(57)【要約】【課題】  試料が充填された容器が迅速かつ精密に温度調節されるとともに、機器の大型化を招かない遺伝子検査用温度調節装置を提供する。【解決手段】  サンプル容器２０は、板厚方向の両側から温度調節部３１および温度調節部４１に挟まれ、温度調節部３１および温度調節部４１と面接触する。これにより、サンプル容器２０と温度調節部３１および温度調節部４１との接触面積は拡大する。温度調節部３１と温度調節部４１とはヒートシンク３４、４４側ほど間隔が狭くなっている。そのため、試料が充填されているサンプル容器２０は、迅速かつ精密に温度調節部３１および温度調節部４１の温度と均一になる。温度調節部３１、４１はそれぞれ素子部３２、４２によって加熱、冷却される。これにより、サンプル容器２０は、機器の大型化を招くことなく迅速かつ精密に温度調節される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の遺伝子検査用のサンプル容器を板厚方向の両側から挟み込む二つの温度調節部と、
前記温度調節部をそれぞれ加熱または冷却する素子部とを備え、
前記二つの温度調節部の間隔は、前記サンプル容器の挿入方向の前方ほど小さいことを特徴とする遺伝子検査用温度調節装置。
【請求項２】
一方の温度調節部および素子部を有する第一温度調節ユニットと、
他方の温度調節部および素子部を有する第二温度調節ユニットと、
前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとの間に設置され、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとを接続する接着層部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の遺伝子検査用温度調節装置。
【請求項３】
一方の温度調節部および素子部を有する第一温度調節ユニットと、
他方の温度調節部および素子部を有する第二温度調節ユニットと、
前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとの間に設置され、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとを接続し、互いに接近する方向に力を加える弾性部材と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の遺伝子検査用温度調節装置。
【請求項４】
前記第一温度調節ユニットおよび前記第二温度調節ユニットからそれぞれ伸びるヒートシンクと、
前記ヒートシンクを冷却するファンとをさらに備え、
前記ヒートシンクおよび前記ファンは、前記第一温度調節ユニットおよび前記第二温度調節ユニットの少なくともいずれかと一体に組み付けられていることを特徴とする請求項２または３記載の遺伝子検査用温度調節装置。
【請求項５】
前記素子部は、前記温度調節部を加熱および冷却するペルチェ素子を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の遺伝子検査用温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子の検査において遺伝子増幅のための温度調節に用いられる遺伝子検査用温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遺伝子の検査のために、微量の遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaciton）を用いて増幅することが知られている。ＰＣＲを利用する場合、所定のサイクルで精密な温度調節が要求される。そのため、遺伝子増幅のために用いる専用の温度調節装置が提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている加熱冷却装置は、発熱体と冷却体とを備えている。遺伝子を含む試料が充填された容器は、冷却体の凹部に収容されている。特許文献２に開示されているＤＮＡ増幅装置では、外部から反応管をＰＣＲを実施するための至適温度に調節している。遺伝子を含む液体の試料は、この反応管の内部を移動することにより、ＰＣＲのための至適温度に調節される。特許文献３に開示されている増幅装置では、遺伝子を含む試料をヒータで加熱するとともに、冷媒により冷却している。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１６８４５９号公報
【特許文献２】特開平０６−０３０７７６号公報
【特許文献３】特開平０７−３２２８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている加熱冷却装置の場合、遺伝子を含む試料が充填された容器のうち発熱体に接触するのは、底部の一部のみにすぎない。そのため、試料の容器と発熱体との接触が不十分となり、試料の迅速な加熱は困難である。また、冷却体であるペルチェ素子と試料の容器との間にはヒータが設置されている。そのため、冷却時には、ヒータが熱抵抗となり、温度の制御性および迅速な冷却が困難である。
【０００６】
特許文献２に開示されているＤＮＡ増幅装置の場合、液体の試料が移動する反応管は外部から加熱される。そのため、ＤＮＡ増幅装置の外部に冷却装置を設置する必要があり、装置の体格の大型化を招く。また、液体の試料は反応管の内部を移動する。そのため、比較的大量の遺伝子の増幅には適しているものの、少量の遺伝子の増幅は困難である。
【０００７】
特許文献３に開示されている増幅装置の場合、特許文献１に開示されている加熱冷却装置と同様に試料が充填された容器は一部のみがヒータまたは冷媒と接触する。そのため、試料の迅速な加熱または冷却は困難である。また、特許文献３に開示されている増幅装置の場合、試料の冷却には冷媒が用いられている。そのため、冷媒を冷却するための装置が必要となり、体格の大型化を招く。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、試料が充填された容器が迅速かつ精密に温度調節されるとともに、機器の大型化を招かない遺伝子検査用温度調節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の遺伝子検査用温度調節装置によると、板状のサンプル容器を板厚方向の両側から挟み込む二つの温度調節部と、前記温度調節部をそれぞれ加熱または冷却する素子部とを備え、前記二つの温度調節部の間隔は、前記サンプル容器の挿入方向の前方ほど小さいことを特徴とする。
二つの温度調節部は、板状のサンプル容器を板厚方向の両側から挟み込んでいる。そのため、サンプル容器と温度調節部とは二面で接触し、互いの接触面積は拡大する。また、二つの温度調節部は、サンプル容器の挿入方向前方ほど間隔が小さくなっている。そのため、二つの温度調節部にサンプル容器を挟み込むと、サンプル容器は両側から二つの温度調節部に挟み付けられる。これにより、サンプル容器は、二つの温度調節部に緊密に接触する。その結果、温度調節部の熱は、サンプル容器へ迅速に伝達される。さらに、サンプル容器を二つの温度調節部で挟み込むことにより、サンプル容器の内部の温度勾配は小さくなる。これにより、試料が充填されている容器は、迅速かつ精密に温度調節部の温度と均一になる。したがって、試料が充填された容器を迅速かつ精密に温度調節することができる。また、二つの温度調節部は、それぞれ素子部により加熱または冷却される。そのため、例えば外部に温度を調整するための加熱部を設置する必要はない。したがって、機器の体格を小型化することができる。
【００１０】
（２）また、本発明の遺伝子検査用温度調節装置によると、一方の温度調節部および素子部を有する第一温度調節ユニットと、他方の温度調節部および素子部を有する第二温度調節ユニットと、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとの間に設置され、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとを接続する接着層部と、を備える。
二つの温度調節部は、それぞれ第一温度調節ユニットまたは第二温度調節ユニットに設置されている。第一温度調節ユニットと第二温度調節ユニットとの間には、接着層部が設置されている。二つの温度調節ユニットにそれぞれ温度調節部を設置することにより、一方の温度調節部を有する第一温度調節ユニットと、他方の温度調節部を有する第二温度調節ユニットとは、例えばダミーのサンプル容器を挟み込んだ状態で接着層部に充填された接着剤により接着される。これにより、第一温度調節ユニットの温度調節部と第二温度調節ユニットの温度調節部とは、サンプル容器を強固に挟み込んだ状態で組み付けられる。その結果、第一温度調節ユニットの温度調節部および第二温度調節ユニットの温度調節部は、サンプル容器との位置関係が精密に調整される。したがって、サンプル容器の温度を迅速かつ精密に調節することができる。本発明では、接着層部を構成する接着剤として、例えばエポキシ樹脂などからなる樹脂系の接着剤、および銀ろうやはんだなどの金属系の接着剤を適用することができる。
【００１１】
（３）さらに、本発明の遺伝子検査用温度調節装置によると、一方の温度調節部および素子部を有する第一温度調節ユニットと、他方の温度調節部および素子部を有する第二温度調節ユニットと、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとの間に設置され、前記第一温度調節ユニットと前記第二温度調節ユニットとを接続し、互いに接近する方向に力を加える弾性部材と、を備える。
二つの温度調節部は、それぞれ第一温度調節ユニットまたは第二温度調節ユニットに設置されている。第一温度調節ユニットと第二温度調節ユニットとの間には、弾性部材が設置されている。二つの温度調節ユニットにそれぞれ温度調節部を設置することにより、一方の温度調節部を有する第一温度調節ユニットと、他方の温度調節部を有する第二温度調節ユニットとは、弾性部材により互いに接近する方向へ力が加えられる。そのため、サンプル容器は、第一温度調節ユニットの温度調節部と第二温度調節ユニットの温度調節部との間に弾性部材の弾性力により挟み付けられる。その結果、サンプル容器は、第一温度調節ユニットおよび第二温度調節ユニットの温度調節部に緊密に接触する。したがって、サンプル容器の温度を迅速かつ精密に調節することができる。本発明では、弾性部材として、例えばコイルばねや板ばね、または液体または気体のダンパなどを適用することができる。
【００１２】
（４）さらに、本発明の遺伝子検査用温度調節装置によると、前記第一温度調節ユニットおよび前記第二温度調節ユニットからそれぞれ伸びるヒートシンクと、前記ヒートシンクを冷却するファンとをさらに備え、前記ヒートシンクおよび前記ファンは、前記第一温度調節ユニットおよび前記第二温度調節ユニットと一体に組み付けられている。
これにより、一つのモジュールに、第一温度調節ユニット、第二調節ユニット、ヒートシンクおよびファンが一体に組み付けられる。したがって、例えば外部に温度を調節する装置などを必要とせず、構造の簡略化および体格の小型化を図ることができる。
【００１３】
（５）さらに、本発明の遺伝子検査用温度調節装置によると、前記素子部は、前記温度調節部を加熱および冷却するペルチェ素子を有する。
ペルチェ素子は、小型であるとともに精密な加熱または冷却が可能である。したがって、簡単な構造で迅速かつ精密にサンプル容器を加熱または冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による遺伝子検査用温度調節装置を図１に示す。図１は、第１実施例による遺伝子検査用温度調節装置１０の概略図を示している。遺伝子検査用温度調節装置１０は、試料が充填されたサンプル容器２０を所定の温度サイクルで加熱または冷却する。サンプル容器２０には、ＰＣＲ法を用いて複製および増幅する遺伝子を含む試料が充填されている。
【００１５】
遺伝子検査用温度調節装置１０は、第一温度調節ユニット３０、第二温度調節ユニット４０およびファン１１を備えている。第一温度調節ユニット３０は、温度調節部３１、素子部３２、放熱部３３およびヒートシンク３４を有している。温度調節部３１および素子部３２は、放熱部３３の内側に設置されている。放熱部３３は、内側の端面が中心軸に対し傾斜して形成されている。すなわち、放熱部３３は、内側に傾斜面３３ａを有している。温度調節部３１および素子部３２は、放熱部３３のこの傾斜した傾斜面３３ａと概ね平行に設置されている。これにより、温度調節部３１は、第二温度調節ユニット４０側の端面３１ａが傾斜面３３ａと概ね平行に傾斜している。
【００１６】
第二温度調節ユニット４０は、温度調節部４１、素子部４２、放熱部４３およびヒートシンク４４を有している。温度調節部４１および素子部４２は、放熱部４３の内側に設置されている。放熱部４３は、内側の端面が中心軸と概ね平行に形成されている。すなわち、放熱部４３は、内側に中心軸と概ね平行な内壁面４３ａを有している。温度調節部４１および素子部４２は、放熱部４３の内壁面４３ａと概ね平行に設置されている。これにより、温度調節部４１は、第一温度調節ユニット３０側の端面４１ａが内壁面４３ａと概ね平行となっている。なお、内壁面４３ａは中心軸に対し傾斜していてもよい。
【００１７】
第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１および第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１は、いずれも例えば銅板などの熱伝導率の大きな材料から形成されている。温度調節部３１および温度調節部４１は、いずれも板状に形成されている。温度調節部３１は、一方の端面が素子部３２と接続している。また、温度調節部４１は、一方の端面が素子部４２と接続している。
【００１８】
第一温度調節ユニット３０の素子部３２および第二温度調節ユニット４０の素子部４２は、いずれもペルチェ素子を有している。素子部３２は、一方の端面が温度調節部３１に接続し、他方の端面が放熱部３３に接続している。同様に、素子部４２は、一方の端面が温度調節部４１に接続し、他方の端面が放熱部４３に接続している。素子部３２と放熱部３３との間、素子部３２と温度調節部３１との間、素子部４２と放熱部４３との間、および素子部４２と温度調節部４１との間は、例えば接着剤などにより接着されている。このとき、例えばシリコーン樹脂などの熱伝導率の大きな樹脂からなる接着剤を用いることが望ましい。また、接着剤として、例えばエポキシ樹脂などの弾性接着剤、反応形アクリルなどの反応形樹脂系接着剤、α−シアノアクリレートなどの瞬間接着剤、ＳＢＳ、ＣＲ、ＮＢＲなどのゴム系溶剤形接着剤、またはＥＶＡ、オレフィン、合成ゴムなどのホットメルト系接着剤などを適用することができる。さらに、樹脂からなる接着剤に限らず、例えば銅ろう、銀ろうまたははんだなど、金属のろう材によってこれらを接続してもよい。
【００１９】
本実施例では、素子部３２および素子部４２は、それぞれペルチェ素子を有している。これにより、温度調節部３１および温度調節部４１を加熱するとき、素子部３２および素子部４２のペルチェ素子が通電される。一方、温度調節部３１および温度調節部４１を冷却するとき、または温度を一定に維持するとき、素子部３２および素子部４２のペルチェ素子の通電を遮断、または逆向きに通電される。これらの通電は、後述する制御部により制御される。
【００２０】
温度調節部３１には温度センサ３５が設置されている。同様に、温度調節部４１には温度センサ４５が設置されている。温度センサ３５および温度センサ４５は、それぞれ温度調節部３１または温度調節部４１に接触または内蔵して設置されている。素子部３２、素子部４２、温度センサ３５および温度センサ４５は、いずれも制御部１２に接続されている。制御部１２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭから構成されるマイクロコンピュータである。制御部１２は、温度センサ３５で検出された温度調節部３１の温度および温度センサ４５で検出された温度調節部４１の温度に基づいて、電源１３から素子部３２および素子部４２へ供給する電力を制御する。また、制御部１２は、ＲＯＭに記録されているプログラムにしたがって所定の温度サイクルを実行する。
【００２１】
放熱部３３および放熱部４３は、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率の大きな金属で形成されている。放熱部３３および放熱部４３は、素子部３２および素子部４２で不要となった熱を放熱する。また、放熱部３３にはヒートシンク３４が接続し、放熱部４３にはヒートシンク４４が接続している。これにより、素子部３２および素子部４２からの排熱は、放熱部３３、放熱部４３、ヒートシンク３４およびヒートシンク４４から放熱される。本実施例では、ヒートシンク３４、４４の放熱部３３、４３と反対側の端部にファン１１が設置されている。ファン１１は、ヒートシンク３４およびヒートシンク４４側へ送風する。これにより、ファン１１は、素子部３２および素子部４２からの排熱をさらに促進する。なお、ファン１１は、ヒートシンク３４およびヒートシンク４４側から外側へ送風する構成としてもよい。放熱部３３とヒートシンク３４、および放熱部４３とヒートシンク４４との間は、例えばシリコーン樹脂などの樹脂系の接着剤または例えば銀ろうやはんだなどの金属系のろう材により接続されている。これにより、放熱部３３および放熱部４３からヒートシンク３４およびヒートシンク４４へは、円滑に排熱が伝達される。
【００２２】
第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とは、接着層部５０により接続している。接着層部５０は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂系の接着剤、または例えば銀ろう、銅ろうあるいははんだなどの金属系のろう材から形成されている。これにより、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とは、一体に接続される。また、接着剤として、例えばエポキシ樹脂などの弾性接着剤、反応形アクリルなどの反応形樹脂系接着剤、α−シアノアクリレートなどの瞬間接着剤、ＳＢＳ、ＣＲ、ＮＢＲなどのゴム系溶剤形接着剤、またはＥＶＡ、オレフィン、合成ゴムなどのホットメルト系接着剤などを適用することができる。
【００２３】
第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とを接着層部５０を介して接着したとき、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１と第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１とは互いに対向して配置される。第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１は中心軸に対し傾斜しているのに対し、第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１は中心軸と概ね平行である。そのため、互いに対向する温度調節部３１と温度調節部４１とは、ヒートシンク３４、４４とは反対側すなわち図１の下方ほど間隔が広く、ヒートシンク３４、４４側すなわち図１の上方ほど間隔が狭くなっている。
【００２４】
本実施例では、サンプル容器２０は断面が台形状である。すなわち、サンプル容器２０は、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１側が放熱部３３の傾斜面３３ａと概ね平行に傾斜している。これに対し、サンプル容器２０は、第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１側が放熱部４３の内壁面４３ａと概ね平行に形成されている。これにより、サンプル容器２０は、第一温度調節ユニット３０側に傾斜面２１を有し、第二温度調節ユニット４０側に壁面２２を有している。これにより、対向する温度調節部３１と温度調節部４１との間に形成される空間の形状と、サンプル容器２０の形状とは対応している。そのため、サンプル容器２０は、ヒートシンク３４、４４とは反対側すなわち図１の下方から遺伝子検査用温度調節装置１０に挿入することができる。
【００２５】
サンプル容器２０は、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）あるいはポリプロピレン樹脂などから形成されている。これらの樹脂は、熱膨張率が４×１０-5Ｋ-1以上である。サンプル容器２０に熱膨張率の大きな樹脂を用いることにより、加熱によりサンプル容器２０が膨張し、サンプル容器２０と温度調節部３１および温度調節部４１との密着度が向上する。これにより、サンプル容器２０は、温度調節部３１および温度調節部４１により迅速に加熱または冷却される。
【００２６】
対向する温度調節部３１と温度調節部４１とが形成する空間は、ヒートシンク３４、４４側すなわち図１の上方ほど間隔が狭くなっている。これにより、温度調節部３１と温度調節部４１との間にサンプル容器２０を挿入するとき、サンプル容器２０の挿入方向の前方ほど温度調節部３１と温度調節部４１との間隔は小さくなっている。そのため、サンプル容器２０は、図１の上方へ挿入することにより、温度調節部３１と温度調節部４１との間に挟み込まれるとともに、温度調節部３１と温度調節部４１との間に嵌合する。その結果、サンプル容器２０は、温度調節部３１と温度調節部４１との間に保持され、落下することがない。なお、サンプル容器２０は図１の下方において例えば他の部材などにより支持する構成としてもよい。
【００２７】
対向する温度調節部３１と温度調節部４１との間にサンプル容器２０を挿入したとき、温度調節部３１の端面３１ａとサンプル容器２０の傾斜面２１とは面接触し、温度調節部４１の端面４１ａとサンプル容器２０の壁面２２とは面接触する。その結果、サンプル容器２０は、板厚方向の両側から温度調節部３１および温度調節部４１に挟み込まれるとともに、温度調節部３１および温度調節部４１との接触面積は拡大する。
【００２８】
次に、上記の構成の遺伝子検査用温度調節装置１０の組み付けについて図２に基づいて説明する。図２は、第１実施例による遺伝子検査用温度調節装置１０の製造手順を示す概略図である。
図２（Ａ）に示すように、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０は別体に組み付けられる。放熱部３３に温度調節部３１、素子部３２およびヒートシンク３４を取り付けることにより、第一温度調節ユニット３０が組み付けられる。同様に、放熱部４３に素子部４２、温度調節部４１およびヒートシンク４４を取り付けることにより、第二温度調節ユニット４０が組み付けられる。
【００２９】
別体の第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とは、図２（Ｂ）に示すように温度調節部３１と温度調節部４１との間にサンプル容器２０またはサンプル容器２０のダミー２５を挟み込んで一体に組み付けられる。サンプル容器２０のダミー２５は、サンプル容器２０と形状が同一である。ダミー２５と温度調節部３１および温度調節部４１とが接することにより、温度調節部３１および温度調節部４１の位置、すなわち温度調節部３１と温度調節部４１との間隔はダミー２５に応じて一定に決定される。これにより、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０の位置が決定される。
【００３０】
第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０の位置が決定されると、図２（Ｃ）に示すように第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０との間に、接着層部５０を形成する接着剤またはろう材が充填される。これにより、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とは、サンプル容器２０に対応した適正な間隔を維持しつつ接続される。
【００３１】
最後に、図２（Ｄ）に示すように温度調節部３１と温度調節部４１との間に挟み込まれているサンプル容器２０のダミー２５は取り外される。その後、ヒートシンク３４およびヒートシンク４４の上方すなわち放熱部３３および放熱部４３と反対側にファン１１が設置される。上記の手順により、遺伝子検査用温度調節装置１０が組み付けられる。
【００３２】
上記のように別体の第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とを接着層部５０で接続することにより、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１および第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１の寸法公差は第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０との間に充填される接着層部５０により吸収される。そのため、サンプル容器２０を挿入したとき、温度調節部３１および温度調節部４１はサンプル容器２０と緊密に接触する。したがって、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０の寸法の公差に関わらず、温度調節部３１および温度調節部４１の位置はサンプル容器２０にあわせて一定に維持することができる。
【００３３】
次に、上記の構成の遺伝子検査用温度調節装置１０の作動について説明する。
検査対象となる遺伝子を含む試料はサンプル容器２０に充填される。試料が充填されたサンプル容器２０は、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１と第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１との間に挿入される。サンプル容器２０が設置されると、制御部１２は素子部３２および素子部４２に通電し、温度調節部３１および温度調節部４１を加熱する。これにより、温度調節部３１と温度調節部４１との間に設置されたサンプル容器２０は加熱される。サンプル容器２０に充填された室温の試料は、短時間で約９５℃まで加熱される。制御部１２は、素子部３２および素子部４２への通電を断続することにより、加熱されたサンプル容器２０を約９５℃で一定時間維持する。サンプル容器２０の試料を約９５℃に維持することにより、試料に含まれる遺伝子は熱変性する。
【００３４】
サンプル容器２０を９５℃で一定時間維持した後、サンプル容器２０は約５５℃に冷却される。このときも、制御部１２は、素子部３２および素子部４２のペルチェ素子に通電しているものの、加熱時の通電状態に対して通電の断続または通電方向の制御を行う。これにより、温度調節部３１および温度調節部４１は冷却されるとともに、それにともなってサンプル容器２０の試料も冷却される。サンプル容器２０の試料を冷却することにより、熱変性した遺伝子はプライマーのアニーリングが行われる。９５℃から５５℃に冷却されたサンプル容器２０は、５５℃で一定時間維持された後、ＤＮＡポリメラーゼの作用により相補鎖の複製を行うために７２℃に加熱される。制御部１２は、素子部３２および素子部４２への通電を断続することにより、加熱されたサンプル容器２０を約７２℃で一定時間維持する。
【００３５】
サンプル容器２０を約７２℃で一定時間維持すると、サンプル容器２０は再び約９５℃まで加熱される。このように、サンプル容器２０の試料を約９５℃と約５５℃との間で繰り返し加熱または冷却することにより、試料に含まれる遺伝子は熱変性と相補鎖の合成とが繰り返される。その結果、試料に含まれる検査用の遺伝子は、大量に複製および増幅される。
【００３６】
制御部１２は、ＲＯＭに記録されているプログラムにしたがって温度調節部３１および温度調節部４１の温度を所定のサイクルで上昇または下降させる。そして、制御部１２は、温度調節部３１および温度調節部４１の温度を所定の期間一定に維持する。制御部１２は、温度調節部３１および温度調節部４１を加熱するとき、素子部３２および素子部４２のペルチェ素子に通電する。一方、制御部１２は、温度調節部３１および温度調節部４１を冷却するとき、素子部３２および素子部４２のペルチェ素子に加熱の場合と逆方向へ通電する。
【００３７】
第１実施例では、サンプル容器２０は板厚方向の両側に配置される温度調節部３１および温度調節部４１によって加熱または冷却される。また、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とを接着層部５０で接続することにより、温度調節部３１および温度調節部４１はサンプル容器２０と緊密に接触する。さらに、温度調節部３１および温度調節部４１は、素子部３２または素子部４２により別部材が介在することなく直接加熱または冷却される。そのため、図３に示すようにサンプル容器２０は迅速かつ精密に温度調節部３１および温度調節部４１と均一な温度となる。図３は、第１実施例によるサンプル容器２０の温度変化を示す模式図である。図３の場合、サンプル容器２０には、試料として水が充填されている。第１実施例では、サンプル容器２０を温度調節部３１および温度調節部４１によって加熱または冷却することにより、サンプル容器２０は迅速に所定の温度に到達する。また、サンプル容器２０は、温度調節部３１および温度調節部４１と緊密に接触することにより、均一に加熱または冷却される。そのため、サンプル容器２０は、温度調節部３１および温度調節部４１とほぼ均一な温度となる。
【００３８】
一方、比較例では、図４に示す温度調節装置１００を用いてサンプル容器２０に充填された試料の温度変化を測定している。図４は、比較例による温度調節装置１００の概略図である。比較例の温度調節装置１００では、二つの温度調節部１０１および温度調節部１０２はヒートシンク１０３と一体に接続している。すなわち、比較例の温度調節装置１００は、第１実施例の接着層部に対応する部分を有することなく、全体が一体に組み付けられている。比較例では、温度調節部１０１および温度調節部１０２の設計精度によって、温度調節部１０１と温度調節部１０２との間の距離が決定する。そのため、温度調節部１０１と温度調節部１０２とこれらの間に挿入するサンプル容器２０との間の精密な位置の決定は困難になる。その結果、温度調節部１０１または温度調節部１０２とこれらの間に挿入したサンプル容器２０との間には隙間が形成され、温度調節部１０１および温度調節部１０２とサンプル容器２０との緊密な接触は困難となる。
【００３９】
上述のように、全体を一体に組み付けた比較例の温度調節装置１００では、図３に示すようにサンプル容器２０の温度変化は鈍化するとともに、試料は所定の温度に到達しない。比較例では、温度調節部１０１および温度調節部１０２とサンプル容器２０とが緊密に接触していない。そのため、サンプル容器２０には温度分布が生じ、均一な加熱または冷却が困難になる。その結果、サンプル容器２０の温度変化は鈍化する。また、比較例では、サンプル容器２０の均一な加熱または冷却が困難であるため、温度調節部１０１および温度調節部１０２とサンプル容器２０との間に温度差が生じる。そのため、温度調節部１０１および温度調節部１０２が目標温度に到達しても、サンプル容器２０の温度は目標温度に到達しない。その結果、図３に示すようにサンプル容器２０を目標温度に制御することは困難になる。
【００４０】
第１実施例では、サンプル容器２０は板厚方向の両側から温度調節部３１および温度調節部４１に挟まれている。また、板状のサンプル容器２０は板状の温度調節部３１および温度調節部４１と面接触する。これにより、サンプル容器２０と温度調節部３１および温度調節部４１との接触面積は拡大する。さらに、温度調節部３１と温度調節部４１とはヒートシンク３４、４４側ほど間隔が狭くなっている。そのため、サンプル容器２０は、温度調節部３１と温度調節部４１との間に挟み込まれる。これらの結果、サンプル容器２０は、温度調節部３１および温度調節部４１との大きな面積で緊密に接触する。さらに、温度調節部３１および温度調節部４１は、素子部３２または素子部４２によって直接加熱または冷却される。これにより、試料が充填されているサンプル容器２０は、迅速かつ精密に温度調節部３１および温度調節部４１の温度と均一になる。したがって、サンプル容器２０に充填されている試料を迅速かつ精密に温度調節することができる。
【００４１】
また、第１実施例では、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０はそれぞれ温度調節部３１、４１、素子部３２、４２、放熱部３３、４３およびヒートシンク３４、４４が一体に構成されている。そのため、遺伝子検査用温度調節装置１０の外部には、温度を調整するための装置を設置する必要がない。したがって、機器の構造が簡単になるとともに、機器を小型化することができる。
【００４２】
さらに、第１実施例では、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とを別体で構成し接着層部５０で接続している。これにより、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０の寸法公差は接着層部５０により吸収される。したがって、温度調節部３１および温度調節部４１とサンプル容器２０との緊密な接触を容易に確保することができる。
【００４３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による遺伝子検査用温度調節装置を図５に示す。なお、第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図５は、第２実施例による遺伝子検査用温度調節装置６０を示す概略図である。第２実施例では、第一温度調節ユニット３０の放熱部３３とヒートシンク３４との接続状態、および第二温度調節ユニット４０の放熱部４３とヒートシンク４４との接続状態が第１実施例と異なる。第２実施例では、第一温度調節ユニット３０のヒートシンク３４は放熱部３３から第二温度調節ユニット４０と反対側へ伸びている。同様に、第二温度調節ユニット４０のヒートシンク４４は放熱部４３から第一温度調節ユニット３０と反対側へ伸びている。これにより、第２実施例では、ヒートシンク３４およびヒートシンク４４は、放熱部３３および放熱部４３から横方向へ第１実施例とは垂直な方向へ伸びている。また、第２実施例では、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０にそれぞれファン６１、６２が設置されている。
【００４４】
第２実施例では、遺伝子検査用温度調節装置６０は、接着層部５０の周囲にヒートシンク３４およびヒートシンク４４が配置されない。したがって、接着層部５０の形成を容易にすることができる。また、設置するスペースに応じて、遺伝子検査用温度調節装置６０の長手方向を変更することができる。
【００４５】
（第３実施例）
本発明の第３実施例による遺伝子検査用温度調節装置を図６に示す。なお、第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６は、第３実施例による遺伝子検査用温度調節装置７０を示す概略図である。第３実施例では、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とは弾性部材７１で接続している。弾性部材７１には、例えばコイルばねや板ばねなどのばね、あるいは気体または液体のダンパなどを適用することができる。弾性部材７１は、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とが接近する方向の力を有している。すなわち、弾性部材７１は、圧縮方向の力を有している。これにより、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１と第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１とは常に接近する力が加わっている。そのため、温度調節部３１と温度調節部４１との間に挿入されたサンプル容器２０は、板厚方向の両側から温度調節部３１および温度調節部４１に挟み込まれる。
【００４６】
第３実施例による遺伝子検査用温度調節装置の組み付けに当たっては、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０とが接近し、特にサンプル容器２０の脱着時には第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０との間の距離が小さくなる。そのため、上述の第１実施例または第２実施例における遺伝子検査用温度調節装置と異なり、ヒートシンク３４とファン１１のみを固定し、ヒートシンク４４とファン１１とは固定しない。この場合、ヒートシンク４４とファン１１とは、熱的に接続可能な程度に接触させておくことが望ましい。
【００４７】
第３実施例では、第一温度調節ユニット３０と第二温度調節ユニット４０との間に弾性部材７１を設置することにより、第一温度調節ユニット３０および第二温度調節ユニット４０の寸法の公差は弾性部材７１の伸縮によって吸収される。したがって、温度調節部３１および温度調節部４１とサンプル容器２０との緊密な接触を容易に確保することができる。なお、弾性部材７１は、サンプル容器２０が挿入される方向である上方にのみ配置する例に加え、図７に示す変形例のようにサンプル容器２０の下方に設置してもよい。
【００４８】
以上、説明した複数の実施形態では、温度調節部３１と温度調節部４１との間に下方から上方へサンプル容器２０を挿入する例について説明した。しかし、例えば図１の紙面表側から紙面と垂直な方向へサンプル容器２０を挿入する構成としてもよい。この場合、第一温度調節ユニット３０の温度調節部３１と第二温度調節ユニット４０の温度調節部４１との間隔は紙面奥側ほど狭くなっている。これにより、サンプル容器２０と温度調節部３１および温度調節部４１との緊密な接触を容易に確保することができる。また、複数の実施例では、ペルチェ素子のみを用いて温度調節する例について説明した。しかし、素子部３２および素子部４２にさらにヒータ素子を設置してもよい。ヒータ素子は通電することにより発熱する。ヒータ素子をさらに設置することにより、温度調節部３１および温度調節部４１を迅速に加熱することができる。またさらに、温度調節部３１および温度調節部４１の加熱をヒータ素子で行い、冷却を空冷によって行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施例による遺伝子検査用温度調節装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施例による遺伝子検査用温度調節装置の製造手順を示す概略図である。
【図３】加熱または冷却時間とサンプル容器の温度との関係を示す概略図である。
【図４】比較例による温度調節装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第２実施例による遺伝子検査用温度調節装置を示す概略図である。
【図６】本発明の第３実施例による遺伝子検査用温度調節装置を示す概略図である。
【図７】本発明の第３実施例による遺伝子検査用温度調節装置の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０、６０、７０  遺伝子検査用温度調節装置、１１、６１、６２  ファン、２０  サンプル容器、３０  第一温度調節ユニット、３１  温度調節部、３２  素子部、３４  ヒートシンク、４０  第二温度調節ユニット、４１  温度調節部、４２  素子部、４４  ヒートシンク、５０  接着層部、７１  弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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