(57)【要約】      （修正有）【課題】本考案は、実験装置用スペース及び製造コストを削減し、安定した温度及び高頻度振動の機能を有する生化学反応ボックスを提供する。【解決手段】本考案の生化学反応ボックスは、主に支持基板、受け皿、加熱室、電磁性体、永久磁性体より構成されている。１対の電磁性体８０が、受け皿７０に置かれている永久磁性体７１に対応して設置されており、電磁性体は、通電することにより交番磁場を形成し、永久磁性体との間に相互排斥・相互吸引作用が生じ、これにより受け皿を往復運動させ、振動を発生させることになる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つ以上の電磁性体を有するボックス本体と、前記ボックス本体内部に可動的に設けられ、生化学試料を保持する受け皿とを備える生化学反応ボックスにおいて、
前記受け皿は、前記電磁性体に対応する一つ以上の永久磁性体を有し、前記電磁性体は、通電することにより磁場を形成し、前記永久磁性体との間に相互排斥・相互吸引作用が生じ、これにより前記受け皿をボックス本体内において往復運動させ、振動を発生させることを特徴とする生化学反応ボックス。
【請求項２】
前記電磁性体の交流周波数を調整することにより、電磁性体の磁極変換頻度を変え、前記受け皿の単位時間当りの振動数を変換させることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【請求項３】
前記永久磁性体は可変抵抗にカップリングされ、該可変抵抗の抵抗値の大きさを調整することにより永久磁性体への供給電圧を変え、前記受け皿の振動強度を変換させることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【請求項４】
ボックス本体内部に設けられ、前記受け皿を支持する支持基板を有し、さらに該受け皿を該支持基板に対し移動できることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【請求項５】
前記受け皿は前記支持基板に対して移動により生じる摩擦力を減少するために、前記支持基板と前記受け皿との接触面には一つ以上のボールを設けることを特徴とする請求項４に記載の生化学反応ボックス。
【請求項６】
前記受け皿は前記支持基板に対して移動させるために、前記支持基板と前記受け皿との間に一つ以上のボールを配置してあることを特徴とする請求項４に記載の生化学反応ボックス。
【請求項７】
生化学反応前の試料を加熱するために、受け皿の上下両側に対向した二枚の加熱板を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【請求項８】
生化学反応前の試料が均等に加熱されるために、ファンを備えることを特徴とする請求項７に記載の生化学反応ボックス。
【請求項９】
熱エネルギーを逃がさないために、前記加熱板と受け皿を含む空間を断熱材で覆うことを特徴とする請求項７に記載の生化学反応ボックス。
【請求項１０】
ボックス本体内部の温度を観測するために、該ボックス内部に温度感知装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【請求項１１】
前記受け皿に設定された各測定位置の温度及びその温度変化を同時に計るために、取り外し可能な温度測定ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応ボックス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は生化学反応に用いられるボックスで、特に必要な温度、振動などの反応環境を提供する生化学反応ボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
サザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーションのような核酸特性を測定する方法において、ハイブリダイゼーション反応は最も重要である。現在市販のハイブリダイゼーションのための生化学反応ボックスは、その体積が大きく、重さが２０キロ以上のものばかりであり、その上温度上昇に掛かる時間もかなり長い。市販の生化学反応ボックスは、反応試料の混合効果を向上させるため、まず止め具を用いて試験管と反応瓶を固定し、そして回転装置（rotator）を通して旋回又は回転方式で掻き混ぜ、試料の混合及び反応を促進している。しかし、該回転装置はモーターの駆動によって、反応試料を掻き混ぜるため、撹拌及び振動の頻度が低く（約１Hz）、高頻度の攪拌及び振動によって得られる溶液中の分子の好適な混合効果を実現することが難しい。一方、反応試料を高頻度で攪拌させるためには、回転装置の回転速度を上げる必要があるが、高い回転速度により反応試料は遠心力の作用で分離してしまい、かえって試料の攪拌及び混合作業に影響を与えてしまう。また、モーターにより構成された回転装置は内部の構成部品が多いため（軸アーム、ギア・・等）、反応ボックスの体積の縮減が難しくなる。さらに、ある種の反応ボックスは、多方向性の回転機構により比較的好適な混合効果を実現しようとはしているが、内部の構成部品がさらに多くなり、装置自身も複雑化し、反応ボックス全体の製造コスト及び取り扱いを難しくしている。
【０００３】
本考案の生化学反応ボックスは、内外二つの部分により構成されており、内部分（即ち絶縁加熱室）は主に支持基板、受け皿、電磁性体、加熱板、及びファンが含まれている。受け皿は生化学反応試料を入れた試験管や反応瓶（容器）を保持するためのもので、支持基板の上部に可動的に設けられ、その片側には永久磁性体が配置されている。一方電磁性体は永久磁性体に対応した位置にあり、交流を通電することにより磁場の方向を変え、永久磁性体に周期性の吸引力と排斥力を発生させる。これにより受け皿上に保持されている反応試料に水平方向の振動を与える。
【０００４】
生化学反応ボックスに加熱機能をもたらすのは、二枚の加熱板である。該加熱板が、支持基板及び受け皿の上下両側に配置され、受け皿上にある生化学反応前の試料を加熱する。ファンは加熱板の側面に設けられ、加熱板によってより均等に生化学反応前の試料を加熱することができるようにしてある。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、従来の回転装置を使わず、内部構造がシンプル、且つ高い頻度の振動を与えることが可能な生化学反応ボックスを提供することにより、実験装置用スペース及び製造コストを削減することができる。さらに安定した温度及び振動などの反応環境を備えているため、微量の生化学反応にも好適な効果を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
具体的な手段として、本考案は、少なくとも一つ以上の電磁性体を有するボックス本体と、前記ボックス本体内部に可動的に設けられ、生化学試料を保持する受け皿とを備える生化学反応ボックスであって、前記受け皿は、前記電磁性体に対応する一つ以上の永久磁性体を有し、前記電磁性体は、交流を通電することにより磁場を形成し、前記永久磁性体との間に相互排斥・相互吸引作用が生じ、これにより前記受け皿をボックス本体内において往復運動させ、振動を発生させることを要旨とする。また、前記電磁性体の交流周波を調整することにより、電磁性体の磁極変換頻度を変え、前記受け皿の単位時間当り振動数を変換させること、前記永久磁性体は可変抵抗にカップリングされ、該可変抵抗の抵抗値の大きさを調整することにより永久磁性体への供給電圧を変え、前記受け皿の振動強度を変換させること、ボックス本体内部に設けられ、前記受け皿を支持する支持基板を有し、さらに該受け皿を該支持基板に対し移動できること、前記受け皿は前記支持基板に対して移動により生じる摩擦力を減少するために、前記支持基板と前記受け皿との接触面には一つ以上のボールを設けること、生化学反応前の試料を加熱するために、受け皿の上下両側に挟まれる二枚の加熱板を備えること、生化学反応前の試料が均等に加熱されるように、ファンを備えること、熱エネルギーを逃がさないために、前記加熱板と受け皿を含む空間周りを断熱材で覆うこと、生化学反応ボックス内部温度を観測するために、該ボックス内部に温度感知測定装置を備えること、前記受け皿に設定された各測定位置の温度及びその温度変化を同時に計るために、取り外し可能な温度測定ユニットを備えることを付加の要件とする生化学反応ボックスを提供する。
【考案の効果】
【０００７】
本考案の生化学反応ボックスの外形は、市販の製品と比べ、大幅に縮減され、卓上型の実験装置として使用しやすくなる。またその重さは、僅か６．５kgで、市販製品の２０ｋｇ以上のものと比べかなり軽く、軽量化という目的を達成している。
【０００８】
さらに、本考案の生化学反応ボックスにおける水平方向の振動は、電磁性体に交流を通電することにより発生し制御されるので、回転部品又は偏心モーターなどの複雑な装置の必要はなく、構造がシンプルで且つ高い振動数を達することができる。さらに、振動の強度及び単位時間あたりの振動数をも変えることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を用いて、本考案の生化学反応ボックスについて説明する。
【００１０】
図１は、本考案の生化学反応ボックスの斜視図である。図面に示されているのは、主にボックス本体１０、制御プレート２０、取っ手３０、扉４０及び手提げ５０である。
【００１１】
ボックス本体１０は、絶縁加熱室及び内部部品の収容に用いられ、反応試料を保持するための支持エレメントと、振動及び加熱効果を発生するエレメント、及び駆動電気回路等を含んでおり、試料の反応に必要な振動及び温度などの外部要因を与える。
【００１２】
制御プレート２０は、電源スイッチ２１、振動制御ボタン２２及び温度制御器２３が含まれている。そのうち、該電源スイッチ２１は、生化学反応ボックスの作動用電源スイッチで、振動制御ボタン２２は、反応試料に与える振動数を制御する。温度制御器２３は、生化学反応ボックス内部の温度を表し、試料を反応させる際に、ボックス本体１０内部にある絶縁加熱室１２０の温度を制御する。
【００１３】
取っ手３０は、扉４０の上に設けられ、反応試料を載せている支持エレメントは引き出しのようにボックス１０から出し入れができるようになる。手提げ５０はユーザーが携帯しやすいために設けられたものである。
【００１４】
図２は、生化学反応ボックスの絶縁加熱室１２０内部の水平方向振動機構を示す斜視図であり、主に支持基板６０、受け皿７０、永久磁性体７１、及び電磁性体８０が含まれている。
【００１５】
受け皿７０は、生化学反応試料を入れた試験管や反応瓶を保持するためのものであり、且つ支持基板６０の上に可動で設けられているため、支持基板６０に対して移動することができ、反応試料に水平方向の振動を与える。また、該受け皿７０の片側には１対の永久磁性体７１が設置されている。
【００１６】
１対の電磁性体８０が、受け皿７０に置かれている永久磁性体７１に対応して設置されており、受け皿７０に載せている反応試料を水平方向に振動させる機能を有する。電磁性体８０は交流を通電すると、形成された磁場方向は、加えられる交流のサイクルに従って変換する。電磁性体８０より生じる周期的に変化する磁場は、前方に設置されている永久磁性体７１に対して、周期的に吸引力と排斥力を与える。すると、該永久磁性体７１は受け皿７０の上に固定されているため、受け皿に間接的に周期的な押し引き力を与え、受け皿を水平方向に振動させる。
【００１７】
一般に使われる交流の周波数は５０〜６０HZであるため、生化学反応ボックスにおいて与えられる振動は最低でも５０HZに達することができ、市販の拡散混合反応ボックスの振動頻率（１HZ）よりはるかに高い。
【００１８】
ユーザーは受け皿７０の単位時間当り振動数を変えようとする場合、電磁性体８０の磁極変換頻度さえ変えれば、装置に一定の振動数を加えることができる。また、ユーザーは受け皿７０の振動の強度を変える場合、永久磁性体７１を可変電気抵抗にカップリングすれば、該可変電気抵抗値の大きさを調整することにより、永久磁性体７１の供給電圧を調整し、受け皿７０の振動の強度を変えることができる。
【００１９】
図２は、支持基板６０と受け皿７０の連接関係を示す斜視図である。支持基板６０の側面には第１ボルト６１が設けられており、一方受け皿７０側面にある第１ボルト６１に対応する位置には第２ボルト７２が設けられている。支持基板６０における第２ボルト７２を収納するための凹状溝は、第２ボルト７２が該空間で移動できるように広く設けられている。
【００２０】
ばね９０は、第１ボルト６１と第２ボルト７２との間に連接されており、受け皿７０が電磁性体８０からの吸引力又は排斥力により振動すると、ばね９０からの回復力は、第２ボルト７２を連動して移動し、受け皿７０に支持基板６０に対して水平方向の振動を生じさせることができる。
【００２１】
受け皿７０と支持基板６０との接触面には、いくつかのボール７３が設けられ、これにより、受け皿７０が支持基板６０に対応して移動する際、表面の摩擦により生じた抵抗と接触を軽減することができ、さらに受け皿７０の振動効果の向上及び振動騒音の低減にも役立つ。支持基板６０は、レール６２上に固定され、ボックス本体１０に対して引き出しのように開閉できる。
【００２２】
図３、図４、図５は、本考案の生化学反応ボックスに設けられている加熱板及びファン１１０を示す斜視図である。上加熱板１０１と下加熱板１０２は支持基板６０と受け皿７０の上下両側に設けられ、それぞれ加熱室上蓋１２１と加熱室の下蓋１２２に固定されている。作動するとき、受け皿７０の上下両側から加熱する上に、ファン１１０を動かすことによって受け皿７０に保持されている反応前の試料を有効且つ均一に加熱することができるようになる。該上加熱板１０１と下加熱板１０２は、電気抵抗式の金属板であってもよい。
【００２３】
上加熱板１０１と下加熱板１０２は、絶縁加熱室１２０の内部に設けられ、絶縁加熱室１２０が上蓋１２１を有し、加熱空間と外部環境を隔離させるため、絶縁加熱室１２０の周りは断熱材により覆われる。こうすることにより、熱の拡散を防ぎ、装置の運転に必要なエネルギーも節減することができる。
【００２４】
温度感知装置１３０は、上加熱板１０１と下加熱板１０２との間に設けられている。該温度感知装置１３０は、温度を観測する装置で、生化学反応ボックス内部の温度を測定し、その結果を上加熱板１０１と下加熱板１０２を制御する電気回路にフィード・バックして、生化学反応ボックス内部の温度をユーザによって設定された温度に調節する。
【００２５】
図６は、他の実施例の斜視図である。生化学反応ボックス内部における各反応試料が所在する位置の実際温度を測定するための温度測定ユニット１４０を備える。該温度測定ユニット１４０は何本もの熱電対線により構成されており、扉４０に配置されているが、取り外すことができる。該熱電対線は、デジタル式温度計１４１と一緒に使われて温度を測定する。各熱電対線は扉４０にある熱電対線の穿孔４１を通して、受け皿７０上にある各反応試料の位置に到達させ、同時に受け皿７０における各位置の温度又はその各位置温度の変化を測定することができる。この構造は、生化学反応ボックスを大量生産したときに、個々の生化学反応ボックスにおける前記各位置の温度又はその各位置の温度の変化が設計した通りの値となるかを測定するのにも利用する。
【００２６】
図７は、支持基板６０と受け皿７０の連接方式を変えた実施様態を示す図面である。支持基板６０は受け皿７０の周囲にフレーム状に形成されており、支持基板６０と受け皿７０の相互に対応する側面にはそれぞれ凹状溝が設けられ、レール１５０を形成する。該凹状溝にはボール１６０を配置してあり、受け皿７０の永久磁性体７１は電磁性体８０からの周期性の磁場作用を受けたとき、支持基板６０に対して水平方向に滑らかに振動することができる。
【００２７】
図８は、温度感知装置１３０を用いて測定した上加熱板１０１と下加熱板１０２との間の温度（絶縁過熱室内の温度）を示すグラフである。横軸は時間（秒）単位で、縦軸は、温度（℃）となっている。グラフから分かるように、本考案の生化学反応ボックスは、５分間以内に室温から５０℃±０．５℃までに急速に加熱することができ、その後、温度の安定性は、±０.１℃に達しており、優れた加熱効果が現れている。
【００２８】
図９は、温度測定ユニット１４０を用いて、数本の熱電対線を受け皿７０にある各数字を表示した容器に配置し、温度設定が５０℃の場合、加熱後さらに約１０分間が経過した安定状態での各容器温度を示すグラフである。横軸は、数字が付いた容器番号で、縦軸は、温度（℃）となっている。グラフから分かるように、各容器の温度とも約５０℃であり、温度の差は、±０.５℃以内に保たれている。
【００２９】
以上述べたことは、本考案の中でも比較的に優れた例に過ぎず、これを以って本考案の実施範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本考案の生化学反応ボックスの斜視図である。
【図２】図２は、支持基板と受け皿の連接関係を示す斜視図である。
【図３】図３は、本考案の生化学反応ボックスにおける加熱機構を示す斜視図である。
【図４】図４は、本考案のボックス本体部分を分解して示す斜視図である。
【図５】図５は、本考案の生化学反応ボックスにおける加熱機構とファンを示す斜視図である。
【図６】図６は、生化学反応ボックス内部における各位置の反応試料の実際温度を測定するための温度測定ユニットを示す斜視図である。
【図７】図７は、支持基板と受け皿との連接方式を変えた実施様態を示す図面である。
【図８】図８は、加熱板の温度を示すグラフである。
【図９】図９は、各容器の温度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ボックス本体
２０  制御プレート
３０  取っ手
４０  扉
４１  熱電対線
５０  手提げ
６０  支持基板
６１  第１ボルト
６２  レール
７０  受け皿
７１  永久磁性体
７２  第２ボルト
７３  ボール
８０  電磁性体
９０  ばね
１０１  上加熱板
１０２  下加熱板
１１０  ファン
１２０  絶縁加熱室
１２１  加熱室上蓋
１２２  加熱室下蓋
１３０  温度感知装置
１４０  温度測定ユニット
１４１  デジタル式温度計
１５０  レール
１６０  ボール
【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】
0003100751.tif 000009
【図８】
0003100751.tif 000010
【図９】
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