JPH06501431A - プレートを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化学的及び／又は生化学的及び／又は微生物学的物質を受容する少なくとも１個 の上向き開口くぼみを有するプレートを製造する方法、この方法により製造した プレート 本発明は、化学的及び、／又は生化学的及び／又は微生物学的物質を受容する少 なくとも１個の上向き開口くぼみを有するプレートを製造する方法であって、く ぼみを成形用金型でプレートに設けるようになった方法に関するものである。

本発明は更にこの方法により製造したプレートに関するものである。

かかるプレートは幾つもの提供業者から販売されており、マイクロテストプレー ト又はマイクロタイタープレートとして知られている。

周知のプレートはポリスチレン又はポリ塩化ビニルからなり、高く立てた縁で全 面が取り囲まれた剛性底を有する。

厚さが１口を超える底に上から設けたくぼみは行列状に配置してある。くぼみの 容積は普通数百μａ〜数ｍｌである。

くぼみと縁により限定された内部空間とを各種馬れの侵入から保護するためプレ ートの縁を蓋で覆うことが知られている。

プレートは溶液又は物質を一定温度に保つのに利用される。これは貯蔵目的に例 えば冷蔵庫内で行われるか又は反応を所定温度で経過させるために行われる。後 者の場合プレートは、普通３７°Ｃに設定した町卵器内に置かれる。

しかし周知のプレートは新しい化学的、生化学的又は微生物学的方法の多くにと って不適である。これらの方法は実験経過の過程で反応溶液をさまざまな温度に する必要があり、この温度は０℃よりはるかに低い温度から１１０℃を超える温 度にまで達することがある。反応はしばしば特定の温度分布を周期的に通過しな ければならず、該温度分布は幾つかの加熱及び／又は冷却からなる場合がある。

反応の収率と効率は使用した溶液中の温度変化速度に本質的に依存する。特に核 酸の検査に関連した酵素過程の場合二重鎖を溶かす高温と反応を開始させる低温 との間で迅速な変化が必要である。

これらの新規な方法の幾つかは、大量の試料を繰り返し同じプロセス経過に曝す 標準方法へと開発された。例えばエイズ試験の場合できるだけ迅速に大量の結果 を呈示するため大量の血液試料が同時に調べられる。

周知のプレートは９６個までのくぼみ付きで提供されるか、しかしこの数は待ち 受けている試験群にとってあまりにも少なすぎる。更に、冷蔵庫内での冷却又は 瞬卵器内での加熱かあまりにも長く持続するので、周知のプレートは温度変化が 頻繁で迅速な場合適していない。

プレートを平らな下面を介し温度調節することが知られてはいるか、しかしこの 場合試料の温度変化は数分以内にまで持続し、あまりにも長すぎる。

更に、スナップオンキャップ又はねじ蓋を備え円錐形に先細となったプラスチッ ク反応容器が知られている。この反応容器は普通高さが数口であり、外径は１０ 〜１８ｍｍである。反応容器をその外面を介し温度調節することにより、受容し た溶液が温度変更される。これは例えば反応容器を水浴に浸漬することにより行 われる。しかし温度調節した金属ブロックに反応容器用穴を設けることも知られ ており、この場合反応容器は穴の壁と接触することにより温度調節される。熱の 伝達は穴に水又は油を充填することで向上することができる。

試料の温度変化は、最も早くには、その都度希望する新しい温度に調整した別の 水浴又は金属ブロックに反応容器を差し込むことにより達成される。しかしプラ スチック反応容器の壁が厚いので溶液はごく緩慢に新しい温度となるにすぎない 。

この理由から周知の反応容器は迅速な温度変化を必要とする方法には適していな い。更に、処理すべき試料の数が多い場合周知のプラスチック反応容器は所要ス ペースが大きい。更に不利な点として少なくとも実験準備のときそれ相応に多く の蓋を開閉しなければならず、これにかなりの時間がかかる。

更に、深絞り法の場合剛性合成樹脂製プレートを加熱し、成形用金型と接触させ 、負圧又は超過圧で成形用金型の置型又は正型に押圧することか知られている。

しかしこの方法は小容積のくぼみを生成するのに適していない。というのもこの 場合使用される薄い合成樹脂製フィルムがしばしば裂け、更に小さなくぼみに平 滑な表面を生成することができないからである。このことによっても温度変化速 度が否定的影響を受ける。

そこで本発明は、前記諸欠点を取り除いて冒頭指摘した種類のプレートを製造す ることができるよう周知の方法を改良することを特徴とする特に、場合によって は小容積の多数の反応溶液を簡単な操作で迅速に温度変更できるようなプレート の製造を可能としなければならない。

この課題が本発明によれば、本方法が ａ）形成すべきくぼみの置型を有し成形用金型として役立つ成形ブロックに熱変 形可能な合成樹脂フィルムを載置する工程； ｂ）確定した時間の間合成樹脂フィルムに高温ガス流を加える工程：その際高温 のガス流が少なくとも凹部を閉蓋する合成樹脂フィルム範囲に衝突してこれを温 め、その連続した平滑な内壁の全面に密着するよう凹部に押し込まれる 以上の工程を有することにより解決される。

本発明の根底にある課題がこうして完全に解決される。

つまりこの新規な方法で綺麗に成形した（ぼみが構成され、該くぼみはフィルム から下に突出し熱交換面の大きい膨出部を有する。くぼみの壁厚は合成樹脂フィ ルムの最初の厚さより薄い。壁厚が薄く又熱交換面が大きいのでくぼみの壁を通 して迅速な熱交換が可能である。くぼみの熱交換面を、くぼみ内に受容した溶液 とは別の温度の温度調節物質と接触させると、これは数秒以内にこの新しい温度 となる。

更にこの新規な方法では剛性の薄い合成樹脂フィルムにきわめて多くのくぼみを 形成することができる。下面が同時に−例えば水浴により一温度変更されるプレ ートに子細までのくぼみを配置することが可能である。それ故、多数の試料の平 行処理か可能であることにより、適用する方法、例えば化学的方法のプロセス経 済性が著しく高まる。

この新規な方法の好ましい１展開では、確定した第１温度より低く、但し室温よ り高い確定した第２温度に形成ブロックが保たれる。

この措置の意外な利点として、作製時気泡を生成することなく空気が逃散するの で、くぼみの外面はごく平滑になる。この平滑な外壁は適宜に成形した孔でもっ て例えば金属ブロック内に問題なく係合させることができ、ごく薄い空気層が金 属ブロックとくぼみの壁との間の熱伝達を乱すこともない。それ故、この新規な 方法により製造したプレートは金属ブロック恒温槽を利用してごく迅速に温度変 更することが可能である。更に、金属ブロックは載置したプレートの機械的安定 性を良好なものとする。

この方法では、高温ガス流をノズルから吐き出し、確定した時間の間該ノズルの 吐出し口を合成樹脂フィルムから確定した距離に保つことにより、別の利点か達 成される。

この措置により、封入された空気がくぼみの成形を妨げることもなくごく薄い合 成樹脂フィルムでもこの新規な方法で加工することが可能となる。こうして生成 したプレートは壁厚がきわめて薄く、熱伝達か一層向上する。

更に、横断面で見て円形のくぼみは容積が２００μ！より小さく又直径が１０口 より小さく、ノズルの吐出し口の直径がくぼみの直径と概ね同じ大きさであり、 そして確定した距離がくぼみの直径にほぼ一致すると有利である。

この措置の利点として、ごく小さな容積でも平滑な外面と再現性あるくぼみが生 成される。

更に、合成樹脂フィルムが厚さ０．５ｍｍ未満のポリカーボネートフィルムであ り、確定した第１温度が２５０℃〜３００°Ｃ１確定した第２温度が９０℃〜１ １０℃であると有利である。

この措置により、きわめて良好な熱伝達を保証するようその壁厚を０．　１ｍｍ 以下としたくぼみをこの新規な方法で生成することが可能となる。周知のプレー ト及び周知のプラスチック反応容器と比較して、この新規な方法により製造した プレートはくぼみ数がかなり多い場合でも所要スペースが著しく少なくなる。更 に、安価な使い捨て商品として構想することができるよう新しいプレートを作製 するのに必要となる材料がかなり少ない。

この新規な方法により製造したプレートではくぼみの熱貫流率が５ｘｌＯ−４Ｗ ／（ｋ圓３）より太き（、この熱貫流率にはＷ＝　（Ａ・λ）／（Ｖ−Ｘ）の式 が妥当し、ここにＡは熱交換面の大きさ、λは壁を形成する材料の熱伝導率、■ はくぼみの容積、Ｘは熱交換面と内面との間の距離として測定したくぼみの壁厚 、そしてＷは熱貫流率であるかかる熱貫流率の場合熱は壁を通してくぼみ内に又 はくぼみから外に迅速に輸送することができる。

その他の利点は明細書及び添付図面から明らかとなる。

前記特徴及び以下なお説明する特徴はその都度記載した組合せにおいてだけでな く、本発明の枠を逸脱することなく別の組合せや単独でも勿論適用することがで きる。

本発明の１実施例を図面に示し、以下の明細書で詳しく説明する。

第１図は上向きに開口したくぼみを有する本発明によるプレートの一部を示す斜 視図である。

第２図は第１図のプレートを第１図の■−■線に沿って示す断面図である。

第３図は第１図のプレートを製造する方法の概要図である。

第４図はカバーフィルムを有する第１図のプレートのカバーを一部示す斜視図で ある。

第５図はくぼみの周囲に延設されカバーフィルムをプレートと接合する環状接合 継目を有する第４図の閉蓋したプレートを第４図の矢印■方向に見た図である。

第６図は第５図の接合継目を生成する溶接ラムの部分断面図である。

第７図は第６図の溶接ラムを第６図の矢印■に沿って上から見た部分図である。

第８図は第５図の接合継目を第５図の■−■線に沿って示す側面断面図である。

第９図は第６図に示す溶接ラムを幾つか使用して第４図の閉覆したプレートを溶 接する装置の斜視図である。

第１０図は第５図の溶接したプレートを加熱プロ・ツクと一緒に使用する状態を 一部示す斜視図である。

第１図に矩形軟質プレート２とその長手縁３の一つと側縁４の一つが一部示しで ある。例えば剛性合成樹脂フィルムから作製したプレート２は平らな上面５とこ れに平行な下面６とを有する。上面５と下面６との間で測定したその厚さは符号 ７で示唆しである。第１図に認めることができるようにこの厚さ７はプレート２ の横寸法に比べ小さい。

プレート２に通孔９が設けてあり、上向きに開口したくほみ１１が形成しである 。くぼみ１１は列１２と行１３とに配置してあり、列１２は長手縁３と平行、そ して行１３は側縁４と平行である。列１２又は行１３は相互にそれぞれ符号１４ ．１５に示唆した列間隔又は行間隔を有する。

図示実施例において横断面で見て円形のくぼみ１１は第２図に一層認めることの できる内径１６を有する。列間隔１４と行間隔１５は同じ大きさであり、くぼみ １１の内径１６は列間隔１４又は行間隔１５より当然小さい。

くぼみ１１は丸みを付けた開口縁１７で取り囲まれたその開口１８がプレート２ の上面５の平面にある。それはその内部空間１９を限定する壁体２０を有し、該 壁体は一種のカップ形膨出部２１として形成してあり、且つ相互に同一のいずれ のくぼみ１１でもプレート２の下面６より下にある。

以下の明細書において「上向き」とは（ぼみ１１の内部空間１９から開口１８を 通過する方向を意味し、従って「下向き」とはその逆方向を意味する。

第２図に一層認めることができるように膨出部２１は中空円筒形上部２２とそれ を一体な半球形下部２３とを有し、下部の湾曲底壁２４がくぼみ１１の下を閉鎖 している。上面５は丸みを付けた周縁１７を形成しつつ直径内面２５としてくぼ み１１の内部空間１９に移行しており、下面６は膨出部２１の周囲に条溝２７を 形成しつつ膨出部２１の外面２８として実質的に湾曲内面２５と平行に延びてい る。

個々のくぼみ１１間に延設した腹部２９が個々の開口１８を相互に分離している 。

第２図に更に認めることができるように底壁２４は符号３１に示唆した厚さを有 し、この厚さは内面２５と外面２８との間で測定したものである。中空円筒形上 部２２に適宜に測定した厚さが符号３２に示唆してあり、この厚さは厚さ３１に ほぼ一致する。各くぼみ１１の容積３３は符号３４に示唆したその深さと内径１ ６とによって実質的に決まっている。深さ３４は底壁２４と符号３５に破線で示 唆した想定最大充填高さとの間で測定したものである。充填高さ３５はほぼ湾曲 開口縁１７が垂直な内面２５に移行している高さにある。界面張力とそれに伴う 湾曲との故に、特に容積３３が小さい場合、受容すべき物質の充填容積は最大容 積３３より小さくなる。

以上述べたプレート２のくぼみ１１は化学的及び／又は生化学的及び／又は微生 物学的物質を受容するのに役立ち、これらの物質はくぼみ１１内で貯蔵され又は 反応させられる。くぼみ１１の容積３３とプレート２当たりのくぼみ数はくぼみ １．１により受容すべき物質に依存する。容積３３を介し、内径１６及び深さ３ ４の他、列間隔１４及び行間隔１５も殆ど確定しである。プレート２の厚さ７は 、腹部２９の範囲では、くぼみ１１か密に隣接しているにも拘らずプレート２が 十分な強度を有し又くぼみ１１に充填して輸送する場合にもプレートが折れ曲が ることのないよう選定しである。くぼみ１１の壁体２０の厚さ３１．．３２は、 機械的観点の下、充填したくぼみ１１が受容した物質の重さで裂は目を生じたり 引き剥がれたりすることのないよう選定しである。

プレート２を作製する材料と壁体２０の厚さ３１又は３２は純機械的観点の池、 物理的観点からも選定しである。

厚さ３１．３２は一部２図に認めることができるように−厚さ７よりかなり小さ く、くぼみ１１の内部空間１９へ又は内部空間１９から外へと良好な熱輸送を可 能とする。これにより、外面２８全体を熱交換面２８′としてその都度希望する 温度の温度調節物質と接触させることで、くぼみ内の物質をご（迅速に冷却し又 は温度変化させることが可能となる。

選択した実施例ではプレート２かポリカーボネートから作製してあり、熱伝導率 はケルビン・メートル当たりλ−０，２１Ｗである。厚さ７は約０．２７ｍｍで あり、厚さ３１にはｘ＝０．０４ｍｍか妥当する。列１２間の間隔１４又は行１ ３間の間隔１５は約１０ｍｍ、＜ぼみ１１の容積３３はｖ＝８５μｌである。熱 交換面２８′の大きさは外面２８に一致し、Ａ　＝　７５　ｍｍ　２である。式 ％式％ により、これらの数値でもって熱貫流率は約４．５×１０　Ｗ／（ｋ睡３）とな る。

かかる熱貫流率の場合、壁体２０を通した熱交換は特定の時間係数が物質内への 熱伝導そのものとなるほど迅速に行われることが判明した。

従ってこの新規なプレート２は例えば小さな空間で多数の反応を別々のくぼみ１ １内で行うことを可能とし、その際これらの反応はくぼみの壁体２０を通して熱 的にごく良好に制御することができる。

更にプレート２の材料はくぼみ１１の壁体２０を通して例えば吸収測定又は蛍光 測定等の光学分析法が可能となるよう選定しである。この目的のため材料は該当 する光波長域内で透明でなければならない。即ちこの波長域内ではさしたる吸収 も蛍光放出も起こしてはならない。

第３図を基に次に第１図のプレート２の製造方法を説明する。出発材料は厚さ７ の例えばポリカーボネートからなる薄いフィルム３６である。このフィルム３６ が温度調節した成形ブロック３７に載せられ、該ブロック内に上向きに開口した 袋穴３８が設けてあり、これはくぼみ１１と同様に列１２と行１３とに配置しで ある。袋穴３８はその内部３９を取り囲む壁面４０を有し、該壁面は平滑でそれ 自身閉じている。袋穴３８の寸法は生成すべき膨出部２１の外寸に一致するよう 選定してあり、選択した実施例の場合袋穴は直径約６−１深さ約４Ｂである。

金属、例えばアルミニウムから作製した成形ブロック３７内に符号４３に概略示 唆したヒータが設けてあり、これにより成形ブロック３７は均一に１００℃に加 熱される。

袋穴３８の方向で成形ブロック３７より上に配置された空気ノズル４５は矢印４ ６の方向に移動可能である。この方向４６は行１３又は列１２と平行であり、空 気ノズル４５は個々の各袋穴３８上の中心に位置決め可能である。方向４６は更 に成形ブロック３７に載置したフィルム３６の上面５と平行に整列しており、空 気ノズルと上面５との間の間隔は一定したままである。

空気ノズル４５が約２８０°Ｃの高温熱風噴流４７を放出し、該噴流は約３〜５ 秒留秒の速度でその吐出し口４８から成形ブロック３７にほぼ垂直に下方に吐出 される。吐出し口４８は直径が約５■であり、フィルム３６の上面５の４Ｂ上に ある。空気ノズル４５は順次側々の袋穴３８上の中心に位置決めされ、その場所 に約３〜５秒留まる。上面５に衝突した熱風噴流４７によりフィルム３６はそれ が塑性変形可能となるまで温められる。

熱風噴流４７は次にフィルム３６の最初袋穴３８より上にあった範囲を各袋穴の 内部３９に吹き込み、この範囲が徐々に伸長し、フィルム３６の最初の厚さ７が この範囲では益々減少し、最後には発生したくぼみ１１の壁体２０が第２図に示 唆した厚さ３１−又は３２となる。

第３図では右側のくぼみ１１／１が既に仕上げてあり、空気ノズル４５は袋穴３ ８　、、／　２の上にあり、このなかでくぼみ１１／２がまさに形成される。く ぼみ１１／２の底２４は既に一部袋穴３８　、、／　２の内部３９．／２に進入 しており、引き続き袋穴３８／２の平滑な内壁に全面が当接する。第３図に認め ることができるようにくぼみ１１／１．１１／２間に腹部２９かフィルム３６の 最初の厚さ７で残る。くぼみ１１の離型時、封入空気は気泡を生成することなく 逃散する。

１個の空気ノズル４５に代え複数個の平行な空気ノズル４５を使用することも勿 論可能であり、それらの吐出し口４８は行１３又は列１２の格子寸法に配置され る。こうして空気ノズル４５の数に応じて１列１２又は１行１３のくぼみ１１を 全て同時に製造することができる。

既に先に述べたようにフィルム３６は厚さ０．２７ｍｍのポリカーボネートから なる。くぼみ１１の離型前、フィルム３６は乳濁している。しかしフィルム３６ は熱風噴流４７の温度２８０℃、成形ブロック３７の温度１００°Ｃのとき、離 型したくぼみ１１の壁体２０の範囲が、上記光学分析法に必要なように透明とな ること、が判明した。くぼみ１１の本来の離型には成形ブロック３７を１００℃ に温度調節する必要かないが、この温度調節により更にくぼみ１１の外面２８は 各袋穴３８の壁面４０に密着することになる。

これにより、各くぼみ１１の外面２８をやはり平滑で均一な表面とすることが達 成され、このことはくぼみ１１内に受容した物質の温度変化にとって大きな利点 である。つまり膨出部２１がほぼ同一の輪郭を有し、その熱交換面２８′は熱伝 達を乱す空気層を生じることなく９袋穴３８に合わせて形成した相手面と直接接 触することができる。この点はなお後に第１０図を基に説明する。

特にくぼみ１１の容積３３が小さい場合、くぼみ１１は外気から密閉しなければ ならない。この目的のため第４図に示す蓋板が設けてあり、これは薄いカバーフ ィルム４９からなる。カバーフィルム４９に通孔５０が設けてあり、これはプレ ート２の通孔９と同じ格子寸法に配置しである。

カバーフィルム４９は平らな上面５１とこれに重付な下面５２とを有し、該下面 でもってカバーフィルムはプレート２の閉蓋時その上面５に当接する。カバーフ ィルム４９は上面５１と下面５２との間で測定した厚さ５３がカバーフィルム４ ９の横寸法に比べ小さい。カバーフィルム４９は例えば厚さ０．１ｍｍのポリカ ーボネートから作製しである。

プレート２に載置するとカバーフィルム４９は通孔５０が通孔９と一直線に並ぶ よう整列させられる。こうしてカバーフィルム４９とプレート２はなお詳しく説 明する仕方で同時に互いに接合して支持装置に固着することができる。

通孔５０又は通孔９に代え下又は上に突出した円筒ピンを設けておくことも勿論 可能であり、カバーフィルム４９をプレート２に載置するとこのピンが通孔９又 は通孔５゜内に係合し、こうしてカバーフィルム４９を着脱可能にプレート２と 結合する。

カバーフィルム４９用に主に使用される材料は既に触れたように厚さ０．１ｍｍ のポリカーボネートである。このフィルムは適用する光学分析法に該当する波長 域で透明であり、僅かな自己蛍光を有するにすぎない。光学分析法はこうして上 からカバーフィルム４９を通して適用することができ、特に、透過法でカバーフ ィルム４９とくぼみの底壁２４とを通してくぼみ１１内に受容された物質の光学 的密度を測定することが可能である。

くぼみ１１の容積３３は好ましくは小さく、３０〜１００μｌであり、この場合 くぼみ１１内に受容された溶液の容積が凝縮効果及び／又は蒸散効果で変化する ことがある。

特に、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、つまり個々の核酸鎖を増殖させるため しばしば適用される方法のとき現れるように高温と低温との間で溶液の頻繁な温 度変化が必要な場合にもこのことは妥当する。

カバーフィルム４９の密封効果を高めるためカバーフィルム４９は各くぼみ１− １の範囲で、くぼみの開口縁１７を取り囲む閉じた環状接合継目５５によりプレ ート２と接合される。第５図に認めることができるように各接合継目５５がカバ ーフィルム４９の円形範囲５７を限定し、この範囲が付属のくぼみ１１の開口１ ８をそれぞれ閉蓋する。こうして各くぼみ１１はいわば円形範囲５７の形の独自 の蓋で閉蓋され、該蓋は接合継目５５によりくぼみ１１を取り囲む腹部２９と接 合してあり、各くぼみ１１は外気と残りのくぼみ１１とに対し気密に閉鎖される 。

個々の接合継目５５を設けるのに役立つのは例えばその正面５８を異形化した溶 接ラム５９であり、これが第６図に一部図示しである。溶接ラム５９は完全な円 筒形の基体６０を有し、これが上端６１に基体６０と一体な環状肩部６２を担持 している。環状肩部６２が円形凹部６３を限定し、該凹部は基体６０と同軸、従 ってその長手軸６４と同軸であり、基体６０から離れる方を向いた花冠状正面５ ８を担持している。

凹部６３を花冠状に取り囲んだ正面５８に異形化として角錐体６５が整列させて 設けてあり、これは正方形の底面６６が環状肩部６２と一体に構成しである。角 錐体６５はその頂点６７が溶接ラム５９の長手軸６４と平行な方向に、基体６０ から離れる方を向いている。

第７図に正面５８が第６図の矢印■方向に見た平面図で一部示しである。ここに 認めることができるように角錐体６５は列６８．６９状に配置してあり、列は相 互に角錐体底面６６の半幅だけずれている。互いに平行で相互にずれていない２ 列６８／１．６８／２間に延設した列６９／１か列６８／１．６８／２に対し角 錐体底面６６の半幅だけずれるように配置しである。列６９／１から離れる側で 列６８／２に直接続いた列６９／２は列６９／１と平行に延び且つこれに対し横 方向で整列している。

図６に立ち返って認めることができるように溶接ラム５９は符号７１に概略示唆 したヒータを備えており、好ましくはＶ２Ａ鋼から作製した溶接ラム５９が該ヒ ータにより約２８０°Ｃに加熱される。接合継目５５を設けるため、加熱した溶 接ラム５９が上から、プレート２に載置したカバーフィルム４９の上面５１に置 かれ、その異形化環状正面５８はカバーフィルム４９の下にある溶接すべきくぼ み１１の開口縁１７を中心で取り囲む。円形凹部６３は角錐体の頂点６７が開口 縁１７の外側でカバーフィルム４９の腹部２９上にある部分に当接するような大 きさの直径である。

角錐体６５の正方形底面６６は０．５Ｘ０．５ｍｍであり、四辺形色錐体６５の 頂点６７は角錐体底面６６から垂直に０．２５ｍｍ上にあり、即ち角錐体の相対 向した２辺は対頂角が９０°である。半径方向で３個以下の角錐体６５が相前後 して環状正面５８に配置してあり、溶接ラム５９が全体として有する外径は凹部 ６３の直径よりも角錐体６５の少なくとも６つの底面長だけ大きい。

厚さ５３が約０．１−に相当するカバーフィルム４９を厚さ７が約０．２７ｍｍ に相当するプレート２に溶接するには以下の操作が好ましいことが判明した。

カバーフィルム４９を上からプレート２に載せてくぼみＴＩを閉蓋し、通孔５０ を通孔９と一直線に並べる。２８００Ｃに加熱した溶接ラム５９は正面５８を前 にして上からカバーフィルム４９の上面５１に載せ、カバーフィルム４９の下に ある溶接すべきくぼみ１１上の中心に置く。正面５８上の角錐体６５はいまやそ の頂点６７が、場合によってはカバーフィルム４９の材料中に多少食い込んで表 面５１に載置され、該表面を加熱する。カバーフィルム４９はこうして約１３秒 間圧面５８のハニカム状断面によって予熱される。次に溶接ラム５９は約０．１ 〜０．２柵下方にカバーフィルム４９に押圧され、各角錐体６７がカバーフィル ム４９に食い込み、後者がやはりプレート２の腹部２９に食い込む。この位置に 溶接ラム５９は２秒間留まり、次にカバーフィルム４９から完全に持ち上げられ る。

こうして発生した接合継目５５は一種の溶接継目であり、第８図に第５図の■− 電線に沿った横断面図で示しである。

冷えた接合継目５５は溶接ラム５９と同様に適宜な異形化を有する。角錐体６５ はカバーフィルム４９の予熱した上面５１に逆立ちした角錐体凹部７３に押し込 まれ、該凹部は形状が角錐体６５に一致している。カバーフィルム４９は更に凹 部７３の範囲でその下面５２が腹部２９の、カバーフィルム４９を通して間接的 に予熱した上面５に食い込み、そこに凹部７３に一致した凹部７４を形成する。

こうしてカバーフィルム４９の下面５２とプレート２の上面５との間に形成され た接触面７５は横断面で見てジグザグ状に延びている。このジグザグ状の故に接 触面７５はカバーフィルム４９の下面５２とプレート２の上面５との間の溶接前 に接合継目５５の所定範囲に存在した載置面よりも太きい。

角錐体６５の加熱作用で載置面が大きくなっただけでなく、更に接触面７５に沿 ってカバーフィルム４９と腹部２９が互いに物質嵌合式に溶接されている。この 接合継目５５は高温と低温との間で頻繁に変化する場合でも下面６又は外面２８ で個々のくぼみ１１が液密にだけでなく気密にも十分閉鎖されるようにする。こ のことはくぼみの内部に超過圧力が生じる場合にもなお妥当する。なぜなら例え ば受容された溶液は溶液の上にある気体容積が膨張しようとするような温度に温 められ又は加熱されたからである。接合継目５５は、閉鎖したプレート２が実験 室で日常的に曝されるような通常の機械荷重や、温度変化に伴う僅かな形状変化 や応力にも問題なく耐える。

前記溶接の間カバーフィルム４９は開口１８を閉蓋する円形部分５７がドーム状 に高く湾曲し、閉鎖して上述の如く溶接したプレート２は各くぼみ１１の上にカ バーフィルム４９のレンズ状湾曲部７６を有する。

しかしこの湾曲部７６はくぼみ１１を気密に溶接した場合にのみ形成されるので 、同時にそれは、形成された接合継目５５が当該くぼみ１１をくぼみ内部の超過 圧力にも耐えるよう気密に閉鎖したことの視覚的表示でもある。溶接後にカバー フィルム４９が湾曲部７６を有していないと、溶接操作は例えば溶接ラム５９の 滞留時間や温度に関し、又は角錐体６５が上面５１に食い込む深さに関しても、 不備があったことになる。

溶接ラム５９の温度、角錐体６５の寸法、そして角錐体６５がカバーフィルム４ ９の上面５１に食い込む深さは上記実施例において厚さ０．１ｍのポリカーボネ ートからなるカバーフィルムと厚さ０．２７ｍｍのポリカーボネートからなるプ レート２とについて例示的に挙げたものにすぎない。それより厚いポリカーボネ ートフィルムの場合、カバーフィルムの厚さにほぼ一致する角錐体の食い込み深 さをこの新しい厚さに適合しなければならない。

溶接操作の成果にとって、溶接ラム４９の滞留時間を正しく維持する他、まず上 面５１で、次に上面に食い込んだ状態で、角錐体６５がカバーフィルム５９の材 料に食い込む深さも木賃的である。上述の溶接操作は手で実施できるのではある が、正しく設けた接合継目５５の収率は第９図に示した溶接装置７８を使用する ことで著しく向上する。

溶接装置７８は平らな矩形底板７９と底板７９の上方に配置した平らな頭板８０ とを有し、頭板は底板７９とほぼ同じ横寸法である。頭板８０は４本の案内棒８ １により底板７９に固着しである。４本の案内棒８１はそれぞれ４隅の一つの範 囲で上から底板７９にねじ込んであり、そのうち第９図では右前の案内棒８１／ ４が見易くする理由から切欠いである。

底板７９と頭板８０との間に高さ調整可能な支持板８２が設けてあり、その外隅 にボールブシュ８３を嵌め込み、そこに案内棒８１が挿通しである。支持板８２ の高さ調整用駆動部として電気駆動式駆動モータ８４が支持板８２から離してそ のフランジ８５で上から頭板８０に固着しである。モータ８４は符号８６に示唆 したモータ軸を有し、該軸は符号８７に示唆した循環式ボールねじ伝動装置と結 合しである。循環式ボールねじ伝動装置８７は他端が支持板８２と結合してあり 、モータ軸８６の回転運動を案内棒８１に沿った支持板８２の調整運動に変換す るのに役立つ。

循環式ボールねし伝動装置８７から離して支持板８２の下方の中心に加熱ブロッ ク８９が設けてあり、これは４本の間座ボルト９０を介し下から支持板８２に固 着しである。

銅から作製した加熱ブロック８９は第９図に３個だけ示唆した溶接ラム５９用に 第６図の符号７１８に示唆したヒータの機能を果す。溶接ラム５９．／１．５９ ／２．５９／３は間座ボルト９０から離して下から加熱ブロック８９に差し込ま れ、その正面５８は加熱ブロック８９から離れる方を向いて下向きである。

加熱ブロック８９に第９図で右から左にほぼ完全に穿設した袋穴９１が設けてあ り、これに電気加熱式ヒータカートリッジが差し込んであるが、これは見易くす る理由から図示省略しである。加熱ブロック８９の温度は好適な仕方で図示省略 した温度センサで測定され、やはり図示省略した制御回路に伝送され、該回路は それ自身ヒータカートリッジを駆動する。こうしてそれ自体周知の仕方で閉ルー プ制御回路が形成され、該回路を介し加熱ブロック８９の温度は一定値に、例え ば２８０°Ｃに保たれる。間座プロ・ツク９０を介し加熱ブロック８９が支持板 ８２を温め、このことでボールブシュ８３が案内棒８１上で動かなくなることが ある。この理由から支持板８２に冷媒穴９２が設けてあり、この穴を介し支持板 ８２が恒温槽冷却回路に接続しである。こうして支持板８２の温度は加熱ブロッ ク８９の温度に拘りなく外部恒温槽を介し制御可能であり、案内棒８１に沿って 支持板８２の易動性調整が保証しである。

支持板８２を介し高さ調整可能な加熱ブロック８９の下、はぼ中心で底板７９に 上向き受容ブロック９３が設けである。受容ブロック９３はそれに穿設した冷媒 穴９４を有し、この穴は支持板８２の冷媒穴９２と同様に外部恒温槽回路に接続 してあり、該回路は受容ブロック９３を設定可能な一定温度に保つ。

受容ブロック９３は上向きに開口したカップ９５を有し、該カップはプレート２ から下に突出した膨出部２１を受容するよう指定しである。それ故カップ９５は 第３図に認めることのできる成形ブロック３７の袋穴３８と同じ寸法であり、く ぼみ１１と同様に列１２と行１３とに配置しである。

上から受容ブロック９３に載置されたプレート２はやはりカバーフィルム４９で 閉蓋しである。カバーフィルム４９には、受容ブロック９３を上から全面把持す る有孔マスク９６が被せてあり、該マスクはカバーフィルム４９をプレート２に 、そしてこれをやはりその（ぼみ１１と一緒に受容ブロック９３内に押圧する。

有孔マスク９６に溶接ラム５９と整列させて連続孔９７が設けてあり、この孔は やはり各くぼみ１１上の中心で孔９７が整列するよう列１２と行１３とに配置し である。見易くする理由から有孔マスク９６、カバーフィルム４９及びプレート ２は受容ブロック９３に対しずらして切欠き図示しである。

勿論プレート２の各くぼみ１１ごとに孔９７と溶接ラム５９が設けである。

受容ブロック９３の両側に、有孔マスク９６を底板７９に固着するため２個の同 一の上向き台座９８が配置してあり、そのうち右側の台座９８／２は切欠き図示 しである。

台座９８／１は上向き取付穴９９を有し、有孔マスク９６を下方に受容ブロック ９３に押圧するため例えばばねクランプ又は閂として設計しておくことのできる 取付クランプが前記取付穴に固着される。

見易くする理由から取付クランプが第９図には図示省略しである。

以上説明した溶接装置７８は以下の如く作動する。

支持板８２は第９図に示す上昇した出発位置にある。有孔マスク９６を受容ブロ ック９３から取り去ったのち、溶接すべきプレート２はくぼみ１１の膨出部２１ がカップ９５に当接するよう上から受容ブロック９３に載せられる。

開口１８を上に向けたくぼみ１１は希望する物質を既に充填してカバーフィルム ４９で閉覆してあり、又はいまや適宜に充填してカバーフィルム４９で閉蓋され 、該フィルムはその通孔５０がプレート２の通孔９と一列に並ぶよう整列させで ある。こうして閉蓋したプレート２を介し有孔マスク９６を膨出させ、その連続 孔９７がくぼみ１１上の中心に置かれる。台座９８に設けた取付クランプを利用 して有孔マスク９６はしっかり下方に受容ブロック９３に押圧される。

加熱ブロック８９は袋穴９１に差し込んだヒータカートリッジを介し２８０°Ｃ に加熱しである。加熱ブロック８９と熱伝導結合した溶接ラム５９もこの温度を 有する。循環式ボールねじ伝動装置８７を介し駆動モータ８４のモータ軸８６の 回転運動は支持板８２の、ボールブシュ８３及び案内棒８１を介し案内される下 向きの運動に変換される。

支持板８２が下降し、それに伴い加熱ブロック８９が下降すると溶接ラム５９／ １又は５９／２は上から有孔マスク９６の付属の孔９７／１又は９７／２内に移 動する。循環式ボールねじ伝動装置８７の変速比とモータ軸８６の回転数は、既 に先に説明したように支持板８２の下降運動の最後に溶接ラム５９の正面５８又 は角錐体６５の頂点６７が丁度カバーフィルム４９の上面５１に当接するように 設計しである。

この位置で溶接ラム５９がカバーフィルム４９とプレート２を、設けるべき接合 継目５５の範囲で予熱し、溶接装置７８は約１３秒間この位置に留まる。この予 熱時間後、支持板８２は循環式ボールねじ伝動装置８７を介しモータ８４により 徐々に０．　１ｍｍずつ更に下方に受容ブロック９３へと接近し、溶接ラム５９ の正面５８に設けた角錐体６５がカバーフィルム４９に食い込み、該フィルムが 支持板２の腹部２９に食い込む。更に２秒後、モータ８４はそのモータ軸８６が それまでの回転方向とは逆方向に回転し、従って循環式ボールねじ伝動装置８７ を介し支持板８２を、従って加熱ブロック８９と溶接ラム５９を再び第９図に示 す出発位置に上昇させるよう駆動される。

取付クランプの解除後、有孔マスク９６を取り外すことができ、第５図に示す溶 接したプレート２が受容ブロック９３から取り外される。いまや次のプレート２ を受容ブロック９３に載せ、溶接操作を最初から始める。

多くの実験にとって、くぼみ１１内に受容した物質を低温に保ち、上記溶接操作 の間それが加熱されるのを防止する必要かある。この目的のため受容ブロック９ ３は、従ってそのカップ９５は冷媒穴９４を介し各物質が必要とする例えば１０ ℃の温度に温度調節される。くぼみ１１は熱交換面２８′が各カップ９５の内壁 に密着し、くぼみ１１の壁体２０の厚さ３１が小さいので（ぼみ１１内にある物 質は受容ブロック９３そのものと同じ温度に保たれる。溶接待場合によって物質 に供給された熱は良好な熱伝達の故に壁体２０を通して瞬時に受容ブロック９３ 内に排出される。

こうしてこの新規なプレート２のくぼみ１１内に新規な溶接装置７８を利用して 温度変動にきわめて敏感に反応する物質も封入溶接することができる。これによ り、温度に敏感な物質又は溶液又は高伝染性物質を多数最小の空間で気密に包装 することが従来知られていない程度に可能である。これらの物質とは例えば生化 学的及び／又は微生物学的試験法のための調製済み反応溶液であり、この新規な プレート２に既に配分し溶接した形で利用者に提供される。

利用者が被検物質は例えば、くぼみ１１の開口１８を閉蓋する湾曲部７６に上か ら細いカニユーレを突き刺すことにより、くぼみ１１内にある試験溶液に入れる ことができる。

被検物質は次にくぼみ１１内にある試験溶液に注入される。

このカニユーレは例えば実験室で日常的に使用される注射器であり、これを引き 戻したのち湾曲部７６に毛細管状通路が残る。この通路を介し周囲の大気との湿 気交換は可能でなく、気密に溶接したくぼみ１１内に受容された物質又は溶液の 容積が凝縮効果又は蒸散効果で変化することはない。

しかしこの新規なプレート２のくぼみ１１は普通その場で、例えば化学実験室で 充填し、新規な溶接装置を用いてカバーフィルム４９で気密に閉鎖される。行１ ３及び列１２の確定した格子寸法の故に、周知の多重ピペットを使って複数個の くぼみ１１に同時に充填することが可能である。

第１０図にプレート２と気密に閉鎖したくぼみ１１が示してあり、くぼみ内には 例えばその温度を介しその反応経過を調節可能な溶液がある。溶液はその場でく ぼみ１１に注入したものか又は既に溶接済みで提供されたプレート２内にあり、 追加的に利用者が被検物質−例えば被検ＤＮＡ分子−を接種したものである。

こうして準備したプレート２が上からサーモブロック１０１に挿入され、該ブロ ックが上向きに開口した袋穴１０２を有し、該袋穴がカップ形膨出部２１を受容 するのに役立つ。この袋穴１０２はプレート２を製造するのに使用した成形ブロ ック３７の袋穴３８と同じ形状である。膨出部２１を袋穴１−０２に挿入したの ち、袋穴はその内壁１０３が膨出部２１の熱伝達面２８′に直接当接する。それ 故、外面２８と相手面１０３′として働く内壁１０３との間にはサーモブロック １０１とくぼみ１１の内部１９との間の熱伝達を妨げる空気層が存在しない。

サーモブロックに更に上向きに開口したねじ穴１０４が設けてあり、この穴はサ ーモブロック１０１にプレート２を挿入するとカバーフィルム４９の通孔５０又 はプレート２の通孔９と一直線に並ぶ。通孔５０，９を通して上からねじ１０５ がねじ穴１０４にねじ込まれ、こうしてカバーフィルム４９で閉鎖したプレート ２がサーモブロック１０１としっかり結合される。サーモブロック１０１はその 上面１０６かプレート２の下面６に密着し、膨出部２１はその熱交換面２８′か 袋穴１０２の内壁１０３にしっかり押圧される。

内壁１０３に直接熱接触した外面２８の平滑な表面の故に、そして上述の大きな 熱貫流率の故に、くぼみ１１内にある溶液は数秒以内にサーモブロック１０１の 温度となる。

溶液を例えば長期間低温で貯蔵する場合、良熱伝導性金属から作製したサーモブ ロック１０１．はそれに接続した恒温槽を介し例えば＋４°Ｃに温度調節される 。

溶液中で反応を開始する場合サーモブロック１０１は好適な仕方で溶液の反応温 度に加熱され、溶液は良熱伝達の故にサーモブロック１０１の温度変化に殆ど直 接的に追従する。サーモブロック１０１そのものの温度変化は、それ自体周知の 仕方で、サーモブロック１０１を各種温度の水浴に浸漬し、予め温度調節した別 の金属ブロックと熱伝導接触させ、又は温度勾配を生成する金属レールに沿って 移動させることで引き起こすことができる。

特に温度勾配を有する金属レールの故に、サーモブロック１０１の温度、従って くぼみ１１内の溶液温度の周期的変化が可能である。くぼみ１１内でポリメラー ゼ連鎖反応を実施するにはサーモブロック１０１は例えばまず６０秒間３７℃に 、次に１２０秒間７２℃に、その後６０秒間９４℃に、そして再び６０秒間３７ ℃等々に保たれる。超過圧力のときにも個々のくぼみが気密に閉鎖しであるので 、高温時にも水蒸気飽和空気がくぼみの内部から逃げることはない。受容された 液体の上にある空気容積の水蒸気含量は空気が逃げることができないので液体に より制御され、蒸散過程が生じることがなく、溶液中に当初設定された濃度は多 くの温度周期の過程で変化することがない。このことで実験時の収率が良好とな る。

更に、ポリメラーゼ連鎖反応の経過にとって決定的なのは溶液を個々の温度にす るのに必要な時間である。周知のプラスチック反応容器内での典型的反応経過は １０時間以上持続し、通常徹夜で行われるのに対し、新規なプレート２を使用す ると反応は４時間未満で終了する。それ故、かかる実験はいまや１日以内で準備 し実施し分析することができる。

実験経過の終了後、溶液は例えば分離ゲルを介し分析するため少なくとも部分的 に再利用される。この目的のため湾曲部７６に第１０図の符号１０７に示唆した 注射器を突き刺して溶液の一部が取り出される。注射器１０７を引き戻したのち くぼみ１１内に残った溶液は例えば上述の如く貯蔵することができる。取り出す とき湾曲部７６に生した孔はさしたる湿気交換を生じないのではあるが、再び例 えば接着フィルムで追加的に閉鎖することができる。

最後に単に完全を期す意味で触れておくなら、この新規なプレート２の横寸法と 列間隔１４又は行間隔１５は実質的にくぼみ１１のその都度希望する充填容積３ ３に依存する。その都度使用するサーモブロック１０１、受容ブロック９３及び 成形ブロック３７はこれらの間隔に適合しである。しかしいずれにしてもフィル ム３６の厚さ７は仕上げたプレート２のくぼみ１１が０．０４ｍｍ程度の厚さ３ １の底壁２４を有し、熱貫流率が所要の高い値となるよう選定しである。

乙９ Ｆｉｇ、５ Ｆｉｇ、６ Ｆｉｇ、９ Ｆｉｇ、１０ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．化学的及び／又は生化学的及び／又は微生物学的物質を受容する少なくとも １個の上向き開口くぼみ（１１）を有するプレート（２）を製造する方法であっ て、くぼみ（１１）を成形用金型でプレート（２）に設けるようになった方法に おいて、次の工程を含む方法。 ａ）形成すべきくぼみの負型を有し成形用金型として役立っ成形ブロック（３７ ）に熱変形可能な合成樹脂フィルム（３６）を載置する工程と、 ｂ）確定した時間の間合成樹脂フィルム（３６）に高温ガス流（４７）を加える 工程；その際高温のガス流（４７）が少なくとも凹部（３８）を閉蓋する合成樹 脂フィルム（３６）の範囲に衝突してこれを温め、その連続した平滑な内壁（４ ０）の全面に密着するよう凹部（３８）に押し込まれる工程。 ２．確定した第１温度より低く、但し室温より高い確定した第２温度に形成ブロ ック（３７）を保つことを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．高温ガス流（４７）をノズル（４５）から吐出し、確定した時間の間該ノズ ルの吐出し口（４８）を合成樹脂フィルム（３６）から確定した距離に保つこと を特徴とする先行請求の範囲のいずれか１項記載の方法。 ４．横断面で見て円形のくぼみ（１１）は容積が２００ｍｍ３より小さく又直径 （１６）が１０ｍｍより小さく、ノズル（４５）の吐出し口（４８）の直径がく ぼみ（１１）の直径（１６）と概ね同じ大きさであり、確定した距離がくぼみ（ １１）の直径（１６）にほぼ一致することを特徴とする請求の範囲１，３記載の 方法。 ５．合成樹脂フィルム（３６）が厚さ（７）０．５ｍｍ未満のポリカーボネート フィルムであり、確定した第１温度が２５０℃〜３００℃、確定した第２温度が ９０℃〜１１０℃であることを特徴とする請求の範囲４記載の方法。 ６．請求の範囲１〜５記載の方法により製造したプレート（２）。