JP2005509128A - 温度制御装置を備えた恒温装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板（３，４）を収容するのに適したチャンバ（１３）と、部分的に又は全体的に透明な少なくとも一つの壁部（２）とを有する温度制御装置を備えた恒温装置であって、ヒータ（６）と、熱流を与える装置（７）と、前記チャンバと前記部分的に又は全体的に透明な壁部とを熱的に分離する耐熱バリヤ（８）と、を備えることを特徴とする恒温装置に関する。

Description

本発明は、熱制御装置を備えた恒温装置（incubator system）に関する。

恒温装置は当技術で知られている。例えばＰＣＴ／ＵＳ００／２４８８５には、金属シートの電気化学エッチングを通じて安価に製造することのできる貫通配向チャンネル（through-going oriented channel）を有する金属酸化膜のような基板を備えるのに適した恒温装置が開示されている。そのような膜は、よく制御された直径と好都合な化学表面特性とを備えた配向チャンネルを有する。分析で用いられる場合には、電気化学的に製造された金属酸化膜の表面の少なくとも一つの領域におけるチャンネルには、分析物と結合することのできる第１結合物質が設けられている。

好ましい実施例によれば、金属酸化膜は酸化アルミニウムから構成されている。これらの分析で使用される試薬は基板のチャンネルに保持され、サンプル流体はチャンネルを介して試薬と接触させられる。

装置は、ある直径を有する一つ又は複数の円形ウェルを備え、前記ウェルは特定の厚さの基板を露出し、前記基板は配向貫通チャンネルを有し、前記ウェルで露出された基板の領域には、前記分析物のうちの少なくとも一つに固有の少なくとも一つの結合物質が設けられている。サンプル流体は装置の一つ又は複数のウェルへ添加され、添加されたサンプル流体の量はウェル及び基板の寸法に基づいて計算される。他の流れがウェル内の基板を介して生成され、これによりサンプル流体の液体体積は、サンプルに存在する分析物と結合物質との間の反応に有利な条件の下で、基板のチャンネルを介して基板の上側から基板の下側へ流されると同時に少なくとも一回戻される。複数のウェルのうちのいずれかで生成されたどんな信号も読み取られ、前記信号から、前記一つ又は複数の分析物の存在、量、及び／又は同一性が決定される。前記恒温器の上部壁がガラスカバーのような透明な材料で覆われている場合には、ウェルを分析することができるとともに、読み取り信号をガラスを介して決定することができる。汚染及び制御されていないプロセスを避けるためにウェルの側面で恒温器を閉じるのが好都合であることは言うまでもない。閉ざされた場合には、ウェルは生成された信号の測定を可能にするために目に見えるままでなければならない。それ故に問題は、恒温装置に存在する水が比較的冷たい壁部で凝縮することである。水のガラスカバー上の凝縮は、ガラスカバーの透明性をひどく減少させ、これにより信号の測定が妨害される。

この発明の目的は、解決策を与えるとともに透明な壁に水が凝縮するのを防止することである。

したがってこの発明は、基板を収容するのに適したチャンバと、部分的に又は全体的に透明な少なくとも一つの壁部とを有する温度制御装置を備えた恒温装置であって、ヒータと、熱流を与える装置と、前記チャンバと前記部分的に又は全体的に透明な壁部とを熱的に分離する耐熱バリヤと、を備えることを特徴とする恒温装置を提供する。

本発明はさらに図面を参照して説明される。もちろん、本発明はこれら実施例に限定されず、特許請求の範囲内で多くの方法に変更することできることは明らかである。

図面を参照すると、本発明の恒温装置の実施例が示されている。通常恒温装置は、金属又は他の熱伝導性材料で形成されたケーシング１と、部分的に又は全体的に透明な壁部２とを備えている。これら透明な部材は、パイレックス（登録商標）ガラスのようなガラス又は透明プレスチック、及び同様のものから形成されている。透明な部材は、サンプル信号を測定することができるように、ウェルの上方に少なくとも位置している。本装置はチャンバ１４を備えている。チャンバ１４は、本実施例では基板として、アレイ膜（array-membrane）３とウェル５を有するホルダ４とを備えたアレイ膜ホルダ装置を含む。ウェル５は、サンプルを導入することができるように例えば円柱構造とされている。アレイ膜は例えば欧州特許第０９７５４２７号明細書からそのようなものとして知ることができる。ウェルを有するアレイ膜ホルダは、あらゆる材料、例えば金属又はプラスチックから形成することができる。恒温装置はさらに、サンプルの流れが圧力制御装置（さらに図示せず）によって駆動されるべきであるアレイキュベット（array cuvette）を選択するために、一つ又は複数のスイッチング手段１０を備えていてもよい。少なくとも一つのヒータ６は、都合よく定義された狭い範囲内に温度を保持するために必要とされる。温度は一つ又は複数の温度センサ１１によって測定される。ヒータ６はあらゆる種類のヒータとすることができるが、通常は例えばらせんフィラメント（spiral filament）によって電気的に駆動される。好ましくはヒータ６及び温度センサ１１は、フィードバックループを備えた温度制御装置が得られるように制御装置（不図示）に接続されている。

恒温装置はさらに、透明な壁部２とアレイ膜ホルダ４との間に設けられた耐熱バリヤ８を備えている。この耐熱バリヤは、透明な壁部からアレイ膜ホルダを完全に分離する。示された装置では熱流は、アレイ膜ホルダ装置内の温度を一定に保つために生成される。好ましい実施例では、循環熱流が生成される。この熱流により、耐熱バリヤ８からアレイ膜ホルダ４へ向けて熱の流れが形成される。そのような熱流は熱流装置７によって与えられ、該熱流装置７は、熱ポンプ、熱交換器、又は好ましくはペルチエ素子を備えていてもよい。あるいは熱流装置は２つの個別の発熱体を有して形成することもできる。耐熱バリヤとアレイ膜ホルダとの間の空間は、金属又は熱伝導性材料１と異なっても又は同一であってもよい、金属又は他の熱伝導性材料１３によって充填されている。

耐熱バリヤは単層構造又は多層構造とすることができ、各層は、装置が２つの方法、すなわちサンプルレベルの温度と恒温装置の異なる部分内かつ部分間の温度勾配とによって制御することができるように、適切な熱容量特性を有する都合よく選ばれたあらゆる耐熱材料から形成される。耐熱バリヤはあらゆる耐熱材料から形成することができる。好ましくは、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、及び同様の物のような一つ又は複数の有機高分子物質が用いられる。多層構造が用いられた場合には、そのような材料の組み合わせを用いることができる。

図１及び図２の実施例の加熱装置９は、例えばペルチエ素子と連続する発熱体からなる。ペルチエ素子は、透明な壁部（すなわちカバー）の温度が常にサンプル体積の温度よりも高くなるように、恒温装置を介して循環熱流を生成し、透明なカバーを横断して周囲温度となる大きな冷却効果に逆らわない。既述したように他の実施例は熱流を与えるように用いることができる。

温度センサ１１は好ましくは、アレイ膜ホルダの近くのケーシング１に位置している。アレイ膜を取り囲むアルミニウムの比較的高い熱伝導特性のために（アルミニウムケーシングが用いられた場合には）、アレイ膜及びサンプル流体の温度の正確さはチャンバの全体にわたって高い。好ましくは、ヒータと熱流を与える装置とは、加熱装置と一緒に配置されている。より好ましくは、ヒータと熱流を与える装置とは、アレイ膜ホルダ及び耐熱バリヤから熱的に絶縁されている。他の好ましい実施例では、ヒータ及び循環熱流を与える装置、あるいは加熱装置としての双方は、熱絶縁材料１２を用いることによってアレイ膜ホルダ及び耐熱バリヤから熱的に絶縁されている。耐熱バリヤからアレイ膜ホルダへ十分な熱流を提供するために、加熱装置を部分的に又は全体的にそのような絶縁材料に収容することは好都合である。当業者に知られている通常の熱絶縁材料はそのために用いることができる。そのような装置は、循環熱流が得られるべきである場合に好まれる。

熱シンク又は他の適切な熱放出手段をケーシング１の下側に設けることができることに留意されたい。この方法では、装置の温度勾配が熱流を維持するのに十分である場合には、加熱装置７にペルチエ素子を用いることさえなくアレイ膜の温度を所望のレベルに保持することができる。熱シンクは、望む場合にはペルチエ素子を介してケーシング１の下側へ結合することができる。既述の恒温装置においてそのような熱放出手段を用いると、温度を周辺温度以下に設定することができる。

本発明の実施例を示す断面図である。 図１の実施例の恒温装置をより詳細に示す図である。

符号の説明

２ 壁部
３，４ 基板
６ ヒータ
７ 熱流を与える装置
８ 耐熱バリヤ
１３ チャンバ

Claims (10)

1. 基板（３，４）を収容するのに適したチャンバ（１３）と、部分的に又は全体的に透明な少なくとも一つの壁部（２）とを有する温度制御装置を備えた恒温装置であって、
   ヒータ（６）と、
   熱流を与える装置（７）と、
   前記チャンバと前記部分的に又は全体的に透明な壁部とを熱的に分離する耐熱バリヤ（８）と、
   を備えることを特徴とする恒温装置。
2. 請求項１記載の恒温装置において、
   前記熱流を与える装置は、第２ヒータ、熱ポンプ、熱交換器、又はペルチエ素子を備えることを特徴とする恒温装置。
3. 請求項１又は２記載の恒温装置において、
   前記アレイ膜ホルダは、ポリカーボネートから形成されていることを特徴とする恒温装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記耐熱バリヤは、単層構造又は多層構造を有することを特徴とする恒温装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記耐熱バリヤは、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、又はこれらの組み合わせから形成されていることを特徴とする恒温装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記ヒータ及び前記熱流を与える装置は、加熱装置内に一緒に配置されていることを特徴とする恒温装置。
7. 請求項１から６のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記ヒータ及び前記熱流を与える装置は、前記アレイ膜ホルダ及び前記耐熱バリヤから熱的に隔離されていることを特徴とする恒温装置。
8. 請求項１から７のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記透明な壁部はガラスから形成されていることを特徴とする恒温装置。
9. 請求項１から７のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
   前記熱流は循環流であることを特徴とする恒温装置。
10. 請求項１あら７のうちいずれか一項に記載の恒温装置において、
    熱シンク及び付加的な熱ポンプ、熱交換器、又はペルチエ素子をさらに備えることを特徴とする恒温装置。

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