JPWO2005068066A1 - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
2,12 熱伝導体
3 熱浴部
4 プレート
5 試料
6,18 測温体
7 断熱カバー
8 溝
9 凹部
10 筐体
11 保持機構
13 断熱体
15 アルミニウム部材
16 SUS部材
17 更に別の熱伝導体
19 測温体挿入穴
20 感温部
21 温度勾配生成ユニット
22 電源
23 制御基板
24 透明アクリル板
25 空気層
26 蓋体
27 Oリング
28 測温体ホルダー
29,34 dc/K値が大きな層
30,33 dc/K値が小さな層
32,36 別の熱伝導体
37 別の測温体
図1は、本発明の第1の実施形態に係る温度調節装置の一例を示す構成図である。この温度調節装置は、複数の加熱冷却素子1a,1bと、その上面に熱的に接触させて配置された熱伝導体2とを備えている。また、加熱冷却素子1a,1bの下面(熱伝導体2と接触する面とは反対側の面)には、排熱を回収するための熱浴部3が配置されている。また、加熱冷却素子1a,1bおよび熱伝導体2からの放熱または吸熱を抑制するため、これらの側面を覆うように、例えばフッ素系樹脂で構成された、断熱カバー7が配置されている。更に、本装置は、加熱冷却素子1a,1bを駆動、制御するための制御装置(図示せず。)を備えている。前記制御装置は、例えば、電源と、制御回路と、前記制御回路が搭載された制御基板等から構成される。なお、前記制御装置を除いた図1に示す構成を、以下、温度勾配生成ユニットと言うことがある。
本実施形態においては、熱伝導体を1種以上の材料で構成し、且つ、熱伝導体の試料配置面とは反対側の面に複数の凹部を形成し、この凹部内に空気を存在させた形態について、説明する。なお、本実施形態に係る温度調節装置は、熱伝導体の構成が異なること以外は、第1の実施形態と同様の構成を有するものである。
本発明の温度調節装置においては、熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に、温度勾配が形成される方向に対して垂直な方向に伸びる溝(図8における溝9)が形成されていることが好ましい。図8は、このような熱伝導体の好ましい形態の一例を示す断面図である。
本実施形態においては、温度プロファイルを時間的に変化させることのできる形態について説明する。
本発明の温度調節装置は、各種の化学反応を伴う処理、物性の温度依存性評価などの測定など、温度条件の設定が必要となるあらゆる実験操作に使用することができる。
次に、本発明の温度調節装置を適用したタンパク質結晶化装置の、別の一例について説明する。この装置は、特にシッティングドロップ法に適したものである。
Y:前記熱伝体の温度勾配形成領域の所定個所の温度
X:生成された温度勾配(K/mm)
A:前記温度勾配形成領域中央から前記所定個所までの距離(mm)
T:前記温度勾配形成領域の中央温度(℃)
Claims (32)
- 加熱冷却素子と、前記加熱冷却素子と熱的に接触させて配置された熱伝導体とを含み、前記熱伝導体の温度に応じて、これと熱的に接触させて配置された試料の温度を調節する温度調節装置であって、
前記加熱冷却素子は、2個以上設けられ、これらの加熱冷却素子が互いに異なる温度に設定されることにより、前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に温度勾配が形成されるものであり、
前記熱伝導体は、比重をd[kg/m3]、比熱をc[J/(kg・K)]、熱伝導率をK[W/(m・K)]としたとき、dc/Kで表される値が、互いに異なる2種以上の材料で構成されていることを特徴とする温度調節装置。 - 前記加熱冷却素子が前記熱伝導体の下面に配置され、前記試料が前記熱伝導体の上面に配置され、
前記熱伝導体の前記上面と前記下面とが、前記dc/K値が互いに異なる材料で構成されており、前記上面を構成する材料の前記dc/K値が、前記下面を構成する材料の前記dc/K値よりも小さくなるように調整されている請求項1に記載の温度調節装置。 - 前記熱伝導体が、前記dc/K値が互いに異なる2つの層が積層した構造を有し、前記2つの層のうち、前記dc/K値が小さい層の層厚が、前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域の端部よりも、前記領域の中央部において大きくなるよう調整されている請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体が、前記dc/K値が互いに異なる2以上の部材が、温度勾配が形成される方向に配列された構造を有し、前記2以上の部材が、前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域の端部から中央部に向かうほど、前記dc/K値が小さくなるように配列されている請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体を、前記dc/K値が互いに異なる2種以上の材料で構成することに代えて、
前記熱伝導体を、1種以上の材料で構成し、且つ、前記試料と熱的に接触する面とは反対側の面に複数の凹部を形成し、この凹部内に空気を存在させる請求項1に記載の温度調節装置。 - 前記凹部の温度勾配が形成される方向における寸法が、0.5〜20mmである請求項6に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域において、前記凹部の深さが、前記領域の端部から中央部に向かうほど、小さくなるように形成されている請求項6に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域において、単位面積当りの前記凹部の数が、前記領域の端部から中央部に向かうほど、少なくなるように形成されている請求項6に記載の温度調節装置。
- 前記加熱冷却素子同士間の間隔が、100mm以下である請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に、温度勾配が形成される方向に対して垂直な方向に伸びる溝が形成されている請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に、測温体が埋設されている請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体が、金属で構成される請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記加熱冷却素子が、ペルチェ素子である請求項1に記載の温度調節装置。
- 前記熱伝導体の上に、別の熱伝導体が配置され、前記別の熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に温度勾配が形成される請求項1記載の温度調節装置。
- 前記別の熱伝導体が、dc/K値が互いに異なる2つの材料を積層した構造である請求項15記載の温度調節装置。
- 前記別の熱伝導体が、2つ以上である請求項15記載の温度調節装置。
- 前記測温体が、保護管と感温部とから構成され、前記感温部が前記保護管内の略中央に配置され、前記温度勾配形成領域が矩形であり、前記保護管の長手方向と前記温度勾配形成方向とが垂直になる状態で、かつ前記感温部が、前記温度勾配形成領域において温度勾配形成方向と垂直方向の略中央の位置で、前記測温体が前記熱伝導体に埋設されている請求項12記載の温度調節装置。
- 更に、温度モニター用の別の測温体を有し、前記別の測温体が、前記熱伝導体の端部に埋設されている請求項1に記載の温度調節装置。
- 更に、前記熱伝導体の上に配置される蓋体を有し、前記蓋体が、内部に空気層を有する請求項1記載の温度調節装置。
- 更に、制御装置を有し、これにより、前記加熱冷却素子の出力が制御されている請求項1記載の温度調節装置。
- 前記加熱冷却素子および熱伝導体が、前記制御装置の上に配置される請求項21記載の温度調節装置。
- 一対の前記加熱冷却素子と前記熱伝導体とで温度勾配生成ユニットが構成され、これらが、一つの前記制御装置で制御されている請求項21記載の温度調節装置。
- 下記式により、前記熱伝導体の温度勾配形成領域の所定個所の温度推定手段を有する請求項1記載の温度調節装置。
Y(℃)=AX+B
Y:前記熱伝導体の温度勾配形成領域の所定個所の温度
X:生成された温度勾配(K/mm)
A:前記温度勾配形成領域中央から前記所定個所までの距離(mm)
B:前記温度勾配形成領域の中央温度(℃) - 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面が、更に別の熱伝導体で覆われている請求項1記載の温度調節装置。
- タンパク質を含む試料溶液から、前記タンパク質の結晶を析出させるためのタンパク質結晶化装置であって、前記試料溶液の温度を調節するために、請求項1に記載の温度調節装置を含むことを特徴とするタンパク質結晶化装置。
- 前記試料溶液は、複数のウェルを備えたプレートに保持されており、前記プレートが熱伝導体に接触するように配置される請求項26に記載のタンパク質結晶化装置。
- 更に、前記プレートを保持し、これを前記熱伝導体に接触させるための保持機構を備える請求項27に記載のタンパク質結晶化装置。
- 前記熱伝導体が、前記プレートと熱的に接触する面を下方に向けて配置されており、前記保持機構が、前記熱伝導体の下方に配置され、前記プレートを昇降させる機構を有する請求項28に記載のタンパク質結晶化装置。
- 前記温度調節装置を構成する加熱冷却素子および熱伝導体を、第1の加熱冷却素子および第1の熱伝導体としたとき、
更に、第2の加熱冷却素子と、この第2の加熱冷却素子と熱的に接触し、且つ、前記第1の加熱冷却素子および前記第1の熱伝導体とは熱的に絶縁された、第2の熱伝導体とを備え、
前記第2の加熱冷却素子によって、前記第2の熱伝導体が一定の温度に維持される請求項27に記載のタンパク質結晶化装置。 - 前記第2の加熱冷却素子は、前記第1の加熱冷却素子よりも大きな熱作用面を有しており、前記第2の加熱冷却素子の熱作用面に前記第1の加熱冷却素子が配置されており、この熱作用面の前記第1の加熱冷却素子で覆われていない領域に、前記第2の熱伝導体が熱的に接触している請求項30に記載のタンパク質結晶化装置。
- 前記プレートは、互いに連通した内部空間を有する第1のウェルおよび第2のウェルを備え、前記第1のウェルは前記試料溶液を保持し、前記第2のウェルは前記タンパク質を含まないリザーバ溶液を保持するものであり、
前記第1のウェルが、前記第1の熱伝導体と熱的に接触し、前記第2のウェルが、前記第2の熱伝導体と熱的に接触するように配置される請求項30に記載のタンパク質結晶化装置。
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