(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に並設され、マイクロプレートを載置し、該マイクロプレートの温調を行う複数の基台と、
前記複数の基台を１つの空間内に収容する収容室と、
該収容室の少なくとも一部を囲むように配設された通路と、
該通路内の流体を循環させる循環手段と、
前記流体を冷却する冷却手段とを備え、
前記複数の基台の各々には、マイクロプレートをその下方から加温する加温手段が設けられ、
該加温手段とは別に、前記複数の基台のうち、最上段に位置する基台の上方に、該基台に載置されたマイクロプレートをその上方から加温する他の加温手段が設けられ、これにより、各基台に載置されたマイクロプレートは、その上方および下方にそれぞれ位置する加温手段により加熱されることを特徴とするインキュベータ装置。
【請求項２】
前記通路は、前記収容室の外郭をなす内側ケーシングおよび外側ケーシングとで画成されている請求項１に記載のインキュベータ装置。
【請求項３】
前記冷却手段はペルチェ素子である請求項１または２に記載のインキュベータ装置。
【請求項４】
前記流体は空気である請求項１ないし３のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項５】
前記複数の基台の各々が独立して温調可能に構成された請求項１ないし４のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項６】
前記複数の基台の各々にマイクロプレートを冷却する冷却手段が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項７】
前記マイクロプレート付近の温度を検出する温度検出手段を備えた請求項１ないし６のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項８】
前記マイクロプレートの温度を制御する制御手段を有する請求項１ないし７のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項９】
前記マイクロプレートの温度を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記温度検出手段の検出値に基づいて前記マイクロプレートの温度を制御する請求項７に記載のインキュベータ装置。
【請求項１０】
前記マイクロプレートの温度を常温付近の温度に保温し得るよう構成された請求項１ないし９のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１１】
前記マイクロプレートの温度を体温付近の温度に保温し得るよう構成された請求項１ないし１０のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば培養装置に搭載されるインキュベータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物試料を用いた各種分析には、例えば９６個、３８４個などの多数個のウェル（穴）が形成されたマイクロプレートが用いられている。
【０００３】
また、分析に先立ち、マイクロプレートの各ウェル内に生物試料（微生物）を入れ、これを所定時間加温した状態で培養することが行なわれる。
【０００４】
このようなマイクロプレートの加温は、従来、平坦な加熱板の上にマイクロプレートを載置することにより行なわれている。また、複数のマイクロプレートの加温を行う場合には、このような加熱板を備えた棚板を上下に複数段並設した棚状のインキュベータ装置が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のインキュベータ装置を用いた場合、装置内部の空気の対流などの原因により、装置の上側の空気の温度と、装置の下側の空気の温度との間に温度差が生じ易く、このような空気の温度差から、棚板の場所によって加温のムラが生じる場合がある。
【０００６】
加温の際にこのような温度ムラが生じると、各ウェル内の生物試料に対し、等しい培養条件が与えられないこととなり、分析結果の信頼性に影響を及ぼす。
【０００７】
そのため、従来のインキュベータ装置を用いる場合には、一定時間毎に棚板の位置を人為的に変更するなどして、装置内の棚板の場所による加温のムラを防止する必要がある。
【０００８】
また、これまでのインキュベータ装置には、マイクロプレートを冷却する手段が設けられていなかったため、夏季など、気温が常温（２５℃）より高くなった場合に、室内や装置の内部も温度が上昇する。これにより、検体を常温で保温することができなかった。
【０００９】
本発明の目的は、装置内部の場所による温度のムラを抑制することができ、検体を適切な温度で保温することができるインキュベータ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
【００１１】
（１）  上下方向に並設され、マイクロプレートを載置し、該マイクロプレートの温調を行う複数の基台と、
前記複数の基台を１つの空間内に収容する収容室と、
該収容室の少なくとも一部を囲むように配設された通路と、
該通路内の流体を循環させる循環手段と、
前記流体を冷却する冷却手段とを備え、
前記複数の基台の各々には、マイクロプレートをその下方から加温する加温手段が設けられ、
該加温手段とは別に、前記複数の基台のうち、最上段に位置する基台の上方に、該基台に載置されたマイクロプレートをその上方から加温する他の加温手段が設けられ、これにより、各基台に載置されたマイクロプレートは、その上方および下方にそれぞれ位置する加温手段により加熱されることを特徴とするインキュベータ装置。
【００１２】
（２）  前記通路は、前記収容室の外郭をなす内側ケーシングおよび外側ケーシングとで画成されている上記（１）に記載のインキュベータ装置。
【００１３】
（３）  前記冷却手段はペルチェ素子である上記（１）または（２）に記載のインキュベータ装置。
【００１４】
（４）  前記流体は空気である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００１５】
（５）  前記複数の基台の各々が独立して温調可能に構成された上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００１６】
（６）  前記複数の基台の各々にマイクロプレートを冷却する冷却手段が設けられている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００１７】
（７）  前記マイクロプレート付近の温度を検出する温度検出手段を備えた上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００１８】
（８）  前記マイクロプレートの温度を制御する制御手段を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００１９】
（９）  前記マイクロプレートの温度を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記温度検出手段の検出値に基づいて前記マイクロプレートの温度を制御する上記（７）に記載のインキュベータ装置。
【００２０】
（１０）  前記マイクロプレートの温度を常温付近の温度に保温し得るよう構成された上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００２１】
（１１）  前記マイクロプレートの温度を体温付近の温度に保温し得るよう構成された上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインキュベータ装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明のインキュベータ装置の実施形態を示す断面側面図である。図１は、本発明のインキュベータ装置のヒーターおよびペルチェ素子の制御機構の構成を示すブロック図である。以下の説明では、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００２７】
図１に示すインキュベータ装置１は、マイクロプレート８を載置して加温する複数の基台（基部）２ａないし２ｅと、基台２ａないし２ｅを収容する収容室３と、収容室３の外郭をなすケーシング４を備えている。
【００２８】
ここで、インキュベータ装置１の構成を説明する前に、まずマイクロプレート８の構成について説明する。
【００２９】
マイクロプレート（試料収納容器）８は、多数のウェル（穴）８１と、その外周に形成された脚部８２とを有し、これらが樹脂材料により一体的に形成された構成となっている。
【００３０】
ウェル８１は、例えば１２行×８列、２４行×１６列のように行列状に配置されている。各ウェル８１の内部には、検体、例えば生物試料が入れられる。
【００３１】
脚部８２は、マイクロプレート８の全周を囲むように形成された壁状部材で構成されている。マイクロプレート８は、この脚部８２の下端が基台２ａないし２ｅの上面（載置面）２１に当接することにより載置される。
【００３２】
また、マイクロプレート８は、当該マイクロプレート８の上下に位置する基台２ａないし２ｅからの熱により加温される。
【００３３】
以下、インキュベータ装置１の各部の構成について説明する。
基台２ａないし２ｅは、図１に示すように、板状またはブロック状をなしており、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、銅またはこれらを含む合金等の各種金属材料で構成されている。
【００３４】
基台２ａないし２ｅの内部には、図示しない通電手段の通電により作動するヒーター（熱源）２２が設置されている。ヒーター２２の種類は、特に限定されず、例えば、棒状ヒーター、電熱線、セラミックヒーター、ラバーヒーター等が挙げられる。また、基台２ａないし２ｅの各々に設けられたヒーター２２は、それぞれ独立して加熱可能に構成されており、それにより各基台毎にマイクロプレート８の温調を行い得るようになっている。
【００３５】
なお、このようなヒーターは、基台２ａないし２ｅの内部に設置されている場合に限らず、基台２ａないし２ｅの外部に接合されていてもよい。
【００３６】
また、基台２ａないし２ｅには、基台２ｂないし２ｅに載置されたマイクロプレート８の温度を的確に管理するため、温度センサーなどの温度検出手段（温度検出装置）７１ａないし７１ｅが設けられている。なお、温度検出手段７１ａないし７１ｅを取り付ける位置については、特に限定されないが、マイクロプレート８の温度を的確に測定するため、マイクロプレート８の近傍に設けることが好ましい。
【００３７】
また、各基台２ａないし２ｅの温度の制御を迅速、適正に行う必要がある場合には、基台２ａないし２ｅの温度調整手段（温度制御手段）として、このヒーター２２の他に、例えばペルチェ素子などの冷却手段を設置することができる。この冷却手段は、基台２ａないし２ｅの上面、内部、下面のいずれかに設けることができる。なお、ペルチェ素子６ａおよび６ｂの構成については後に詳述する。
【００３８】
これらの基台２ａないし２ｅは、図１に示すように、上下方向に複数並設され、収容室３に収容される。
【００３９】
また、これらの基台２ａないし２ｅのうち、最上段に位置する基台２ａは、収容室３の最上部に載置されるマイクロプレート８ａの上側の温度を加温する加温手段としての機能を有するものの、下方に位置する基台２ｂないし２ｅのようにマイクロプレート８を載置する台としての機能は有していない。
【００４０】
この構成により、本発明のインキュベータ装置１においては、収容室３に収容された全てのマイクロプレート８が、均一な条件で加熱される。すなわち、各マイクロプレート８が、いずれもその上下に位置する一対の基台のヒーター２２から加熱されることとなる。
【００４１】
なお、基台２ｂないし２ｅに対し、上述した温度検出装置や冷却手段を設ける場合には、この最上段に位置する基台２ａにも同一のものを設けることが好ましい。
【００４２】
ケーシング４は、主に内側ケーシング４１と外側ケーシング４２とから構成される。
【００４３】
内側ケーシング４１は、収容室３の外郭をなしている。内側ケーシング４１の内側の壁面には、前記基台２ａないし２ｅの縁部を支持する突部（図示せず）が設けられている。この突部の支持により基台２ａないし２ｅが図示のように等間隔に配設される。
【００４４】
外側ケーシング４２は、内側ケーシング４１の外側に設けられている。外側ケーシング４２には、冷却手段としてペルチェ素子６ａ、６ｂが設けられている。
なお、ペルチェ素子６ａ、６ｂの構成および機能については後に詳述する。また、本実施形態においては、流体５の冷却手段としてペルチェ素子を用いているが、他の冷却手段を用いることも可能である。
【００４５】
内側ケーシング４１と外側ケーシング４２の間には、内側ケーシング４１の外周面に沿ってループ（循環路）をなすように通路（ダクト）４３が配設されている。この通路４３には、流体５が充填されている。流体５の種類は、特に限定されず、例えば、空気などの各種気体や、水などの各種液体などが挙げられる。
【００４６】
また、通路４３には、当該通路４３に充填された流体５を循環させる循環手段として機能するファン（送風手段）４４が設けられている。このファン４４の駆動により、流体（気体）５が通路４３内を循環して攪拌され、均一な温度に保持される。
【００４７】
なお、本実施形態においては、図示のようにケーシング４の上部に２つ、ケーシング４の下部に１つのファン４４を配設しているが、ファン４４の配置は、この構成に限らない。
【００４８】
また、流体５が液体の場合、ファン４４に代わり、例えばポンプ等の送液手段が用いられる。
【００４９】
ペルチェ素子６ａ、６ｂは、通路４３の外側ケーシング４２側に設けられている。ペルチェ素子６ａ、６ｂは、通路４３内に充填された流体５を冷却する機能を有している。
【００５０】
すなわち、ペルチェ素子６ａ、６ｂは、一方の面側に発熱部（加熱部）６１、他方の面側に吸熱部（冷却部）６２を有しており、図示しない通電手段の通電により、発熱部６１が発熱するとともに、吸熱部６２で吸熱され冷却される。
【００５１】
本実施形態では、図１に示すように、外側ケーシング４２に、このようなペルチェ素子６ａ、６ｂをその吸熱部６２が内側ケーシング４１側（流体５側）に位置するように設置する。
【００５２】
本発明では、冷却手段は、ペルチェ素子に限定されないが、ペルチェ素子は、小型で、応答性に優れているので、好ましい。
【００５３】
上述したヒーター２２ａないし２２ｅ、ペルチェ素子６ａ、６ｂ、および温度検出手段７１ａないし７１ｅは、図２に示すように、制御手段７２と電気的に接続され、該制御手段７２によって制御される。ヒーター２２ａないし２２ｅと、ペルチェ素子６ａ、６ｂとは、リレー７３を介して制御手段７２に接続されており、一方がオンとなった場合に他方がオフとなるように設定されている。これにより、ヒーター２２ａないし２２ｅおよびペルチェ素子６ａおよび６ｂの両方が同時に通電されることによるエネルギーのロスを防止できる。
【００５４】
以下、各種条件におけるヒーター２２ａないし２２ｅ、ペルチェ素子６ａ、６ｂ、および温度検出手段７１ａないし７１ｅの動作について説明する。
【００５５】
[条件１]  温度検出手段７１ａないし７１ｅのうちのいずれか一つ、例えば温度検出手段７１ｄのみが設定温度（例えば常温や体温程度の温度域）の上限値より高い温度を検出した場合、制御手段７２は、温度検出手段７１ｄの位置する基台２ｄに設けられたヒーター２２ｄによる加温を停止する。逆に、温度検出手段７１ｄのみが設定温度の下限値より低い温度を検出した場合、制御手段７２は、温度検出手段７１ｄの位置する基台２ｄに設けられたヒーター２２ｄを作動し加温を行う。他の温度検出手段に対しても同様である。
【００５６】
[条件２]  温度検出手段７１ａないし７１ｅのうちの所定数、例えば半数より多くが設定温度の上限値より高い温度を検出した場合、制御手段７２は、ペルチェ素子６ａおよび６ｂによる冷却を開始する。このとき、ヒーター２２ａないし２２ｅは、リレー７３により通電を遮断され、作動が停止する。
【００５７】
[条件３]  温度検出手段７１ａないし７１ｅのうちの所定数、例えば半数より多くが設定温度の下限値より低い温度を検出した場合、制御手段７２は、ヒーター２２ａないし２２ｅによる加温を開始する。このとき、ペルチェ素子６ａおよび６ｂは、リレー７３により通電を遮断され、作動が停止する。
【００５８】
本実施形態のインキュベータ装置１は、上述したように、ヒーター２２により加温を行うだけでなく、ペルチェ素子等の冷却手段により流体５や基台２ａないし２ｅの冷却を行うことにより、各マイクロプレートの温度調節を迅速に行うことができる。
【００５９】
また、本実施形態のインキュベータ装置１は、ペルチェ素子等を備えていることから、周囲が例えば２５℃より高温となるような装置の内部や室内などの環境下においても、各マイクロプレートを常温（約２５℃）やそれ以下の温度で保管することができる。
【００６０】
また、本実施形態のインキュベータ装置１は、各マイクロプレートを保持する温度は、常温に限らず、例えば体温（３７℃）付近の温度に保持するように設定することもできる。
【００６１】
また、このような設定温度は、一定でも、経時的に変化してもよい。後者の場合、制御手段に設定温度に関する情報が予め記憶（プログラム）されているのが好ましい。なお、設定温度は、自動的に変更される場合に限らず、手動で変更することもできる。設定温度の設定や変更は、インキュベータ装置１に設置または接続された操作部、あるいはインキュベータ装置１に接続された（アクセス可能な）パソコン等のコンピュータにより行うことができる。
【００６２】
本発明における温度制御の方式は、特に限定されず、例えばオープン制御でも、フィードバック制御でもよいが、後者の方がより正確な温度管理ができるので好ましい。特に、温度検出手段により検出された検出結果に基づいて前述のような加温手段および／または冷却手段の作動を制御することが好ましい。
【００６３】
以上、本発明のインキュベータ装置を図示の各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、インキュベータ装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成のものが付加されていてもよい。例えば、各基台に、冷却用のペルチェ素子（個別冷却手段）が設置され、基台ごとに独立して冷却し得るように構成されていてもよい。この構成における各ペルチェ素子（個別冷却手段）も、制御手段７２により前記と同様に制御されるのが好ましい。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、装置内のマイクロプレートの温度調節を迅速、適正に行うことができ、各マイクロプレートの温度分布を均一にすることができる。
【００６５】
また、マイクロプレートを常温付近の温度に管理する場合、例えば夏季のような周囲の温度が常温より高温となるような環境下においても、マイクロプレートを常温で保温することができる。
【００６６】
また、マイクロプレートを体温（３７℃）付近の温度に管理する場合でも、同様に、外気の温度に係らず、マイクロプレートを体温付近の温度に保温することができる。
【００６７】
また、各基台を独立して加温可能に構成した場合には、各基台ごとの温度分布のムラを迅速、適正に調節することができる。
【００６８】
また、各基台に冷却手段を設けた場合には、より迅速、適正な温度調節が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインキュベータ装置の実施形態を示す断面側面図である。
【図２】本発明のインキュベータ装置のヒーターおよびペルチェ素子の制御機構の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１        インキュベータ装置
２ａ      基台（最上部）
２ｂ〜２ｅ      基台
２１      上面
２２ａ〜２２ｄ      ヒーター
３        収容室
４        ケーシング
４１      内側ケーシング
４２      外側ケーシング
４３      通路
４４      ファン
５        流体
６ａ、６ｂ        ペルチェ素子
６１      発熱部（加熱部）
６２      吸熱部（冷却部）
７１ａ〜７１ｅ      温度検出手段
７２      制御手段
７３      リレー
８        マイクロプレート
８ａ      マイクロプレート（最上段）
８１      ウェル
８２      脚部
【図１】
0003712990.tif 000002
【図２】
0003712990.tif 000003