等）を多数形成された小容器部ないし窪
みに入れ、化学反応を利用して検査を行ういわゆる医療
検査装置等で使われるマイクロプレート等を一定の温度
に保つ恒温槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のマイクロプレートは、例えば図
２に示すように、プレート５０に多数の小容器部５２が
上面側を開放して形成されており、各小容器部５２に液
体試料を入れるようになっている。化学反応は温度によ
り反応時間が大きく変化するため、検査精度を均一にす
る観点から、各小容器部５２に入れられた全試料を一定
温度に保つことが要求される。

【０００３】このようなマイクロプレートを一定温度に
保つ手段としては、例えば図３に示すようないわゆるオ
ーブントースタ形式の恒温槽が使われている。この恒温
槽は、図に示すように、前面が開閉可能に形成されてい
ると共に周囲が断熱材で覆われたハウジング５４の底面
にヒータ５６が備えられ、ヒータ５６の上部にはマイク
ロプレート５８を載置する棚６０が設けられた概略構造
となっている。また、ハウジング５４の側面内方にはフ
ァン６２が取付けられており、内部の空気を淀まないよ
うに強制循環させるようになっている。

【０００４】また、図４に示すように、ヒータが内蔵さ
れた熱伝導率の高いプレート６４上にマイクロプレート
５８を載せ、その上から断熱材で形成されたカバー６６
を被せる方法も採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
恒温槽を用いる方法では、循環空気流が液体試料に直接
接触するため、熱移動等に起因する問題を避けられな
い。すなわち、液体試料が気化すると共に気化熱を奪わ
れるが、実際には、気化量や気化熱量が各小容器部５２
毎に異なるため、試料に温度差が生じ、結果として各試
料の化学反応にバラツキが出ている。

【０００６】また、断熱カバーで覆う方法では、図５に
示すように、マイクロプレート５８とヒータ内蔵のプレ
ート６４との間に空気による断熱層６８、すなわち、淀
みのある空気層が存在するため、温度が低い各小容器部
５２の中の液体試料Ｔをある一定温度まで上げようとす
る場合、空気の対流条件や断熱層６８の厚さ、さらには
プレート６４の形状等、温度均一化へのアプローチの条
件が極めてデリケートで且つ複雑となっている。このた
め、実際にはある程度の温度のバラツキを認容せざるを
得ない現状にある。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、かかる従来技術の有する不都
合を改善し、マイクロプレート等を一定の温度に保持す
るに際してこのマイクロプレートに収容された複数の各
試料を均一に保温することができる恒温槽の提供を、そ
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の試料を
個別に収容する複数の小容器部を同一面上に配置して成
るマイクロプレートと、このマイクロプレートの底面を
露出すると共に当該底面を除く周囲を所定の間隙を有し
て収納するプレート収納室と、マイクロプレートの底面
側に位置する加熱室と、内部に加熱室とプレート収納室
とを配置すると共にこれらを外部から熱遮断する断熱材
で覆うハウジングとから構成される。

【０００９】そして、加熱室には、空気を加熱する熱源
と，この加熱空気をマイクロプレートの底面に吹き付け
ると共に加熱室内で循環させるファンと，加熱空気の温
度を検知する温度センサとが設けられ、この温度センサ
の検知温度に基づいて空気が一定の温度になるように熱
源を制御する制御部とを備える構成とした。これによ
り、上述した目的を達成しようとするものである。

【００１０】また、上述したファンに、マイクロプレー
トの各小容器部の底部に個別に加熱空気を吹き付ける手
段を備え、さらにこの吹き付けられた加熱空気を反転さ
せて加熱室側に戻すガイドをマイクロプレートの各小容
器に対応する位置ごとに設ける構成としても良い。

【００１１】

【作用】複数の試料が収容されたマイクロプレートがプ
レート収納室へ設置され、ハウジングが閉塞される。マ
イクロプレートの底面側に位置する加熱室では、内部の
空気が熱源で加熱され、この加熱空気を、ファンでマイ
クロプレートの底面に吹き付けると共に加熱室内を循環
させる。これにより加熱室内には循環空気流が生じる。
加熱空気がマイクロプレートの底面に吹き付けられるこ
とによってマイクロプレートに収容された試料の温度が
徐々に上昇し、一定温度に達する。所定の温度に到達後
は、加熱室内の温度センサによる検出温度に従って制御
部は、熱源の制御を行い、試料は一定温度に保たれる。

【００１２】加熱空気は、マイクロプレートの底面に吹
き付けられ、マイクロプレート内の試料は、直接加熱空
気を浴びることなく加熱・保温が行われる。また、プレ
ート収納室内は、マイクロプレートの周囲に所定の間隙
しか設けられていないので内部で空気流が生じることは
なく、従って加熱・保温時に試料が空気流にさらされる
こもない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１４】恒温槽２は、図に示すように、複数の試料
Ｔを個別に収容する複数の小容器部５２を同一面上に配
置して成るマイクロプレート５８と、このマイクロプレ
ート５８の底面を露出すると共に当該底面を除く周囲を
所定の間隙を有して収納するプレート収納室６と、マイ
クロプレート５８の底面側に位置する加熱室８と、内部
に加熱室８とプレート収納室６とを配置すると共にこれ
らを外部から熱遮断する断熱材で覆う開閉自在のハウジ
ング４とから概略構成されている。

【００１５】プレート収納室６は、熱伝導率の高い材料
で形成された上蓋１０と、同じく熱伝導率の高い材料で
形成された底板１２とで区画されており、底板１２はハ
ウジング４の側面に形成された凹部４ａに嵌合されて前
後方向にスライド可能に、すなわち引き出しの使用態様
で設けられている。また、底板１２には、マイクロプレ
ート５８の脚部５８ａを位置決めするための載置凹部１
２ａが形成されていると共に、マイクロプレート５８の
小容器部５２に個別的に対応する複数の円形孔１２ｂが
形成されている。従って、底板１２に載置されたマイク
ロプレート５８の底面は、加熱室８側へ露出した状態と
なっている。

【００１６】プレート収納室６の大きさは、マイクロプ
レート５８を収納した状態で所定の間隙が生じる大きさ
に設定されている。つまり、液体試料Ｔの気化を阻止す
る観点から、空気流が生じない密閉状態で、且つ、マイ
クロプレート５８の出し入れに支障を来さない最小的容
積が望ましい。ハウジング４の上面と上蓋１０との間に
は、プレート収納室６内の温度調節を行う必要がある場
合に用いられる温度センサ付ヒータ１４が設けられてい
る。

【００１７】一方、加熱室８は、共に熱伝導率の高い材
料で形成された外箱１６と内箱１８とから成る二重構造
に形成されており、外箱１６の底面には、熱源としての
ヒータ２０が設置されている。また、内箱１８の底面側
は開口されており、当該開口部には空気流を形成するた
めのファン２２が備えられていると共に、ヒータ２０に
よって加熱された空気の温度を検知する温度センサ２４
が備えられている。この温度センサ２４の検出温度に基
づき、加熱室８の空気が一定の温度になるようにヒータ
２０を制御する図示しない制御部が恒温槽２には設けら
れている。

【００１８】また、内箱１８の上面には、試料Ｔの収容
されている各小容器部５２に個別的に対応する位置をも
ってマイクロプレート５８の底面に臨む複数の細い流量
調整パイプ２６が設けられており、外箱１６の上面に
は、上記底板１２の円形孔１２ｂに対応する円形孔１６
ａが形成されている。各流量調整パイプ２６は、その上
端部が外箱１６の円形孔１６ａ内に周囲に隙間を有して
入り込んだ状態に設定されている。なお、流量調整パイ
プ２６も熱伝導率の高い材料で形成されている。この流
量調整パイプ２６と内箱１８とが、ファン２２によりマ
イクロプレート５８の各小容器５２の底部に個別に加熱
空気を吹き付けるための手段として機能する。また、円
形孔１２ｂ及び円形孔１６ａが、吹き付けられた加熱空
気を反転させて加熱室８側に戻すガイドとしての役割を
果たす。

【００１９】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２０】複数の液体試料Ｔが収容されたマイクロプ
レート５８がプレート収納室６に入れられてハウジング
４が閉塞される。かかる状態で、ヒータ２０によって加
熱室８内の空気が加熱され、加熱された空気はファン２
２の送風作用で内箱１８内へ取り込まれる。温度センサ
２４の検出温度に基づいて制御部がヒータ２０の制御を
行い一定温度になった内箱１８内の空気は、各流量調整
パイプ２６へ入り、外箱１６の円形孔１６ａ及びプレー
ト収納室６の底板１２の円形孔１２ｂで案内されてマイ
クロプレート５８の底面に吹き付けられる。

【００２１】一定温度になった空気は、細い流量調整パ
イプ２６を通る際空気抵抗を受けるが、この空気抵抗
は、流量調整パイプ２６の中を流れる速さの二乗で大き
くなるので、結果的にどの流量調整パイプ２６において
も単位時間当たりの流量は均一になる。また、流量調整
パイプ２６は熱伝導率の高い材料で形成されているの
で、パイプの内側を通る空気の温度を均一にするように
作用する。

【００２２】マイクロプレート５８の底面に吹き付けら
れた空気は、矢印で示すように、流量調整パイプ２６へ
逆流することなく、円形孔１６ａと流量調整パイプ２６
との間の隙間を経てやや圧力の小さい外箱１６内へ戻
る。

【００２３】マイクロプレート５８の底面に吹き付けら
れた空気は、熱を液体試料Ｔに非接触態様で間接的に与
えるため、温度がやや低下するが、外箱１６やヒータ２
０から熱を受け、温度を一定に保ちながら循環してマイ
クロプレート５８や液体試料Ｔを加熱し、やがて全体的
に一定温度に達する。これによって、全ての液体試料Ｔ
の温度が一定に保たれると共に、液量も減少することな
く定量に維持され、各液体試料Ｔは理想的な化学反応を
呈することになる。

【００２４】以上の通り、プレート収納室とマイクロプ
レートとの間隙を所定の大きさに設定し、空気流が生じ
ない小空間とすると共に試料にマイクロプレートを介し
て間接的に加熱空気を吹き付ける方式とすることによ
り、試料の気化による問題を生じることなく一定温度化
を図ることができる。また、循環空気流が試料の気化に
影響を及ぼさないので、思い切った循環流を発生させる
ことができ、これによって一定温度までの立ち上がりを
早くすることができる。

【００２５】なお、熱源のヒータ２０及び１４として、
ペルチェ素子を使用することにより、加熱のみではな
く、冷却温度維持を行うことも可能である。冷却の場合
においても、本実施例は同様に機能し、同様に試料の温
度維持を行うものである。

【００２６】また、上記例では各構成要素を特定の形状
で示すと共に、特定の配置形態を示したが、これに限定
されるものではなく、上述の非接触状態の熱交換機能を
満足する範囲で適宜に設計変更可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、複数の試料を個別の小容器部
に収納するマイクロプレートと、プレート収納室との間
隙を所定の大きさに設定することにより、プレート収納
室内に発生する空気流を有効に排除することができる。
また、加熱室側にはマイクロプレートの底面側のみが露
出する構造であるため、試料が直接加熱空気にさらされ
ることがなく、その結果、試料への空気流，加熱空気に
よる乾燥，温度変化等の影響を大幅に押さえ、各試料の
温度を均一に加熱及び維持することができる。

【００２８】また、加熱空気の循環流が試料の気化に影
響を及ぼさない構成であるので、一定温度までの到達を
短時間に行うことができる。

【００２９】さらに、ファンによる加熱空気の吹き付け
をマイクロプレートの各小容器の底部に個別に行う手段
と、この加熱空気を反転させ加熱室側に戻すガイドとを
設ける構成とすることにより、各小容器の周囲の形状の
差異による加熱温度変化を有効に排除し、また加熱室内
の加熱空気の循環が適宜に行われるため、より均一に各
試料の加熱及び温度維持を行うことができる。

【００３０】本発明は以上のように構成され機能するの
で、検査等に使用する試料の温度維持をより均一に行う
ことができ、本発明の使用により検査等をより高精度に
成し得るという従来にない優れた恒温槽を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要断面図である。

【図２】マイクロプレートを示す斜視図である。

【図３】従来例を示す斜視図である。

【図４】他の従来例を示す斜視図である。

【図５】図４に示した従来例の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

４ ハウジング ６ プレート収納室 ８ 加熱室 １２ｂ，１６ａ 円形孔（ガイド） ２０ ヒータ（熱源） ２２ ファン ２４ 温度センサ ２６ 流量調整パイプ ５２ 小容器部 ５８ マイクロプレート Ｔ 試料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の試料を個別に収容する複数の小容
   器部を同一面上に配置して成るマイクロプレートと、こ
   のマイクロプレートの底面を露出すると共に当該底面を
   除く周囲を所定の間隙を有して収納するプレート収納室
   と、前記マイクロプレートの底面側に位置する加熱室
   と、内部に前記加熱室と前記プレート収納室とを配置す
   ると共にこれらを外部から熱遮断する断熱材で覆う開閉
   自在のハウジングとを有し、 前記加熱室に、空気を加熱する熱源と，この加熱空気を
   前記マイクロプレートの底面に吹き付けると共に前記加
   熱室内で循環させるファンと，前記加熱空気の温度を検
   知する温度センサとを設け、 前記温度センサの検知温度に基づいて空気が一定の温度
   になるように前記熱源を制御する制御部を有することを
   特徴とした恒温槽。
2. 【請求項２】 前記ファンが前記マイクロプレートの各
   小容器部の底部に個別に前記加熱空気を吹き付ける手段
   を備え、 前記吹き付けられた加熱空気を反転させて前記加熱室側
   に戻すガイドをマイクロプレートの各小容器に対応する
   位置ごとに設けたことを特徴とする請求項１記載の恒温
   槽。