特許 6858368 サーマルサイクラー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6858368

(24)【登録日】2021年3月26日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】サーマルサイクラー

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/38 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/38 Z

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-34496(P2017-34496)

(22)【出願日】2017年2月27日

(65)【公開番号】特開2018-139505(P2018-139505A)

(43)【公開日】2018年9月13日

【審査請求日】2020年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】304020177

【氏名又は名称】国立大学法人山口大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000138288

【氏名又は名称】株式会社ヤナギヤ

(74)【代理人】

【識別番号】100111132

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 浩

(72)【発明者】

【氏名】赤田 倫治

(72)【発明者】

【氏名】星田 尚司

(72)【発明者】

【氏名】藤本 哲憲

(72)【発明者】

【氏名】仲田 徳厚

(72)【発明者】

【氏名】島津 貴司

(72)【発明者】

【氏名】中富 正

【審査官】 松原 寛子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３９３０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開平０６−０１１４９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１２３４５７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＥＭＢＡＳＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応溶液が入れられた容器の上下へ対称に配置され、連結手段を介して上下方向へスライド可能に連結される一対の温度調節ユニットを備え、
この温度調節ユニットは、
片面が前記容器へ当接可能に設置された金属板と、
この金属板の前記容器へ当接しない側の面に密着するように設置されたペルチェ素子と、
このペルチェ素子を保持しつつ、前記金属板の前記容器へ当接しない側の面に設置された板状部材と、
この板状部材の前記金属板と接触しない側の面に設置されたヒートシンクと、
前記金属板に設置された温度センサと、
電流制御回路と演算部と電源部を備えて前記ペルチェ素子に接続された制御ユニットと、からなり、
前記板状部材は、
前記金属板と前記ヒートシンクを直に接触させることなく設けられるとともに断熱材として機能することを特徴とするサーマルサイクラー。

【請求項2】

前記金属板は、前記容器に当接する箇所に凹部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のサーマルサイクラー。

【請求項3】

前記金属板の前記凹部は、前記容器全体を収容可能に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のサーマルサイクラー。

【請求項4】

前記容器は、プラスチックフィルムからなり、前記反応溶液が注入される注入口を除く周縁部が接合された袋状部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサーマルサイクラー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応（以下、ＰＣＲ法という。）によってＤＮＡを複製させるための機器に係り、特に、温度周期（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｙｃｌｅ）を正確に管理してＤＮＡを効率よく増幅させることが可能なサーマルサイクラーに関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＣＲ法は、ＤＮＡ配列上の特定の領域を選択して増幅させる方法であり、プロセスがシンプルで、小型で単純な機構の装置を用いて比較的短時間で行うことができるなどの理由から、ＤＮＡ型鑑定や診断、あるいは病気の治療法や原因の研究等に幅広く使用されている。
ＰＣＲ法において、（１）二本鎖ＤＮＡの熱変性、（２）プライマーのアニーリング、（３）ＤＮＡポリメラーゼによる合成という３種類の工程を繰り返し行うことによりＤＮＡを効率よく増幅させるためには、各工程における反応溶液（被処理溶液）の温度を正確にコントロールすることが必要である。

【0003】

そのため、反応溶液の温度を精度よく制御する技術について、従来、様々なメーカーによって研究や開発が行われている。そして、それに関する幾つかの発明が既に公開されている。
例えば、特許文献１には、「温度制御装置及び方法」という名称で、ＰＣＲ法に用いられる装置とその方法に関する発明が開示されている。
この発明に係る「温度制御装置」は、板状の温度制御対象物Ａを間に挟むように配置された第１の金属板と第２の金属板をそれぞれ加熱及び吸熱する第１のペルチェ素子と第２のペルチェ素子を備え、加熱と吸熱のタイミングとの位相が合致しないように両者の温度制御を行うことを特徴としている。
このような構造によれば、消費電力のピークを低減させつつ、ＰＣＲ温度サイクルを正確に実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−２１６８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の従来技術である特許文献１に開示された発明は、反応溶液が入れられた容器の厚さが異なる場合には共通して使用することができないという課題があった。また、当該容器が柔軟な部材で形成され、表面の形状が必ずしも平坦な状態にならない場合には、反応溶液の温度を正確にコントロールすることが難しいという課題があった。

【0006】

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、厚さの異なる複数の容器に対しても共通して使用することが可能であって、柔軟な部材で形成されており、表面の形状が必ずしも平坦な状態でない容器に反応溶液が封入されているような場合でも、その温度を正確にコントロールすることが可能なサーマルサイクラーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、第１の発明であるサーマルサイクラーは、反応溶液が入れられた容器の上下へ対称に配置され、連結手段を介して上下方向へスライド可能に連結される一対の温度調節ユニットを備え、この温度調節ユニットは、片面が容器へ当接可能に設置された金属板と、この金属板の容器へ当接しない側の面に密着するように設置されたペルチェ素子と、このペルチェ素子を保持しつつ、金属板の容器へ当接しない側の面に設置された板状部材と、この板状部材の金属板と接触しない側の面に設置されたヒートシンクと、金属板に設置された温度センサと、電流制御回路と演算部と電源部を備えてペルチェ素子に接続された制御ユニットと、からなり、連結手段は、一方の温度調節ユニットの側面に立設されたガイド部材と、このガイド部材を保持しつつ、長手方向へ案内するガイド穴が上下方向へ長く形成されるとともに、他方の温度調節ユニットの側面に固定される連結部材と、からなることを特徴とするものである。

【0008】

上記構造のサーマルサイクラーにおいては、上方に配置された温度調節ユニットの高さを変更することで、一対の金属板の間隔が自在に調節されるという作用を有する。

【0009】

第２の発明は、第１の発明において、一対の温度調節ユニットは、容器の上下へ対称に配置されて上下方向へスライド可能に連結される代わりに、容器の左右へ対称に配置されて連結手段を介して横方向へスライド可能に連結され、連結部材のガイド穴は、上下方向へ長く形成される代わりに、横方向へ長く形成されたことを特徴とするものである。
このような構造のサーマルサイクラーにおいては、第１の発明の作用に加えて、注入口を上に向けた状態で容器をセットすれば、注入口が接合されていない場合でも容器の内部から反応溶液がこぼれ出すおそれがないという作用を有する。

【0010】

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、金属板は、容器に当接する箇所に凹部が設けられたことを特徴とするものである。
上記構造のサーマルサイクラーにおいては、第１の発明又は第２の発明の作用に加え、柔軟な部材で形成され、必ずしも表面の形状が平坦な状態とはならない容器に反応溶液が封入されて、その表面が膨らんでいる場合でも、凹部によって容器の表面に対する金属板の密着性が高まるという作用を有する。

【0011】

第４の発明は、第３の発明において、金属板の凹部は、容器全体を収容可能に形成されたことを特徴とするものである。

【0012】

このような構造のサーマルサイクラーにおいては、第３の発明の作用に加え、一対の金属板が閉じられた際にそれらの凹部によって形成される空間の内部の温度が外気の温度の影響を受け難いという作用を有する。

【0013】

第５の発明は、第１の発明において、貫通穴を有し、連結部材のガイド穴によって保持されつつ、長手方向へ案内される保持板を備え、ガイド部材は、断面が円形をなす凸状体であって、ガイド穴によって保持される代わりに、貫通穴に挿通された状態で保持板によって回動自在に保持されることを特徴とするものである。
このような構造のサーマルサイクラーにおいては、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器が膨らみ、その表面が平坦な状態になっていない場合でも、温度調節ユニットの一方が揺動することにより、容器の上面の形状に合うように金属板が傾斜するという作用を有する。

【0014】

第６の発明は、第１の発明乃至第５の発明のいずれかにおいて、容器は、プラスチックフィルムからなり、反応溶液が注入される注入口を除く周縁部が接合された袋状部材であることを特徴とするものである。
このような構造によれば、反応溶液を注入した後に、注入口を上に向けた状態で容器の側面を押すと、反応溶液よりも先に内部の空気が注入口から排出されるという作用を有する。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、第１の発明では、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器が膨らんだ状態になっている場合でも、一対の金属板の間隔を調節することで、容器に対する金属板の密着性を高めて金属板と容器の間の熱伝達率を向上させることができる。したがって、容器が上述のような状態でも、本発明のサーマルサイクラーを用いることによれば、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることが可能である。

【0016】

第２の発明によれば、第１の発明の効果に加え、反応溶液を加熱して、その温度を所定のパターンで変化させながら、容器の注入口から所望の試薬等をその内部に適宜、注入することができるため、試験時の作業効率が格段に向上するという効果を奏する。

【0017】

第３の発明によれば、第１の発明又は第２の発明の効果に加え、柔軟な部材で形成された容器に反応溶液が封入されることで、容器の表面が膨らんだ状態となっている場合でも、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるという効果が発揮される。

【0018】

第４の発明によれば、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるという効果が第３の発明よりもさらに一層発揮される。

【0019】

第５の発明によれば、第１の発明の効果に加え、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器が膨らんだ状態になっている場合でも、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるという効果を奏する。

【0020】

第６の発明によれば、第１の発明乃至第５の発明のいずれかの発明の効果に加え、注入される反応溶液の量の多少によらず、容器の内部にできるだけ空気が含まれない状態にして、ペルチェ素子から反応溶液への熱伝達の効率を高めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施例１のサーマルサイクラーの構成図である。

【図2】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示したサーマルサイクラーを構成する温度調節ユニットの側面図及び平面図であり、（ｃ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面の拡大図であり、（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ連結部材及び容器の平面図である。

【図3】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例２のサーマルサイクラーを構成する温度調節ユニットの正面図及び側面図であり、（ｃ）は上方に配置された温度調節ユニットの正面図であり、（ｄ）は同図（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面の拡大図である。

【図4】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図３に示した保持板の平面図及び正面図であり、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ図３に示したネジ固定板の平面図及び正面図であり、（ｅ）及び（ｆ）は実施例２のサーマルサイクラーの作用を説明するための図である。

【図5】（ａ）は実施例３のサーマルサイクラーを構成する金属板の外観斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図であり、（ｃ）は実施例３のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は実施例４のサーマルサイクラーを構成する２種類の金属板の外観斜視図であり、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図及び同図（ｂ）におけるＦ−Ｆ線矢視断面図であり、（ｅ）は実施例４のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は実施例５のサーマルサイクラーを構成する２種類の金属板の外観斜視図であり、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）及び同図（ｂ）に示した金属板の側面図であり、（ｅ）は実施例５のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。

【図8】（ａ）及び（ｂ）は実施例６のサーマルサイクラーを構成する温度調節ユニットの正面図及び側面図であり、（ｃ）は同図（ａ）におけるＧ部の拡大図であり、（ｄ）は実施例６において使用される容器の平面図であり、（ｅ）及び（ｆ）は実施例６のサーマルサイクラーを構成する２種類の金属板の外観斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明のサーマルサイクラーは、反応溶液が入れられた容器を２つのペルチェ素子によって両側から加熱することにより、反応溶液の温度を正確に変化させるものである。以下、その具体的な構造と、それに基づく作用・効果について図１乃至図８を参照しながら具体的に説明する。なお、図が煩雑になるのを避けるため、ペルチェ素子に接続された配線や温度センサについては、その図示を省略している。

【実施例1】

【0023】

図１は本発明のサーマルサイクラーの第１の実施例の構成図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそのサーマルサイクラーを構成する温度調節ユニットの側面図と平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面の拡大図である。また、図２（ｄ）及び図２（ｅ）はそれぞれ図１又は図２（ａ）に示した連結部材と容器の平面図である。
なお、図１に示した温度調節ユニットは図２（ａ）に示した温度調節ユニットの正面図に相当する。また、本実施例のサーマルサイクラーは加熱対象物の容器を中心として上下対称の構造となっているため、図２（ｂ）は図１又は図２（ａ）に示した温度調節ユニットを上方又は下方のいずれか一方から見た状態を表したものに相当する。

【0024】

図１及び図２に示すように、サーマルサイクラー１ａは略直方体状をなし、反応溶液が入れられた容器２を挟んで上下対称に配置される一対の温度調節ユニット３ａ，３ａと、矩形状の金属板からなる連結部材４を備えており、その上面と下面の４隅には円柱状の支持部材５がそれぞれ取り付けられている。
また、容器２は、ポリプロピレン製のフィルムによって形成された平面視矩形状をなす厚さ３５μｍの袋状部材であり、注入口２ａを除く周縁部（図２（ｄ）に破線で示した部分）が接合されている。すなわち、容器２は、反応溶液を注入した後に注入口２ａを熱融着等の方法によって密閉することにより、反応溶液が内部に封入される構造となっている。
このような構造の容器２においては、反応溶液を注入した後に、注入口２ａを上に向けた状態で側面を押すと、反応溶液よりも先に内部の空気が注入口２ａから排出されるという作用を有する。すなわち、容器２を用いることによれば、注入される反応溶液の量の多少によらず、できるだけ容器２の内部に空気が含まれない状態にできるため、ペルチェ素子から反応溶液への熱伝達の効率が高まるという効果を奏する。

【0025】

温度調節ユニット３は、平面視矩形状をなす金属板６と、容器２に当接しない側の面（以下、非当接面６ａという。）に一方の面全体が密着するように設置されたペルチェ素子（図示せず）と、発泡材からなり、略中央に配置されたペルチェ素子を保持しつつ、金属板６の非当接面６ａを覆うように設置された板状部材７と、片側にフィン８を有し、板状部材７の金属板６に接触しない側の略全面に密着するように設置されたヒートシンク９と、フィン８の先端に接触するように設置される冷却ファン１０によって構成されている。
なお、板状部材７は、金属板６とヒートシンク９を直に接触させないようにするためのものである。したがって、板状部材７に用いられる部材は、ペルチェ素子を保持しつつ、断熱材として機能するものあれば良く、発泡材に限られない。また、本実施例では、金属板６をアルミニウム製としているが、これ以外の金属を用いることもできる。

【0026】

また、ペルチェ素子には、電流制御回路１１と演算部１２と電源部１３を備えた制御ユニット１４が接続されており、一対の金属板６，６の間には、テープ形の温度センサ（図示せず）が設置されている。そして、この温度センサによる検出結果は制御ユニット１４に送られた後、演算部１１において、電流制御回路１１からペルチェ素子に供給する電流が求められる。
すなわち、制御ユニット１４は、ペルチェ素子の電源としての機能を有するとともに、温度センサによって検出された金属板６の温度データに基づいて、ペルチェ素子に供給する電流を調節して、金属板６の温度を制御するという機能を有している。
なお、本実施例では、テープ形の温度センサを用いているが、温度センサは、テープ形に限らず、例えば、熱電対やシート形のものを用いることもできる。

【0027】

連結部材４は、矩形状の開口部４ａを有しており、この開口部４ａの両側にその長手方向と平行に一対のガイド穴４ｂ，４ｂが設けられるとともに、一対のネジ挿通穴４ｃ，４ｃがガイド穴４ｂ，４ｂから所定の間隔をあけて設けられている。また、連結部材４を、その片面がヒートシンク９の側面と平行をなし、かつ、ガイド穴４ｂの長手方向が温度調節ユニット３ａ，３ａの上下方向と平行をなすように配置した際に、一対のガイド穴４ｂ，４ｂ又は一対のネジ挿通穴４ｃ，４ｃと連通するように、一対のネジ穴９ａ，９ａ（図２（ｃ）又は図４（ｆ）参照）が各温度調節ユニット３ａを構成するヒートシンク９の側面にそれぞれ設けられている。

【0028】

なお、連結部材４の開口部４ａは、金属板６，６と容器２の接触状態を連結部材４が設置されている側からも目視で確認できるようにするとともに、フィン８やヒートシンク９からの熱の発散を阻害しないように設けられているものである。したがって、温度調節ユニット３ａが、そのような機能を十分に発揮できるような大きさや形状であれば、連結部材４に開口部４ａを設けない構造としても良い。
また、連結部材４は、ネジ挿通穴４ｃ，４ｃ（図２（ｄ）参照）に挿通され、先端がネジ穴９ａ，９ａ（図４（ｆ）参照）にそれぞれ螺入されたネジ１５ａ，１５ａによって、下方に配置された温度調節ユニット３ａに対してネジ止めされている。また、ワッシャ１６，１６にそれぞれ挿通された状態で、上方に配置された温度調節ユニット３ａのヒートシンク９のネジ穴９ａ，９ａ（図２（ｃ）参照）に先端がそれぞれ螺入されたネジ１５ｂ，１５ｂが、連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂに対し、その長手方向へ移動可能に挿通されている。

【0029】

すなわち、上方に配置された温度調節ユニット３ａのヒートシンク９のネジ穴９ａに螺入されたネジ１５ｂは、ヒートシンク９の側面に立設されて、連結部材４のガイド穴４ｂによってその長手方向へ案内可能に保持されるガイド部材としての機能を有する。そして、温度調節ユニット３ａ，３ａは、このガイド部材と連結部材４からなる連結手段を介して上下方向へスライド可能に連結された構造となっている。
このような構造のサーマルサイクラー１ａにおいては、連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂに挿通されたネジ１５ｂ，１５ｂを緩めることで、下方に配置された温度調節ユニット３ａに対して、上方に配置された温度調節ユニット３ａが上下方向へスライド可能となり、上述のネジ１５ｂ，１５ｂを再び締め付けることにより、上方に配置された温度調節ユニット３ａが所望の高さで固定されるという作用を有する。

【0030】

このように、サーマルサイクラー１ａでは、上方に配置された温度調節ユニット３ａの高さを変更することにより、封入される反応溶液の量の違いにより容器２の厚さが異なる場合でも、容器２の厚さに応じて金属板６，６の間隔を調節可能な構造となっている。
したがって、サーマルサイクラー１ａにおいては、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器２が膨らんだ状態になっている場合でも、金属板６，６の間隔を調節することで、容器２に対する金属板６，６の密着性を高めることができる。これにより、金属板６，６と容器２の間の熱伝達率が向上する。
以上説明したように、サーマルサイクラー１ａによれば、容器２に大容量の反応溶液が封入されている場合でも、ペルチェ素子によって発生した熱を金属板６と容器２を介して反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることが可能である。

【実施例2】

【0031】

図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ本発明のサーマルサイクラーの第２の実施例を構成する温度調節ユニットの正面図及び側面図であり、図３（ｃ）は上方に配置された温度調節ユニットの正面図であり、図３（ｄ）は図３（ｂ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面の拡大図である。
また、図４（ａ）乃至図４（ｄ）は本実施例のサーマルサイクラーを構成する保持板とネジ固定板の外観を示している。具体的には、図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ保持板の平面図及び正面図であり、図４（ｃ）及び図４（ｄ）はそれぞれネジ固定板の平面図及び正面図である。そして、図４（ｅ）及び図４（ｆ）は本実施例のサーマルサイクラーの作用を説明するための図であり、一対の温度調節ユニットの側面図に相当する。
なお、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）には、本実施例のサーマルサイクラーの全体が示されているわけではないが、それらの図に示されている構造が実施例１のサーマルサイクラー１ａとは異なることを明確にするために、便宜上、サーマルサイクラー１ｂと表記している。さらに、図４（ｅ）及び図４（ｆ）では、保持板を破線で示すとともに、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した構成要素の一部について、符号の図示を省略している。

【0032】

図３及び図４に示すように、本実施例のサーマルサイクラー１ｂは、サーマルサイクラー１ａにおいて、上方に配置された温度調節ユニット３ａの代わりに、温度調節ユニット３ｂが配置されるとともに、平面視長方形をなす金属製の板材からなる保持板１７とネジ固定板１８を備えたことを特徴とする。また、連結部材４と温度調節ユニット３ａの間には、ネジ固定板１８と同じ厚さで、ネジ１５ａ，１５ａの挿通穴（図示せず）を有する金属製の板材からなるスペーサ２７が設置されている。
温度調節ユニット３ｂでは、ヒートシンク９の側面に、ネジ穴９ａ，９ａが設けられる代わりに、断面が円形をなす凸状体９ｂが幅方向の中心に立設されている。また、保持板１７は、長手方向の略中央に凸状体９ｂを挿通可能な貫通穴１７ｂを有する円筒状の保持部１７ａが立設され、両端部の近傍にネジ挿通穴１７ｃ，１７ｃが設けられるとともに、側面視した場合に保持部１７ａが設けられた部分が両端部よりも凹んだ状態になるように曲折されている。さらに、ネジ固定板１８は、長手方向の略中央に凸状体９ｂを挿通可能な貫通穴１８ａが設けられ、両端部の近傍にネジ１５ｂが螺入されるネジ穴１８ｂ，１８ｂが設けられている。
なお、ネジ固定板１８のネジ穴１８ｂ，１８ｂは、貫通穴１８ａが貫通穴１７ｂに連通するようにネジ固定板１８を保持板１７に重ねた場合に、ネジ挿通穴１７ｃ，１７ｃに連通するように設けられている（図３（ｄ）参照）。

【0033】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、保持板１７は、温度調節ユニット３ｂのヒートシンク９の凸状体９ｂが保持部１７ａの貫通穴１７ｂに挿入された状態で、ワッシャ１６とネジ挿通穴１７ｃと連結部材４のガイド穴４ｂに挿通されて先端がネジ穴１８ｂに螺入されたネジ１５ｂにより、貫通穴１８ａに上述のヒートシンク９の凸状体９ｂが挿入されたネジ固定板１８に対してネジ止めされている。
したがって、連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂに挿通されたネジ１５ｂ，１５ｂを緩めると、保持板１７とネジ固定板１８はネジ１５ｂ，１５ｂがガイド穴４ｂ，４ｂの内部で移動可能な範囲で上下方向へスライド可能となり、ネジ１５ｂ，１５ｂを再び締め付けると、連結部材４に対して固定される。

【0034】

すなわち、サーマルサイクラー１ｂでは、保持板１７が連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂによって保持されつつ、その長手方向へ案内される。このとき、凸状体９ｂは、貫通穴１７ｂに挿通された状態で保持板１７によって回動自在に保持されるガイド部材としての機能を有する。
そして、保持板１７とネジ固定板１８は、連結部材４とともに、温度調節ユニット３ｂを温度調節ユニット３ａに対して、上下方向へスライド可能、かつ、揺動可能に連結する連結手段として機能する。
このような構造のサーマルサイクラー１ｂにおいては、連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂに挿通されたネジ１５ｂ，１５ｂを緩めると、下方に配置された温度調節ユニット３ａに対して、上方に配置された温度調節ユニット３ｂが上下方向へスライド可能であって、かつ、図４（ｅ）及び図４（ｆ）に矢印Ｃ１，Ｃ２で示したように揺動可能な状態となり、上述のネジ１５ｂ，１５ｂを再び締め付けることにより、温度調節ユニット３ｂが所望の高さで固定されるという作用を有する。

【0035】

このように、サーマルサイクラー１ｂでは、上方に配置された温度調節ユニット３ｂを揺動可能な状態で、その高さを調節できるため、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器２が膨らみ、その表面が平坦な状態になっていない場合でも、温度調節ユニット３ｂが揺動することにより、容器２の上面の形状に合うように温度調節ユニット３ｂの金属板６を傾斜させて、容器２に対する金属板６，６の密着性を高めることが可能である。
したがって、サーマルサイクラー１ｂによれば、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器２が膨らんだ状態になっている場合でも、ペルチェ素子によって発生した熱を金属板６と容器２を介して反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるという実施例１で説明したサーマルサイクラー１ａの効果がより一層発揮される。

【0036】

なお、実施例１のサーマルサイクラー１ａにおいて、連結部材４のガイド穴４ｂ，４ｂの幅よりも外径が小さいネジ１５ｂ，１５ｂを用いて、それらを個別に締め付けるようにすれば、上方に配置された温度調節ユニット３ａを下方に設置された温度調節ユニット３ａに対して傾けた状態で固定することができる。
このような構造であれば、内部に大容量の反応溶液が封入されて容器２が膨らみ、その表面が平坦な状態になっていない場合でも、容器２の上面の形状に合うように上方の温度調節ユニット３ａの金属板６を下方の温度調節ユニット３ａの金属板６に対して傾斜させて、容器２に対する金属板６，６の密着性を高めることができるという効果がサーマルサイクラー１ｂの場合と同様に発揮される。
また、本実施例の保持板１７は、側面視した場合に保持部１７ａが設けられた部分が両端部よりも凹んだ状態になるように曲折された構造となっているが、保持板１７は、このような構造に限定されるものではなく、例えば、ネジ固定板１８のように平坦な構造であっても良い。

【実施例3】

【0037】

図５（ａ）は本発明のサーマルサイクラーの第３の実施例を構成する金属板の外観斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図である。また、図５（ｃ）は本実施例のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。
なお、図５（ｃ）は図５（ｂ）にヒートシンクの一部と板状部材の断面図を追加して拡大した状態を示している。また、図５（ｃ）には、本実施例のサーマルサイクラーの全体が示されているわけではないが、その図に示されている構造が実施例１や実施例２として説明したサーマルサイクラー１ａ，１ｂとは異なることを明確にするために、便宜上、サーマルサイクラー１ｃと表記している。そして、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0038】

図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、本実施例のサーマルサイクラー１ｃは、実施例１のサーマルサイクラー１ａにおいて、金属板６，６に代えて、容器２の全体を収容可能に凹部１９ａがそれぞれ形成された金属板１９，１９を備えたことを特徴とする。
このような構造のサーマルサイクラー１ｃにおいては、金属板１９，１９が閉じられた際に凹部１９ａ，１９ａによって形成される空間の内部の温度が外気の温度の影響を受け難いため、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるというサーマルサイクラー１ａの効果がより一層発揮される。

【実施例4】

【0039】

図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明のサーマルサイクラーの第４の実施例を構成する２種類の金属板の外観斜視図であり、図６（ｃ）及び図６（ｄ）はそれぞれ図６（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図及び図６（ｂ）におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。また、図６（ｅ）は本実施例のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。
なお、図６（ｅ）は実施例３の図５（ｃ）に相当する図である。また、図６（ｅ）には、本実施例のサーマルサイクラーの全体が示されているわけではないが、その図に示されている構造が実施例１乃至実施例３として説明したサーマルサイクラー１ａ〜１ｃとは異なることを明確にするために、便宜上、サーマルサイクラー１ｄと表記している。そして、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0040】

図６（ａ）乃至図６（ｅ）に示すように、本実施例のサーマルサイクラー１ｄは、実施例３のサーマルサイクラー１ｃにおいて、金属板１９，１９に代えて、容器２の全体を収容可能であって、周縁部がオーバーラップするように凹部２０ａ，２１ａがそれぞれ形成された金属板２０，２１を備えたことを特徴とする。
このような構造のサーマルサイクラー１ｄにおいては、容器２を凹部２０ａ，２１ａの内部に収容しつつ、金属板２０と金属板２１の間隔を調節することが可能である。したがって、金属板２０，２１が閉じられた際に凹部２０ａ，２１ａによって形成される空間の内部の温度が外気の温度の影響を受け難いという作用に加え、封入された反応溶液の量が少なく、容器２が薄い場合には、上述の凹部２０ａ，２１ａによって形成される空間を小さくすることで、その内部に存在する空気の量が少なくなるという作用を有する。
このような作用により、サーマルサイクラー１ｄでは、サーマルサイクラー１ｃよりも、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液にさらに効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることが可能である。

【実施例5】

【0041】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明のサーマルサイクラーの第５の実施例を構成する２種類の金属板の外観斜視図であり、図７（ｃ）及び図７（ｄ）はそれぞれ図７（ａ）及び図７（ｂ）に示した金属板の側面図である。また、図７（ｅ）は本実施例のサーマルサイクラーの使用時の容器の状態を説明するための図である。
なお、図７（ｅ）は実施例３の図５（ｃ）や実施例４の図６（ｅ）に相当する図である。また、図７（ｅ）には、本実施例のサーマルサイクラーの全体が示されているわけではないが、その図に示されている構造が実施例１乃至実施例４として説明したサーマルサイクラー１ａ〜１ｄとは異なることを明確にするために、便宜上、サーマルサイクラー１ｅと表記している。そして、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0042】

図７（ａ）乃至図７（ｅ）に示すように、本実施例のサーマルサイクラー１ｅは、実施例１のサーマルサイクラー１ａにおいて、金属板６，６に代えて、容器２に当接する側の面に、連続した滑らかな曲面によって形成される凹状曲面部２２ａと、この凹状曲面部２２ａよりも曲率の小さな曲面によって連続的に滑らかに形成される凸状曲面部２３ａをそれぞれ有する金属板２２，２３を備えたことを特徴とする。
このような構造のサーマルサイクラー１ｅにおいては、本実施例の容器２のように、柔軟な部材で形成されているために、必ずしも表面の形状が平坦な状態とはならない場合でも、金属板２２，２３は、容器に当接する側の面に、凹状曲面部２２ａと凸状曲面部２３ａがそれぞれ設けられているため、容器の表面との密着性が高いという作用を有する。
したがって、サーマルサイクラー１ｅによれば、柔軟な部材で形成され、必ずしも表面が平坦な状態とはならない容器を使用した場合でも、ペルチェ素子によって発生した熱を反応溶液に効率よく伝えて、その温度を所定のパターンで正確に変化させることができるという効果が発揮される。

【実施例6】

【0043】

図８（ａ）及び図８（ｂ）は本発明のサーマルサイクラーの第６の実施例を構成する温度調節ユニットの正面図及び側面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）におけるＧ部の拡大図である。また、図８（ｄ）は本実施例において使用される容器の平面図である。そして、図８（ｅ）及び図８（ｆ）は本実施例のサーマルサイクラーを構成する２種類の金属板の外観斜視図である。
なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）には、本実施例のサーマルサイクラーの全体が示されているわけではないが、それらの図に示されている構造が実施例１乃至実施例５として説明したサーマルサイクラー１ａ〜１ｅとは異なることを明確にするために、便宜上、サーマルサイクラー１ｆと表記している。また、図８（ａ）では、紙面手前側の連結部材４の図示を省略している。さらに、温度調節ユニット３ｃは、サーマルサイクラー１ａの温度調節ユニット３ａにおいて、支持部材５が上下面ではなく側面に取り付けられたものであり、実質的に温度調節ユニット３ａと同じ構造であるため、各構成要素について、その符号の図示を省略している。そして、図１及び図２に示した構成要素についても同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0044】

図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、本実施例のサーマルサイクラー１ｆは、実施例１のサーマルサイクラー１ａにおいて、温度調節ユニット３ａ，３ａが容器２の上下へ対称に配置されて連結部材４とネジ１５ａからなる連結手段を介して上下方向へスライド可能に連結される代わりに、温度調節ユニット３ａ，３ａと実質的に同一構造の温度調節ユニット３ｃ，３ｃが容器２に相当する容器２６の左右へ対称に配置されて上記連結手段を介して横方向へスライド可能に連結されたことを特徴とする。すなわち、サーマルサイクラー１ｆは、サーマルサイクラー１ａが横向きに設置された状態に相当する。
なお、サーマルサイクラー１ｆでは、容器２６が落下しないように、金属板２４，２５の一辺に受け部２４ａ，２５ａがそれぞれ設けられている（図８（ｃ）と図８（ｅ）及び図８（ｆ）参照）。

【0045】

このような構造のサーマルサイクラー１ｆでは、図８（ｄ）に示すように注入口２６ａが長い容器２６を注入口２６ａが熱融着等によって接合されていない状態で使用した場合でも、図８（ａ）に示すように注入口２６ａを上に向けた状態でセットすれば、内部から反応溶液がこぼれ出すおそれがない。
すなわち、サーマルサイクラー１ｆにおいては、注入口２６ａが接合されていない状態でも容器２６を使用可能な構造となっている。したがって、サーマルサイクラー１ｆは、反応溶液を加熱して、その温度を所定のパターンで変化させながら、注入口２６ａから所定の試薬等を容器２６の内部に適宜、注入することができるため、試験時の作業効率が格段に向上するという効果を有している。
また、サーマルサイクラー１ｆでは、容器２６の出し入れを上方から行う構造であるため、容器２の出し入れを横方向から行う構造のサーマルサイクラー１ａ〜１ｅとは異なり、周囲に他の機器があっても支障なく、当該作業を行うことができるというメリットがある。

【0046】

上述の各実施例では、容器２や容器２６をポリプロピレン製としているが、これに限定されるものではない。すなわち、容器２や容器２６は、ポリアミド製のフィルム等、ポリプロピレン以外の柔軟性を有するプラスチックによって成形されたものであっても良い。ただし、ＰＣＲ法では反応溶液を９５℃まで加熱する必要があることから、それ以上の耐熱温度が有するプラスチックを用いることが望ましい。
また、実施例６のサーマルサイクラー１ｆにおいて、金属板６，６の代わりにサーマルサイクラー１ｃの金属板１９，１９やサーマルサイクラー１ｄの金属板２０，２１やサーマルサイクラー１ｅの金属板２２，２３を用いることもできる。この場合、実施例３乃至実施例５において説明したサーマルサイクラー１ｃ〜１ｅの作用及び効果が同様に発揮される。ただし、金属板１９〜２１を用いる場合には、それらの内部に収まるように容器２６のサイズを図８（ａ）に示した状態よりも小さくする必要がある。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明のサーマルサイクラーは、ＰＣＲ法によってＤＮＡを増幅する場合に限らず、各種の試料を加熱して、その温度を所定のパターンで正確に変化させる必要がある場合に適用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１ａ〜１ｆ…サーマルサイクラー ２…容器 ２ａ…注入口 ３ａ…温度調節ユニット ４…連結部材 ４ａ…開口部 ４ｂ…ガイド穴 ４ｃ…ネジ挿通穴 ５…支持部材 ６…金属板 ６ａ…非当接面 ７…板状部材 ８…フィン ９…ヒートシンク ９ａ…ネジ穴 ９ｂ…凸状体 １０…冷却ファン １１…電流制御回路 １２…演算部 １３…電源部 １４…制御ユニット １５ａ，１５ｂ…ネジ １６…ワッシャ １７…保持板 １７ａ…保持部 １７ｂ…貫通穴 １７ｃ…ネジ挿通穴 １８…ネジ固定板 １８ａ…貫通穴 １８ｂ…ネジ穴 １９〜２５…金属板 １９ａ〜２１ａ…凹部 ２２ａ…凹状曲面部 ２３ａ…凸状曲面部 ２４ａ，２５ａ…受け部 ２６…容器 ２６ａ…注入口 ２７…スペーサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】