TWI842585B - 溫度控制裝置以及具備其之生化學裝置、分析裝置及基因檢查裝置 - Google Patents
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Abstract
一種具備：框體；和將框體分隔成上部和下部的隔間板；和溫度控制部；和排氣扇的溫度控制裝置，其係被構成為：溫度控制部係含有調溫部、和多孔盤；多孔盤係被配置在隔間板的上方；調溫部係被配置在隔間板的下方；在框體之側面部且為位於隔間板之上方的所定之部位，設有導入外氣的吸氣口；在隔間板係被設有排氣口；排氣扇係被配置成，使得空氣從位於隔間板之下方的排氣路徑往框體之外部排出；多孔盤係被配置在吸氣口與排氣口之間；空氣係會從吸氣口流入至框體，通過多孔盤的上方，從排氣口往排氣路徑流動。藉此，可減少多孔盤中所被設置之複數個孔槽之各者中所被保持的溶液的蒸發量之參差。
Description
本揭露係有關於溫度控制裝置以及具備其之生化學裝置、分析裝置及基因檢查裝置。
於全自動基因檢查裝置中，係全自動地進行含有DNA(Deoxyribonucleic acid，去氧核糖核酸)的試料之抽出、試藥之混合、DNA之擴增、及檢查。於該裝置中，係被要求各操作的高速度化、分析精度之提升等，性能正在急速地進展。
全自動基因檢查裝置，係為了促進試料與試藥的反應，而具有可將它們加熱至高溫的溫度控制裝置。
於溫度控制裝置中，在將溶液試料加熱時，溶媒會蒸發而導致液量發生變化。一旦液量發生變化，則試料濃度就會變化，分析精度就會降低。
專利文獻1中係揭露，對高溫加熱的液體蒸發、複數容器內的液體的污染之防止的觀點上，使用具有可收容液體之複數個收容部的容器的生化學處理裝置，具有將收容部予以選擇性密閉的手段。
又，專利文獻2中係揭露，抑制了塵埃的培養槽內所被設置的細胞培養套組中所使用的乾燥抑制器具，在關閉蓋子的狀態下，具有將儲液槽與蓋子所包圍的內部空間與外部做連通的構成，可抑制水分從多孔盤所保持的培養基蒸發。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2007-97476號公報
[專利文獻2] 日本特開2022-2505號公報
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1所記載的生化學處理裝置，係對保持有溶液的容器，具有可使容器做密閉的蓋構件，是設計成藉由將容器做密閉以抑制蒸發量的結構。可是，由於需要追加蓋構件及使其可動的可動手段，因此會有結構變得複雜之課題。
在專利文獻2中是設計成，在含有試料溶液的容器周圍儲留著液體，外部空氣是透過收容液體的區間而連通的結構。藉此，容器的周圍係變成有被加濕的氛圍空氣，可抑制來自容器的蒸發量。可是，必須要在反應容器的周圍保持有液體，而會有必須追加或更換液體的這類課題。
本揭露的目的在於，減少多孔盤中所被設置之複數個孔槽之各者中所被保持的溶液的蒸發量之參差。
[用以解決課題之手段]
本揭露的溫度控制裝置，係被構成為，具備：框體；和將框體分隔成上部和下部的隔間板；和溫度控制部；和排氣扇；其中，溫度控制部係含有調溫部、和多孔盤；多孔盤係被配置在隔間板的上方；調溫部係被配置在隔間板的下方；在框體之側面部且為位於隔間板之上方的所定之部位，設有導入外氣的吸氣口；在隔間板係被設有排氣口；排氣扇係被配置成，使得空氣從位於隔間板之下方的排氣路徑往框體之外部排出；多孔盤係被配置在吸氣口與排氣口之間；空氣係會從吸氣口流入至框體，通過多孔盤的上方，從排氣口往排氣路徑流動。
[發明效果]
若依據本揭露，則可減少多孔盤中所被設置之複數個孔槽之各者中所被保持的溶液的蒸發量之參差。
以下，使用圖式來說明實施例。
[實施例1]
圖1係為實施例1的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
於本圖中，溫度控制裝置1係由：框體2、溫度控制部3、將框體2的上部和下部予以分隔的隔間板25、排氣扇10所構成。在框體2之側面部且為位於隔間板25之上方的所定之部位，設有導入外氣的吸氣口4。在隔間板25係被設有排氣口8。排氣扇10係被配置成，使得空氣從位於隔間板25之下方的排氣路徑9排出。
溫度控制部3係含有：調溫部7、調溫區塊6、多孔盤5。多孔盤5係被配置在隔間板25的上方。調溫部7及調溫區塊6，係被配置在隔間板25的下方。換言之，溫度控制部3，係被插入至隔間板25。此外，於本說明書中，「調溫」係為「溫度調節」之簡稱。
藉由上記的構成，從吸氣口4所被導入的外氣，係成為氣流13，通過隔間板25及多孔盤5的上方，並通過排氣口8及排氣路徑9，而從排氣扇10往外部排出。
圖2係為圖1的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
如圖2所示，多孔盤5係具有複數個孔槽11。在各個孔槽11中，係會被分注溶液12。各個溶液12，係以彼此不會互相混合的方式而被保持。
於本圖中，排氣口8係呈細長的長方形狀。
圖3係為圖2的多孔盤5及調溫區塊6的概略斜視圖。
如圖3所示，多孔盤5係被調溫區塊6所支持。各個孔槽11，係被插入至調溫區塊6。
圖4係為圖3的多孔盤5中的孔槽11之配置的上面圖。
於圖4中，關於多孔盤5中所被形成的孔槽11之配置，係在X軸正方向上定義了列，分別以A、B、C、D、E、F、G來表示，並在Y軸正方向上定義了行，分別此a、b、c、d來表示。例如，A列、a行之孔槽11係記作「Aa」，G列c行之孔槽11係記作「Gc」。
圖5係為圖4的K-K’剖面圖。
如圖5所示，在多孔盤5中係被形成有，作為試管而使用的孔槽11。各個孔槽11中，係被注入有溶液12。
此處，溶液12的蒸發量，係可藉由以下所示的計算程序而求出。
從溶液12之表面往周圍之空氣的蒸發量
Q
evap[kg/m
3/s]，係可藉由下記式(1)而被求出。
此處，k[m/s]係為物質移動係數，Y
w[kg/m
3]係為液溫T
w[℃]時的水面之飽和蒸氣量，Y
a[kg/m
3]係為空氣溫度T
a[℃]、濕度HR[%]時的周圍之空氣的水蒸氣量。
Y
w係可用下記式(2)而求出。
此處，e(T
a)係為飽和水蒸氣壓，可使用下記式(3)所示的Wagner之飽和水蒸氣壓之式子而求出。
此處，D[m
2/s]係為擴散係數，可用以下記式(4)而被表示的關於物質移動的無量綱量也就是舍伍德數Sh (Sherwood number)之關係式而算出。
此處，Sc係為施密特數(Schmidt number)，係為藉由下記式(5)而被求出的流體之動黏度與擴散係數之比值。
其中，μ[Pa･s]係為黏性係數，ρ[kg/m
3]係為密度。又，於上記式(4)中所被使用的雷諾數Re(Reynolds number)係為藉由下記式(6)而被求出的慣性力與黏性力之比值。
其中，L[m]係為代表長度，u[m/s]係為風速。
根據這些式子，就可定量地計算出空氣的流速對於水的蒸發速度之影響。亦即，在多孔盤5中所被形成的孔槽11之上方，溫度及濕度無變化的空氣以均勻的流速流過時，係各個孔槽11中的蒸發量Q
evap就會相等。
又，從溶液12之表面往周圍之空氣的蒸發量係為，流動的空氣之溫度越高、流速越快，就會變得越多。另一方面，流動的空氣之濕度越低，蒸發量就越多。
一般而言，溫度控制部3被加熱成較周圍之空氣的溫度還高時，係會產生上升氣流，在周圍會產生自然對流。在本實施例的結構中，於多孔盤5之中央部，空氣會朝Z軸正方向流動。而且，空氣係會從多孔盤5之外緣部朝中央部流動。
伴隨於此，溫度控制部3之周圍的空氣，係會通過被配置在多孔盤5之外緣部的孔槽11之上方，因此會促進溶液12的蒸發。因此，通過孔槽11之上方的空氣的濕度會變高。濕度變高的空氣，係往多孔盤5之中央部流動。在中央部的孔槽11之上方，由於空氣的流速較小，因此中央部的蒸發量，係較外緣部還少。
若使用圖4來說明，則在沒有採取任何對策的情況下，會因為自然對流，導致A列的蒸發量係較C列還多。又，相較於b行、c行，a行及d行的蒸發量為較多。然後，多孔盤5之角部，係由於會從X軸方向及Y軸方向之兩方向流入未被加濕的空氣，因此蒸發量為最多。亦即，Aa、Ad、Ga、Gd之孔槽11的蒸發量會變多，各個孔槽11的蒸發量之參差會變大。在相同的A列或G列內也是，蒸發量會有參差。
對此，於圖1及2所示的構成中，係從形成在框體2的吸氣口4流入外氣，在多孔盤5之上方會產生氣流13。亦即，在被保持於多孔盤5中的溶液12之上方，氣流13會朝Y軸正方向(圖中左方向)而產生。
藉此，如圖4所示，溶液12的蒸發量係為a行為最多，然後蒸發量會逐漸變少，d行的蒸發量會是最少。此情況下，在多孔盤5之上方係不產生X軸方向之流動，因此在a行至d行的各行中，可使得從A列到G列為止的溶液12的蒸發量變成約略均勻。
藉由如此在容器之上方產生均勻的氣流，就可抑制列間的蒸發量之參差。亦即，可抑制相同的行內，例如Aa到Ga的蒸發量之參差。
此處，吸氣口4及排氣口8，係亦可分別分成2處以上而設置。又，多孔盤5，係不限定於與複數個孔槽11呈一體的結構，亦可為獨立的複數個孔槽11是被固定在調溫區塊6上的結構。又，排氣扇10所致之排氣風量並不需要為固定，亦可隨應於環境溫度及環境濕度而變更風量。調溫區塊6，係以熱傳導率高的材料來形成為佳，例如使用鋁合金、銅合金、鎂合金等為佳。
調溫部7，係亦可藉由加熱器、帕爾帖元件或熱泵來構成。
[實施例2]
本實施例係為，將排氣口8的寬度設成較多孔盤5的寬度還窄。此外，關於在實施例1中所說明過的被標示相同符號的構成及具有相同機能的部分，係省略說明。
圖6係為實施例2的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
於本圖中，關於排氣口8的X軸方向的寬度w2，及多孔盤5的X軸方向的寬度w1，係設定成w1＞w2。
藉由如此將排氣口8的寬度w2變窄，在多孔盤5之上方流動之氣流13(參照圖1)的流速較高的範圍是被限定在多孔盤5之中央列，相較於A列及G列的附近，從B列到F列之上方的流速係為較快。藉此，B列到F列的蒸發量會增大，不只來自吸氣口4的流動，就連因為自然對流之影響而蒸發量較多的A列及G列的蒸發量之差異也會變小，可抑制多孔盤5的各個孔槽11的蒸發量之參差。
更具體而言，如本圖所示，排氣口8的寬度w2，係於例如多孔盤5中，較最外緣之孔槽11的配置還窄為佳。亦即，藉由將w2設成與從B列到F列為止的寬度相等，就可使得最外緣之A列和G列的蒸發量、與從B列到F列為止的蒸發量，變成幾乎相等。
[實施例3]
本實施例係為，將排氣口8的形狀變更成梯形狀。此外，關於在實施例1及2中所說明過的被標示相同符號的構成及具有相同機能的部分，係省略說明。
圖7係為實施例3的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
於本圖中，排氣口8的尺寸係為，越往Y軸正方向(氣流13(參照圖1)之行進方向)則X軸方向的寬度就越小的梯形狀。關於X軸方向之中央部的Y軸方向的縱深h1，及X軸方向之兩端部的縱深h2，係設定成h1＞h2。
藉由如此將排氣口8的縱深h2變窄，可使排氣口8的流速產生分布，在排氣口8之中央部的流速為較大，在排氣口8之兩端部的流速為較小。藉此，可使在多孔盤5之上方流動之氣流13，在多孔盤5之中央列為較大，相較於A列及G列附近，B列到F列之上方的流速會變得較快。藉此，B列到F列的蒸發量會增大，不只來自吸氣口4的流動，就連因為自然對流之影響而蒸發量較多的A列及G列的蒸發量之差異也會變小，可抑制多孔盤5的各個孔槽11的蒸發量之參差。
此處，開口部的形狀係不限定於從h1到h2是直線性縮窄的形狀，亦可為3個以上的縱深所組合而成的形狀、圓弧狀地縮窄的形狀、階梯狀地縮窄的形狀等。
[實施例4]
本實施例係為，2個排氣口是被配置在多孔盤5之上游側及下游側。此外，關於在實施例1～3中所說明過的被標示相同符號的構成及具有相同機能的部分，係省略說明。
圖8係為實施例4的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
於本圖中，係與圖1不同，在吸氣口4與溫度控制部3之間，是設有前面排氣口14。又，調溫部7並未接觸框體2之底部。換言之，在調溫部7之下方，設有間隙。從前面排氣口14所被吸入的空氣，係通過排氣路徑9，藉由排氣扇10而被往框體2之外部排出。除此以外的構成，係和圖1相同。
圖9係為圖8的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
於圖9中，關於前面排氣口14的Y軸方向的縱深h3、及排氣口8的Y軸方向的縱深h4，是設定成h3＜h4。
藉由如此將前面排氣口14的縱深縮窄，前面排氣口14中的壓力損失就會增大，流速就會降低。
對此，排氣口8，係由於縱深h4較大，因此風量較大，流速較大。相較於從前面排氣口14被排氣的空氣，從排氣口8被吸入的空氣的量為較多。
因此，從吸氣口4流入的氣流13會通過多孔盤5之上方，可抑制多孔盤5中的溶液的蒸發量之參差。
又，若依據本實施例，則可限制通過多孔盤5之上方的氣流13的量，因此可防止溶液的飛沫發生擴散。
[實施例5]
本實施例係為，在排氣口設有通風管。此外，關於在實施例1～4中所說明過的被標示相同符號的構成及具有相同機能的部分，係省略說明。
這是形成與多孔盤5大略相同高度的結構之例子。關於已經說明過的被標示相同符號的構成與具有相同機能的部分，係省略說明。
圖10係為實施例5的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
於本圖中，係在排氣口8設有通風管部15，將排氣口8的開口部設成與多孔盤5之上面大略同等之高度。
藉由如此構成，就可使得排氣口8與多孔盤5之上面沒有落差，可使得從吸氣口4所被導入並通過多孔盤5上方的氣流13不會轉彎然後才被吸入至通風管部15，可提升多孔盤5之上方的流動之均勻性，可抑制溶液的蒸發量之參差。
通風管部15的形狀，係不限定於與排氣口8大略相同形狀，亦可為圓管形狀、較排氣口8還窄的通風管形狀。
[實施例6]
本實施例係為，設置可用來變更排氣口之寬度的可動式的蓋部。此外，關於在實施例1～5中所說明過的被標示相同符號的構成及具有相同機能的部分，係省略說明。
圖11係為實施例6的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
於本圖中，在排氣口8設有可動式的蓋部16。
圖12係為圖11的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
如圖12所示，可動式的蓋部16是被設在排氣口8的寬度方向(X軸方向)之兩端部。蓋部16，係藉由控制其開閉，就可變更排氣口8的寬度。又，藉由控制蓋部16的角度，就可不只單純地開閉，還可微調流路阻抗。
若依據以上的實施例，則可隨應於周圍的濕度或外氣溫來調整排氣口8的中央部之流速與端部之流速，可調整多孔盤5之上方的氣流13之流速分布。藉此，可抑制被保持於多孔盤5中的溶液12的蒸發量之參差。
此外，本揭露所涉及之溫度控制裝置，係可適用於生化學裝置、分析裝置及基因檢查裝置。
1:溫度控制裝置
2:框體
3:溫度控制部
4:吸氣口
5:多孔盤
6:調溫區塊
7:調溫部
8:排氣口
9:排氣路徑
10:排氣扇
11:孔槽
12:溶液
13:氣流
14:前面排氣口
15:通風管部
16:蓋部
25:隔間板
[圖1]實施例1的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
[圖2]圖1的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
[圖3]圖2的多孔盤5及調溫區塊6的概略斜視圖。
[圖4]圖3的多孔盤5中的孔槽11之配置的上面圖。
[圖5]圖4的K-K’剖面圖。
[圖6]實施例2的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
[圖7]實施例3的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
[圖8]實施例4的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
[圖9]圖8的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
[圖10]實施例5的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
[圖11]實施例6的溫度控制裝置的概略縱剖面圖。
[圖12]圖11的溫度控制裝置1之內部的橫剖面圖。
1:溫度控制裝置
2:框體
3:溫度控制部
4:吸氣口
5:多孔盤
6:調溫區塊
7:調溫部
8:排氣口
9:排氣路徑
10:排氣扇
13:氣流
25:隔間板
Claims (9)
- 一種溫度控制裝置，係被構成為，具備： 框體；和 將前記框體分隔成上部和下部的隔間板；和 溫度控制部；和 排氣扇；其中， 前記溫度控制部係含有調溫部、和多孔盤； 前記多孔盤係被配置在前記隔間板的上方； 前記調溫部係被配置在前記隔間板的下方； 在前記框體之側面部且為位於前記隔間板之上方的所定之部位，設有導入外氣的吸氣口； 在前記隔間板係被設有排氣口； 前記排氣扇係被配置成，使得空氣從位於前記隔間板之下方的排氣路徑往前記框體之外部排出； 前記多孔盤係被配置在前記吸氣口與前記排氣口之間； 前記空氣係會從前記吸氣口流入至前記框體，通過前記多孔盤的上方，從前記排氣口往前記排氣路徑流動。
- 如請求項1所記載之溫度控制裝置，其中， 前記排氣口的寬度，係較前記多孔盤的寬度還窄。
- 如請求項1所記載之溫度控制裝置，其中， 前記排氣口的寬度，係越往前記空氣的行進方向就越窄。
- 如請求項1所記載之溫度控制裝置，其中， 在前記吸氣口與前記多孔盤之間，設有前面排氣口； 前記前面排氣口，係縱深較前記排氣口還窄。
- 如請求項1所記載之溫度控制裝置，其中， 在前記排氣口係被設有通風管部； 前記排氣口的開口部，係被配置成與前記多孔盤的上面大略同等之高度。
- 如請求項1所記載之溫度控制裝置，其中， 在前記排氣口係被設有可動式的蓋部。
- 一種生化學裝置，係具備如請求項1～6之任一項所記載之溫度控制裝置。
- 一種分析裝置，係具備如請求項1～6之任一項所記載之溫度控制裝置。
- 一種基因檢查裝置，係具備如請求項1～6之任一項所記載之溫度控制裝置。
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