(57)【要約】　　　（修正有）【課題】従来の高分子材料製のＰＣＲ用マイクロプレートの欠点を補なうマイクロプレートの提供。【解決手段】熱伝導性材料から製造されたマイクロプレート並びにこのマイクロプレートを作成及び使用する方法が説明される。基本的に、マイクロプレートは、ウエルが比較的強靭な壁体を有することを可能にし、よってマイクロプレートの取扱いをより容易にする、熱伝導性材料から製造されたフレーム内に形成された一連のウエルを有する。熱伝導性材料は、金属、あるいは高分子材（例えばポリプロピレン、ＬＣＰ（液晶ポリマー））と１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤（例えばカーボンファイバ、金属、セラミック）との混合材とすることができる。熱伝導性材料から製造されたチューブ並びにこのチューブを作成及び使用する方法も説明される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプレートにおいて：
その中に形成された複数のウエルを有するフレームであって、該フレームの取扱いをより容易にする比較的強靭な壁体を前記ウエルが有することを可能にする、熱伝導性材料から製造されているフレーム；
を備えることを特徴とするマイクロプレート。
【請求項２】
前記ウエルのそれぞれが、円錐形につくられた底または平坦形につくられた底をもつ外形を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレート。
【請求項３】
前記ウエルのそれぞれが隣接するウエルと壁体を共有していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレート。
【請求項４】
前記熱伝導性材料が高分子材と少なくとも１つの熱伝導性添加剤との混合材であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレート。
【請求項５】
前記熱伝導性材料が金属であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレート。
【請求項６】
前記熱伝導性材料が１．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導度を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロプレート。
【請求項７】
ポリメラーゼ連鎖反応過程を適切に実行するための能力を改善するような方法で製造されたマイクロプレートにおいて、前記マイクロプレートが：
その中に形成された複数のウエルを有するフレームであって、該フレームの温度循環器からの取出しをより容易にする比較的厚い壁体を前記ウエルが有することを可能する、熱伝導性材料から製造されているフレーム；
を備えることを特徴とするマイクロプレート。
【請求項８】
前記熱伝導性材料が高分子材と少なくとも１つの熱伝導性添加剤との混合材であることを特徴とする請求項７に記載のマイクロプレート。
【請求項９】
前記少なくとも１つの熱伝導性添加剤が前記高分子材の熱伝導度より大きい熱伝導度を有することを特徴とする請求項８に記載のマイクロプレート。
【請求項１０】
マイクロプレートを使用する方法において、前記方法が：
前記マイクロプレートを温度循環器内におく工程；
前記マイクロプレートの１つまたはそれより多くのウエル内の溶液の温度を周期変化させるように、前記温度循環器を動作させる工程；及び
前記マイクロプレートを前記温度循環器から取り出す工程；
を有してなり：
前記マイクロプレートは、前記マイクロプレートの前記温度循環器からの取出しをより容易にする比較的厚い壁体を前記ウエルが有することを可能する、熱伝導性材料から製造されている；
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記熱伝導性材料が高分子材と少なくとも１つの熱伝導性添加剤との混合材であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの熱伝導性添加剤が前記高分子材の熱伝導度より大きい熱伝導度を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱伝導性材料が金属であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱伝導性材料が１．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導度を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は全般的にはバイオテクノロジー分野に関し、特に、熱伝導性材料から製造されたマイクロプレート並びにそのようなマイクロプレートを作成及び使用する方法に関する。
【０００２】
関連技術の説明
今日ではＤＮＡ及びＲＮＡのような遺伝物質の鋳型合成をともなうポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）過程が企業及び大学のいずれにおいても大規模に実施されており、したがってＰＣＲ過程の高効率で便宜のよい態様での実施を可能にする装置を有することが望ましい。マイクロプレートは比較的容易に取り扱え、低コストであることから、ＰＣＲ過程の進行にはマイクロプレートが用いられることが多い。高分子材から作成され、円錐形または銃弾形のウエル１０２からなるアレイを有する、例示的な従来のマイクロプレート１００の相異なる図が示されている、図１Ａ〜１Ｃを参照する。
【０００３】
ＰＣＲ過程にしたがえば、少量の遺伝物質及び反応物質溶液が従来のマイクロプレート１００のそれぞれのウエル１０２内に入れられる。従来のマイクロプレート１００は次いで、ウエル１０２の内容物の温度を周期変化させるように動作する温度循環器内におかれる（例示的な温度循環器５００の説明のための図５を参照されたい）。詳しくは、従来のマイクロプレート１００は、従来のマイクロプレート１００の下側と、特にウエル１０２の外側部分と、正確に同形につくられた温度循環器の金属製固定加熱治具上におかれる。次いで温度循環器の上部熱板が、従来のマイクロプレート１００のウエル１０２の内容物が約９０〜１５０分間反復して加熱及び冷却されている間、従来のマイクロプレートを金属製固定加熱治具上に緊密にクランプする。従来のマイクロプレート１００は熱の不良導体である高分子材から作成されているため、ウエル１０２の壁体１０４は、温度循環器がウエル１０２の内容物を効率よく加熱及び冷却できるように、可能な限り薄く成形されなければならない。従来のマイクロプレート１００の比較的薄いウエル壁体１０４は、良好な熱接触が生じるように温度循環器の金属製固定加熱治具に接触させると変形する。このため、従来のマイクロプレート１００はポリプロピレンのような比較的軟質な材料からつくられる必要がある。困ったことに、ポリプロピレンには加熱すると従来のマイクロプレート１００内の応力を解放するために寸法が変わる傾向がある。壁体が比較的薄いウエル１０２の変形及び温度の周期変化中に従来のマイクロプレート１００の寸法が変わる傾向の結果として、科学者が従来のマイクロプレート１００を温度循環器から取り出すことが困難になることが多い。さらに詳しくは、従来のマイクロプレート１００のウエル１０２の数が９６ウエルから３８４ウエルに、さらに１５３６ウエルに、さらにはそれ以上に増加するとともに、従来のマイクロプレート１００を温度循環器から取り出すに必要な力も大きくなり、この力が比較的薄い、軟質の従来のマイクロプレート１００をさらに変形させる。比較的薄い従来のマイクロプレート１００の変形は、ウエル１０２の内容物がこぼれやすくなり得るのでウエル１０２の密閉が必要になることが多いことからも、望ましくない。さらに、ロボット化ハンドリングシステムでは、比較的薄い従来のマイクロプレート１００の搬送及び従来のマイクロプレート１００の温度循環器からの取出しが困難である。したがって、従来のマイクロプレート１００の上述の欠点及びその他の欠点に悩まされないマイクロプレートがこれまでも今も必要とされている。上記の要求及びその他の要求は、本発明のマイクロプレート及び方法により満たされる。
【０００４】
発明の簡単な説明
本発明は、熱伝導性材料から製造されたマイクロプレート並びにこのマイクロプレートを作成及び使用する方法を含む。基本的に、このマイクロプレートは、ウエルが比較的強靭な壁体を有することを可能にし、したがってマイクロプレートの取扱いをより容易にする、熱伝導性材料から製造されるフレーム内に形成された一連のウエルを有する。熱伝導性材料は、金属、または高分子材（例えばポリプロピレン、ＬＣＰ（液晶ポリマー））と１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤（例えば、カーボンファイバ、金属、セラミック）との混合材とすることができる。本発明は、熱伝導性材料から製造されたチューブ及びこのチューブを作成及び使用する方法も含む。
【０００５】
図面の詳細な説明
本発明のさらに完全な理解は、添付図面とともになされる以下の詳細な説明を参照することにより得ることができる。
【０００６】
図２〜１３を参照すれば、マイクロプレート、チューブ並びにマイクロプレート及びチューブを作成及び使用するための好ましい方法の、好ましい実施形態が開示される。本発明のマイクロプレート及びチューブはＰＣＲ過程に使用されるとして説明されるが、本マイクロプレート及びチューブが多様な過程に使用され得ることは当然である。
【０００７】
図２Ａから２Ｃを参照すれば、本発明の第１の実施形態にしたがうマイクロプレート２００の相異なる図が示されている。マイクロプレート２００は１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤（例えばカーボンファイバ、金属、セラミック等）が混合された高分子材（例えばポリプロピレン、ＬＣＰ等）である熱伝導性材料から製造される。あるいは、マイクロプレート２００は金属（例えばアルミニウム、亜鉛等）である熱伝導性材料から製造される。マイクロプレート２００並びに以下で説明される別のマイクロプレート３００及び４００の作成に用いることができる様々なタイプの熱伝導性材料に関する詳細な議論は、マイクロプレート２００，３００及び４００に関する詳細な議論の後に与えられる。
【０００８】
熱の“良”導体である熱伝導性材料から作成されているマイクロプレート２００は、熱の“不良”導体である高分子材から作成された、同サイズの従来のマイクロプレート１００よりも良好に熱／冷気を周囲環境に消散することができる。したがって、マイクロプレート２００は従来のマイクロプレート１００より厚く作成することができ、それでも、より薄い従来のマイクロプレート１００（図１を参照されたい）より優れることはないにしても、同じ程度に機能できる。より厚いマイクロプレート２００はより強靭であり、より薄い従来のマイクロプレート１００ほど変形することはなく、このため従来のマイクロプレート１００より取扱いが容易になる。再記すれば、従来のマイクロプレート１００にともなう問題の１つは、従来のマイクロプレート１００は比較的薄く、したがってロボット化ハンドリングシステムで取り扱われるか、あるいは温度循環器に挿入されるかまたは温度循環器から取り出されるときに、変形することである。
【０００９】
図２に示されるように、マイクロプレート２００は９６個のウエル２０４からなるアレイを支持するフレーム２０２を備え、それぞれのウエル２０４は比較的厚い壁体２０６を隣接するウエル２０４と共有する。多数のウエル２０４の間で共有される比較的厚い壁体２０６を有するマイクロプレート２００と図１に示されるウエル１０２のそれぞれを形成する比較的薄い壁体１０４を有する従来のマイクロプレート１００との間の差異に注目されたい。長方形であるとして示されるフレーム２０２は、外壁体２０８及び、外壁体２０８とウエル２０４との間に広がる、上平面２１０を備える。しかし、フレーム２０２には、ウエル２０４の所望の配列に依存して、別のいかなるタイプの幾何学的形状（例えば三角形または正方形）も与え得ることは当然である。外壁体２０８はマイクロプレートカバー（図示せず）の縦縁を当て嵌めるための枠縁２１２も有する。マイクロプレート２００は、図５に関して以下でさらに詳細に説明される温度循環器５００内におくことができる形状につくられる。
【００１０】
図３Ａから３Ｃを参照すれば、本発明の第２の実施形態にしたがうマイクロプレート３００の相異なる図が示されている。マイクロプレート３００は、マイクロプレート３００がウエル３０４の底部と外壁体３０８との間に配置された１つまたはそれより多くのリブ３０１を有する（図３Ｂ及び３Ｃを参照されたい）ことを除き、マイクロプレート２００と同様の形状を有する。リブ３０１は、外壁体３０８をより強靭にして、マイクロプレート３００をロボット化ハンドリングシステムでより容易に取り扱えるようにする態様で外壁体３０８を支持するために役立つ。
【００１１】
図３に示されるように、マイクロプレート３００は９６個のウエル３０４からなるアレイを支持するフレーム３０２を備え、それぞれのウエル３０４は比較的厚い壁体３０６を隣接するウエル３０４と共有する。多数のウエル３０４の間で共有される比較的厚い壁体３０６を有するマイクロプレート３００と図１に示されるウエル１０２のそれぞれを形成する比較的薄い壁体１０４を有する従来のマイクロプレート１００との間の差異に注目されたい。長方形であるとして示されるフレーム３０２は、外壁体３０８及び、外壁体３０８とウエル３０４との間に広がる、上平面３１０を備える。しかし、フレーム３０２には、ウエル３０４の所望の配列に依存して、別のいかなるタイプの幾何学的形状（例えば三角形または正方形）も与え得ることは当然である。外壁体３０８はマイクロプレートカバー（図示せず）の縦縁を当て嵌めるための枠縁３１２も有する。
【００１２】
図３Ｂ及び３Ｃからわかるように、マイクロプレート３００は、ウエル３０４の底部と外壁体３０８との間に配置された一連のリブ３０１を有する。リブ３０１（３つのリブ３０１が図３Ｂに示されている）は、外壁体３０８をより強靭にして、マイクロプレート３００をロボット化ハンドリングシステムでより容易に取り扱えるようにする態様で外壁体３０８を支持するために役立つ。基本的には、マイクロプレート３００は壁体３０４と外壁体３０８との間に開口領域３１４を有するから、外壁体３０８を支持するためにリブ３０１が必要とされることになろう。開口領域３１４の存在は、マイクロプレート３００の作成に必要な熱伝導性材料の量を低減し、したがって費用を節減し、マイクロプレート３００の重量を低減するために役立つ。外壁体３０８の支持に役立たせるため、図に示されている数より多くのリブ３０１をマイクロプレート３００が有し得ることは当然である。マイクロプレート２００と同様に、マイクロプレート３００は、図５に関して以下でさらに詳細に説明される温度循環器５００内におくことができる形状につくられる。
【００１３】
図４Ａから４Ｃを参照すれば、本発明の第３の実施形態にしたがうマイクロプレート４００の相異なる図が示されている。マイクロプレート４００は、マイクロプレート４００が熱伝導性材料からつくられているから、同サイズの従来のマイクロプレート１００と比較するとマイクロプレート４００はより強靭な構造を有していることを除き、従来のマイクロプレート１００と同様の形状を有する。詳しくは、熱伝導性材料は熱の“良”導体であり、従来のマイクロプレート１００を作成するために用いられる熱の“不良”導体である高分子材より良好に熱を消散することができるから、熱伝導性材料はマイクロプレート４００の機械的特性（例えば強度、剛性等）を高める。この結果、マイクロプレート４００は同サイズの従来のマイクロプレート１００ほど変形しない。言い換えれば、高分子材からつくられる従来のマイクロプレート１００は熱伝導性マイクロプレート４００より長く熱を保ち、したがってマイクロプレート４００より容易に変形する傾向がある。
【００１４】
図４に示されるように、マイクロプレート４００は、それぞれが比較的薄い壁体４０６をもつ円錐形または銃弾形の９６個のウエル４０４からなるアレイを支持するフレーム４０２を備える。長方形のフレーム４０２は外壁体４０８及び、外壁体４０８とウエル４０４との間に広がる上平面４１０を備える。しかし、フレーム４０２には、ウエル４０４の所望の配列に依存して、別のいかなるタイプの幾何学的形状（例えば三角形または正方形）も与え得ることは当然である。外壁体４０８は、マイクロプレートカバー（図示せず）の縦縁を当て嵌めるための枠縁４１２も有する。マイクロプレート２００及び３００と同様に、マイクロプレート４００は、図５に関して以下でさらに詳細に説明される温度循環器５００内におくことができる形状につくられる。
【００１５】
本明細書で説明されるマイクロプレート２００，３００及び４００は、複数の横列及び縦列を有する格子の形に配列された９６個の機能ウエルを有するが、本発明がこれらの配列に限定されないことは当然である。それどころか、本発明はいかなるタイプのマイクロプレート配列にも実施でき、３８４個のウエル及び１５３６個のウエルを含むいかなる個数のウエルも有することができる。
【００１６】
図５を参照すれば、１つまたはそれより多くのマイクロプレート２００，３００及び４００を加熱及び冷却することができる、例示的な温度循環器５００の斜視図がある。ＰＣＲ過程にしたがえば、少量の遺伝物質及び反応物質溶液がマイクロプレート２００，３００及び４００の１つまたはそれより多くのウエル２０４，３０４及び４０４内に入れられる。必要であれば、次いで、ウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の蒸発の防止に役立たせるためのマイクロプレートカバー（図示せず）または何か別のタイプの密閉部材が、マイクロプレート２００，３００及び４００にかぶせられる。その後、マイクロプレート２００，３００及び４００は、ウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の温度を周期変化させるように動作する温度循環器５００内におかれる。
【００１７】
図５に示されるように、マイクロプレート２００及び３００は温度循環器５００の金属製固定加熱治具５０２ａ（例えばＭＪ／Ａｌｐｈａ−１２００）上に配置される。金属製固定加熱治具５０２ａは、マイクロプレート２００及び３００の平底ウエル２０４及び３００と同形となるように、比較的に平坦にすることができる（金属製固定加熱治具５０２ａ並びにマイクロプレート２００及び３００の拡大側断面図を参照されたい）。同様に、マイクロプレート４００を温度循環器５００の金属製固定加熱治具５０２ｂ（例えばＧｅｎｅＡｍｐ（登録商標）ＰＣＲ　Ｓｙｓｔｅｍ　９７００）上に配置することができる。金属製固定加熱治具５０２ｂは、マイクロプレート４００のウエル４０４の外側部分と正確に同形につくられた、一連のキャビティを有することができる（金属製固定加熱治具５０２ｂ及びマイクロプレート４００の拡大側断面図を参照されたい）。温度循環器５００は、温度循環器５００がマイクロプレート２００，３００及び４００の内容物を反復して加熱及び冷却する前に、マイクロプレート２００，３００及び４００を金属製固定加熱治具５０２ａ及び５０２ｂ上に緊密にクランプする、（開放位置で示される）上部熱板５０４も有する。例えば、温度循環器５００は、ウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の温度を、ＰＣＲ過程の間、９５℃から５５℃次いで７２℃におよそ３０回周期変化させることができる。
【００１８】
強靭な構造を有するマイクロプレート２００，３００及び４００の使用によりＰＣＲ過程完了後の科学者またはロボット化ハンドリングシステムによるマイクロプレート２００，３００及び４００の温度循環器５００からの取出しが容易になる。このことは、科学者またはロボット化ハンドリングシステムによる温度循環器５００からの従来のマイクロプレート１００の取出しを困難にしていた、変形し、温度循環器５００の金属製固定加熱治具５０２ｂから離れなくなる傾向を有していた、従来のマイクロプレート１００に優る、著しい改善である。
【００１９】
マイクロプレート２００，３００及び４００は、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤（例えばカーボンファイバ、金属、セラミック（窒化ホウ素）等）が混合された高分子材（例えばポリプロピレン、ＬＣＰ等）のような熱伝導性材料から作成されるから、強靭な構造を有する。あるいは、マイクロプレート２００，３００及び４００は、金属（例えばアルミニウム、亜鉛等）のような熱伝導性材料から作成されるから、強靭な構造を有する。
【００２０】
１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材である熱伝導性材料から作成されるマイクロプレート２００，３００及び４００を初めに説明する。高分子材はいかなるタイプの熱可塑性プラスチックでもさしつかえない。発明者等が行った実験では、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤を、ポリプロピレンまたはＬＣＰ（液晶ポリマー）のような結晶性高分子材と混合することにより、ポリカーボネートのような非結晶性高分子材と混合するよりも大きい熱伝導度（例えば＞５Ｗ／ｍ・Ｋ）を有する熱伝導性材料を、発明者等は容易に配合することができた。しかし、結晶性高分子材及び非結晶性高分子材のいずれも、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤の添加により熱伝導度を高め得ることは当然である。実験では、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合されたポリプロピレンまたはＬＣＰから作成されたマイクロプレート２００，３００及び４００がＰＣＲ過程を阻害しないことも示された。さらに、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合されたポリプロピレンまたはＬＣＰから作成されたマイクロプレート２００，３００及び４００は、１００℃で応力を開放しないような態様で、及び温度の周期変化中に寸法が安定に保たれる態様で、温度を周期変化させ得ることが示された。
【００２１】
熱伝導性添加剤は、基材の高分子材より熱伝導度が大きければいかなる材料でもさしつかえない。いくつかの例示的な熱伝導性添加剤の簡単なリストには：
・　カーボンファイバ及びその他のグラファイト材料；これらの内のいくつかは、報告によれば、３０００〜６０００Ｗ／ｍ・Ｋもの大きい熱伝導度を有する；・　例えば、微粉化または薄片化された、大きい熱伝導度をもつことから好ましい、銅（４００Ｗ／ｍ・Ｋ）及びアルミニウム（２３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を含む金属；
・　例えば、結晶質シリカ（３．０Ｗ／ｍ・Ｋ），酸化アルミニウム（４２Ｗ／ｍ・Ｋ），ダイアモンド（２０００Ｗ／ｍ・Ｋ），窒化アルミニウム（１５０〜２２０Ｗ／ｍ・Ｋ），結晶質窒化ホウ素（１３００Ｗ／ｍ・Ｋ）及び炭化ケイ素（８５Ｗ／ｍ・Ｋ）を含む、非導電性材料を用いることもできる；
が含まれる。
【００２２】
（１つまたはそれより多くの）熱伝導性添加剤の量に対する高分子材の最適濃度が、例えば、高分子材のタイプ、（１つまたはそれより多くの）熱伝導性添加剤のタイプ及び熱伝導性材料の所望の熱伝導度を含む、いくつかの要因に依存することは当然である。
【００２３】
上に示したように、熱伝導性材料を作成するために、１つより多くの熱伝導性添加剤を高分子材に添加することができる。実際、様々な形状を有する熱伝導性添加剤を一緒に混合して、個々の添加剤のいずれか１つだけでは得られないであろう、大きな総合熱伝導度に寄与させることができる。さらに、高価な熱伝導性添加剤（例えばカーボンファイバ）を安価な熱伝導性添加物と混合してコストを低減することができる。
【００２４】
今日では、マイクロプレート２００，３００及び４００の製造に使用することができる、いくつかのタイプの市販の熱伝導性材料がある。これらの市販の熱伝導性材料の内の４つを表１〜４を参照して以下で簡単に説明する。
【００２５】
表１は、非導電性であり、クール・ポリマー社（Ｃｏｏｌ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｉｎｃ．）からクールポリ（ＣｏｏｌＰｏｌｙ）（登録商標）Ｄ２という製品名で販売されている、熱伝導性液晶ポリマーの特性のいくつかを示す。
【００２６】
【表１】
2004000160.tif 000002
表２は、導電性であり、クール・ポリマー社からクールポリ（登録商標）Ｅ２００という製品名で販売されている、熱伝導性液晶ポリマーの特性のいくつかを示す。
【００２７】
【表２】
2004000160.tif 000003
表３は、導電性であり、固有のＥＭＩ（電磁妨害）／ＲＦＩ（高周波妨害）遮蔽を提供する、クール・ポリマー社からクールポリ（登録商標）Ｅ２という製品名で販売されている、熱伝導性液晶ポリマーの特性のいくつかを示す。
【００２８】
【表３】
2004000160.tif 000004
表４は、導電性であり、アール・ティー・ピー社（ＲＴＰ　Ｃｏｍｐａｎｙ）からＲＴＰ３４９９−３　Ｘ　９０３６３という製品名で販売されている、熱伝導性液晶ポリマーの特性のいくつかを示す。
【００２９】
【表４】
2004000160.tif 000005
３８４ウエル型のマイクロプレート２００について、ウエル２０４毎に１００マイクロリットルの水を入れ、熱電対を水の中央に保持して、試験を行った。マイクロプレート２００の底を、熱が１枚のプレートだけから伝達されるように、１００℃のホットプレート上においた。マイクロプレート２００は、クール・ポリマー社から販売されている、熱伝導度が７Ｗ／ｍ・Ｋの、（上述した市販製品の１つではない）熱伝導性液晶ポリマーから作成した。試験では、マイクロプレート２００のウエル２０４内の水は、２５秒で５５℃から９５℃まで加熱された。対照的に、熱伝導度が０．３Ｗ／ｍ・Ｋのポリプロピレンから成形した同形の従来のマイクロプレートでは、ウエル内の同量の水が５５℃から８８℃に加熱されるまで１８０秒かかった。
【００３０】
上で略述したように、マイクロプレート２００，３００及び４００は、金属である熱伝導性材料から作成することができる。一実施形態において、マイクロプレート２００，３００及び４００は、ダイカスト法として知られるプロセスにより、金属から成形機で作成することができる。金属は、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、銅及びその他の多様な金属とすることができる。金属から作成されたマイクロプレート２００，３００及び４００はそのまま使用することができ、あるいはＰＣＲ溶液を金属に接触させないでおくように金属表面を表面被覆で処理することができる。例えば、マイクロプレート２００，３００及び４００は、適当な金属で電気メッキまたは無電解メッキするか、（プレートがアルミニウムまたはアルミニウム合金の１つから作成されていれば）陽極酸化するか、あるいは架橋アクリル樹脂、耐熱ワックス等のような有機バリヤ塗料で被覆することができる。
【００３１】
図６を参照すれば、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材である熱伝導性材料を用いる、マイクロプレート２００，３００及び４００を作成するための好ましい方法６００の工程を示すフローチャートがある。マイクロプレート２００，３００及び４００は、高分子材（例えば結晶性高分子材）と１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤とを混合して（工程６０２）、熱伝導性材料を形成することにより製造することができる。好ましい実施形態では、ポリプロピレンのような高分子材及びカーボンファイバ、金属、セラミック（窒化ホウ素）等のような熱伝導性添加剤から、マイクロプレート２００，３００及び４００が作成される。
【００３２】
マイクロプレート２００，３００及び４００の製造における次の工程には、メルトブレンドを作成するための、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材の押出し（工程６０４）がある。詳しくは、重量計量供給装置を用いて高分子材及び（１つまたはそれより多くの）熱伝導性添加剤を二軸スクリュー押出機に送り込んで、十分に分散させたメルトブレンドを作成することができる。押し出されたメルトブレンドは次いで水槽をくぐらされて冷却されて（工程６０６）から、ペレット化されて（工程６０８）、乾燥される。ペレット化されたメルトブレンドは射出成形機により加熱されて溶融し（工程６１０）、射出成形機は次いでメルトブレンドを射出成形機の金型キャビティ内に射出する（工程６１２）。金型キャビティにはマイクロプレート２００，３００及び４００を形成するための形状につくられた区画がある。射出成形機は次いで、射出されたメルトブレンドを冷却して（工程６１４）、マイクロプレート２００，３００及び４００を作成する。最後に、マイクロプレート２００，３００及び４００が射出成形機から取り出される（工程６１６）。
【００３３】
熱伝導性材料から作成されたマイクロプレート２００，３００及び４００の利点は、マイクロプレート２００，３００及び４００が比較的強靭であり、したがって射出成形機の金型キャビティから容易に取り出し得ることである。これは、従来のマイクロプレート１００は比較的薄く、弱いために、金型キャビティからの取出しに際して曲がり、変形したであろうという技術的状況に優る、著しい改善である。
【００３４】
図７を参照すれば、金属である熱伝導性材料を用いてマイクロプレート２００，３００及び４００を作成するための好ましい方法７００の工程を示すフローチャートがある。好ましい実施形態において、マイクロプレート２００，３００及び４００は、例えば亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及び銅を含む、金属から作成することができる。
【００３５】
マイクロプレート２００，３００及び４００を製造するため、金属が加熱されて溶融し（工程７０２）、次いで成形機の金型キャビティ（例えばダイカスト）内に射出される（工程７０４）。金型キャビティにはマイクロプレート２００，３００及び４００を形成するための形状につくられた区画がある。成形機は次いで、マイクロプレート２００，３００及び４００を作成するために、射出された溶融金属を冷却する（工程７０６）。最後に、マイクロプレート２００，３００及び４００が成形機から取り出される（工程７０８）。金属プレートは、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ），チキソトロピー性すなわち半固体の処理法のような、その他の既知の方法で製造することもできる。
【００３６】
本発明の別の利点は、壁体２０６及び３０６を共有する非常に多くのウエル２０４及び３０４（例えば１５３６ウエル）をもつマイクロプレート２００及び３００の製造が、共有されていない非常に薄い壁体をもつ１５３６個のウエルを有する従来のマイクロプレートより容易であることである。これは、ウエル容積を大きく低減させずに、従来のマイクロプレート１００に１５３６個のウエルのそれぞれを構成する非常に薄い非共有壁体を成形することは非常に困難であることによる。
【００３７】
図８を参照すれば、マイクロプレート２００，３００及び４００を使用するための好ましい方法８００の工程を示すフローチャートがある。本発明のマイクロプレート２００，３００及び４００はＰＣＴ過程に用いられるとして説明されるが、強靭なマイクロプレート２００，３００及び４００を用いることができるいかなる過程にもマイクロプレート２００，３００及び４００が用いられ得ることは当然である。
【００３８】
初めに工程８０２において、科学者またはロボット化ハンドリングシステムがマイクロプレート２００，３００及び４００を温度循環器５００内におく。ロボット化ハンドリングシステムは、マイクロプレート２００，３００及び４００の外形寸法が正しければ、マイクロプレート２００，３００及び４００を取り扱うことができる。マイクロプレート２００，３００及び４００を温度循環器５００内におく前に、科学者は、マイクロプレート２００，３００及び４００のウエル２０４，３０４及び４０４のそれぞれに少量の遺伝物質及び反応物質溶液を入れることができる。また科学者は、必要であれば、次いで、ウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の蒸発を防止するために密封フィルム、鉱油、ワックスまたは何か別のタイプの密閉部材をマイクロプレート２００，３００及び４００にかぶせることができる。
【００３９】
工程８０４で、温度循環器５００が作動し、マイクロプレート２００，３００及び４００のウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の温度をＰＣＲ過程にしたがって周期変化させる。例えば、温度循環器５００は、ウエル２０４，３０４及び４０４の内容物の温度を、ＰＣＲ過程の間９５℃から５５℃次いで７２℃におよそ３０回周期変化させることができる。
【００４０】
最後に工程８０６において、科学者またはロボット化ハンドリングシステムがマイクロプレート２００，３００及び４００を温度循環器５００から取り出す。再記すれば、マイクロプレート２００，３００及び４００を作成するために用いられた熱伝導性材料（例えば熱伝導性プラスチックまたは金属）によりマイクロプレート２００，３００及び４００の機械的特性が強化され、よってマイクロプレート２００，３００及び４００が強靭になり、マイクロプレート２００，３００及び４００の温度循環器５００からの取出しがより容易になる。これは、変形して温度循環器５００から離れなくなる傾向を有し、よって科学者またはロボット化ハンドリングシステムによる温度循環器５００からの従来のマイクロプレート１００の取出しが困難になった従来のマイクロプレート１００に優る、著しい改善である。
【００４１】
図９Ａから９Ｄを参照すれば、本発明にしたがう２つのチューブ９００ａ及び９００ｂの実施形態の、斜視図及び平断面図が示されている。マイクロプレート２００，３００及び４００と同様に、チューブ９００ａ及び９００ｂは、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤（例えばカーボンファイバ、金属、セラミック（窒化ホウ素）等）が混合された高分子材（例えばポリプロピレン、ＬＣＰ等）である熱伝導性材料から製造される。あるいは、チューブ９００ａ及び９００ｂは金属（例えばアルミニウム、亜鉛等）である熱伝導性材料から製造される。繰返しを避けるため、チューブ９００ａ及び９００ｂの作成に用いられ得る様々なタイプの熱伝導性材料は、マイクロプレート２００，３００及び４００の作成に用いられる熱伝導性材料と同じであるから、以下で詳細に説明されることはない。
【００４２】
図９に示されるように、チューブ９００ａ及び９００ｂは、ウエル９０４ａ及び９０４ｂにかぶせるために用いることができるキャップ９０２ａ及び９０２ｂを有する。ウエル９０４ａ及び９０４ｂのそれぞれは（必要に応じて）、一連の突起型熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂをもつ内壁９０６ａ及び９０６ｂを有する。必要に応じて設けられる、内壁９０６ａ及び９０６ｂから伸び出している熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂは、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内表面積を増大させるはたらきをする。ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内表面積の熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂによる増加分が、温度循環器１０００（図１０を参照されたい）によるウエル９０４ａ及び９０４ｂ内に入れられた溶液の温度の迅速な周期変化を可能にする。
【００４３】
熱伝達フィンをもつかまたはもたない熱伝導性チューブ９００ａ及び９００ｂは、従来のチューブに優る、著しい改善である。従来のチューブは、熱の比較的“不良”導体である高分子材から作成されるから、熱伝達フィンをもたない。従来のチューブが熱伝達フィンをもてば、ウエル内の溶液にまたは溶液から熱を伝達する有効な表面積を制限するように作用することにより、実際には熱伝導が低下してしまうであろう。言い換えれば、従来のチューブは、高分子材から作成される熱伝達フィンが熱絶縁体としてはたらき、したがってウエル内の溶液の加熱及び冷却のために温度循環器１０００を用いる場合に望まれる結果と正に逆の結果となるため、熱伝達フィンをもたない。
【００４４】
熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂあるいは同様のフィンをマイクロプレート２００，３００または４００に付加できることは当然である。実際上は、そのような熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂをもつマイクロプレート２００，３００及び４００は、９６ウエルのような比較的少数のウエルを有することになろう。
【００４５】
図１０を参照すれば、１つまたはそれより多くのチューブ９００ａ及び９００ｂを加熱及び冷却できる例示的な温度循環器１０００の斜視図がある。ＰＣＲ過程にしたがえば、少量の遺伝物質及び反応物質溶液がチューブ９００ａ及び９００ｂのウエル９０４ａ及び９０４ｂ内に入れられる。次いで、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の蒸発の防止に役立たせるため、キャップ９０２ａ及び９０２ｂがウエル９０４ａ及び９０４ｂにかぶせられる。その後、チューブ９００ａ及び９００ｂが、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の温度を周期変化させるようにはたらく温度循環器１０００（例えば、ＧｅｎＡｍｐ（登録商標）　ＰＣＲ　Ｓｙｓｔｅｍ　９７００）に入れられる。
【００４６】
図１０に示されるように、チューブ９００ａ及び９００ｂは、温度循環器１０００の金属製固定加熱治具１００２上におかれる。金属製固定加熱治具１００２は、それぞれがチューブ９００ａ及び９００ｂのウエル９０４ａ及び９０４ｂの外側部分と正確に同形につくられた一連のキャビティを有することができる（金属製固定加熱治具１００２並びにチューブ９００ａ及び９００ｂの拡大側断面図を参照されたい）。温度循環器１０００は、温度循環器１０００がチューブ９００ａ及び９００ｂの内容物を反復して加熱及び冷却する前に、チューブ９００ａ及び９００ｂを金属製固定加熱治具１００２上に緊密にクランプする、（開放位置で示される）上部熱板１００４も有する。例えば、温度循環器１００２は、ＰＣＲ過程の間、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の温度を、９５℃から５５℃次いで７２℃におよそ３０回周期変化させることができる。再記すれば、熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂにより生じたウエル９０４ａ及び９０４ｂの内表面積の増加分が、温度循環器１０００によるウエル９０４ａ及び９０４ｂ内に入れられた溶液の温度の迅速な周期変化を可能にする。
【００４７】
図１１を参照すれば、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材である熱伝導性材料を用いてチューブ９００ａ及び９００ｂを作成するための好ましい方法１１００の工程を示すフローチャートがある。チューブは、熱伝導性材料を形成するために、高分子材（例えば結晶性高分子材）と１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤とを混合する（工程１１０２）ことにより製造できる。好ましい実施形態において、チューブ９００ａ及び９００ｂは、ポリプロピレンのような、高分子材及び、カーボンファイバ、金属、セラミック（窒化ホウ素）等のような、熱伝導性添加剤から作成される。
【００４８】
チューブ９００ａ及び９００ｂの製造における次の工程には、メルトブレンドを作成するための、１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤と混合された高分子材の押出し（工程１１０４）がある。詳しくは、重量計量供給装置を用いて高分子材及び（１つまたはそれより多くの）熱伝導性添加剤を二軸スクリュー押出機に送り込んで、十分に分散させたメルトブレンドを作成することができる。押し出されたメルトブレンドは次いで、水槽をくぐらされて冷却されて（工程１１０６）から、ペレット化されて（工程１１０８）、乾燥される。ペレット化されたメルトブレンドは射出成形機により加熱されて溶融し（工程１１１０）、次いで射出成形機がメルトブレンドを射出成形機の金型キャビティに射出する（工程１１１２）。金型キャビティにはチューブ９００ａ及び９００ｂを形成するための形状につくられた区画がある。次いで、射出成形機は射出されたメルトブレンドを冷却して（工程１１１４）、チューブ９００ａ及び９００ｂを作成する。最後に、チューブ９００ａ及び９００ｂが射出成形機から取り出される（工程１１１６）。
【００４９】
図１２を参照すれば、金属である熱伝導性材料を用いてチューブ９００ａ及び９００ｂを作成するための好ましい方法の工程を示すフローチャートがある。好ましい実施形態において、チューブ９００ａ及び９００ｂは、例えば亜鉛、アルミニウム及び銅を含む、金属から作成される。
【００５０】
チューブ９００ａ及び９００ｂを製造するためには、金属を加熱して溶融させ（工程１２０２）、次いで成形機の金型キャビティ（例えばダイカスト）内に射出する（工程１２０４）。金型キャビティにはチューブ９００ａ及び９００ｂを形成するための形状につくられた区画がある。成形機は次いで、射出された溶融金属を冷却して（工程１２０６）、チューブ９００ａ及び９００ｂを作成する。最後に、チューブ９００ａ及び９００ｂが成形機から取り出される（工程１２０８）。
【００５１】
チューブ９００ａ及び９００ｂには２つの形状の熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂしか示されていないが、本発明がこれらの形状に限定されないことは当然である。それよりも、本発明のチューブは、熱伝達フィンがウエルの内表面積を実効的に増加させる限り、多様な形状をもつ熱伝達フィンを有し得る。再記すれば、熱伝達フィンはウエルの内表面積を増加させ、よって、従来のチューブ並びに熱伝達フィン９０８ａ及び９０８ｂをもたないチューブ９００ａ及び９００ｂに比較して、温度循環器によるウエル内に入れられた溶液の温度のより迅速な周期変化を可能にする。
【００５２】
図１３を参照すれば、チューブ９００ａ及び９００ｂを用いるための好ましい方法１３００の工程を示すフローチャートがある。本発明のチューブ９００ａ及び９００ｂはＰＣＲ過程に用いられるとして説明されるが、チューブ９００ａ及び９００ｂが、強靭なチューブ９００ａ及び９００ｂを用い得るいかなる過程にも用いられ得ることは当然である。
【００５３】
初めに工程１３０２において、科学者がチューブ９００ａ及び９００ｂを温度循環器１０００内におく。チューブ９００ａ及び９００ｂを温度循環器１０００内におく前に、科学者は少量の遺伝物質及び反応物質溶液をチューブ９００ａ及び９００ｂのウエル９０４ａ及び９０４ｂ内に入れることができる。次いで科学者は、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の蒸発の防止に役立たせるため、キャップ９０２ａ及び９０２ｂをウエル９０４ａ及び９０４ｂにかぶせることができる。
【００５４】
工程１３０４において、温度循環器１０００が作動し、チューブ９００ａ及び９００ｂのウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の温度をＰＣＲ過程にしたがって周期変化させる。例えば温度循環器１０００は、ＰＣＲ過程の間、ウエル９０４ａ及び９０４ｂの内容物の温度を９５℃から５５℃次いで７２℃に、およそ３０回周期変化させることができる。最後に工程１３０６において、科学者がチューブ９００ａ及び９００ｂを温度循環器１０００から取り出す。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を添付図面に示して、上述の発明の実施の形態で詳述したが、本発明が開示した実施形態に限定されず、本発明には、特許請求の範囲で規定される本発明の精神を逸脱することなく、数多くの構成転換、改変及び置換が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】例示的な従来のマイクロプレート１００の斜視図を示す
【図１Ｂ】例示的な従来のマイクロプレート１００の一部破断斜視図を示す
【図１Ｃ】例示的な従来のマイクロプレート１００の側断面図を示す
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態にしたがうマイクロプレートの斜視図を示す
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態にしたがうマイクロプレートの破断平断面図を示す
【図２Ｃ】本発明の第１の実施形態にしたがうマイクロプレートの側断面図を示す
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態にしたがうマイクロプレートの斜視図を示す
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態にしたがうマイクロプレートの破断平断面図を示す
【図３Ｃ】本発明の第２の実施形態にしたがうマイクロプレートの側断面図を示す
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態にしたがうマイクロプレートの斜視図を示す
【図４Ｂ】本発明の第３の実施形態にしたがうマイクロプレートの一部破断斜視図を示す
【図４Ｃ】本発明の第３の実施形態にしたがうマイクロプレートの側断面図を示す
【図５】図２〜４に示されるマイクロプレートを加熱及び冷却できる例示的な温度循環器の斜視図である
【図６】図２〜４に示されるマイクロプレートを１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材である熱伝性材料から作成するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図７】図２〜４に示されるマイクロプレートを金属である熱伝導性材料から作成するための別の好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図８】図２〜４に示されるマイクロプレートを使用するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図９Ａ】本発明にしたがうチューブの第１の実施形態の斜視図を示す
【図９Ｂ】本発明にしたがうチューブの第１の実施形態の平断面図を示す
【図９Ｃ】本発明にしたがうチューブの第２の実施形態の斜視図を示す
【図９Ｄ】本発明にしたがうチューブの第２の実施形態の平断面図を示す
【図１０】図９に示されるチューブのいずれも加熱及び冷却できる例示的な温度循環器の斜視図である
【図１１】図９に示されるチューブを１つまたはそれより多くの熱伝導性添加剤が混合された高分子材である熱伝導性材料から作成するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図１２】図９に示されるチューブを金属である熱伝導性材料から作成するための別の好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図１３】図９に示されるチューブを使用するための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【符号の説明】
２００，３００，４００　　マイクロプレート
２０２，３０２，４０２　　フレーム
２０４，３０４，４０４　　ウエル
２０６，３０６，４０６　　壁体
９００ａ，９００ｂ　　チューブ
９０４ａ，９０４ｂ　　ウエル
９０８ａ，９０８ｂ　　熱伝達フィン
【図１】
2004000160.tif 000006
【図２】
2004000160.tif 000007
【図３】
2004000160.tif 000008
【図４】
2004000160.tif 000009
【図５】
2004000160.tif 000010
【図６】
2004000160.tif 000011
【図７】
2004000160.tif 000012
【図８】
2004000160.tif 000013
【図９】
2004000160.tif 000014
【図１０】
2004000160.tif 000015
【図１１】
2004000160.tif 000016
【図１２】
2004000160.tif 000017
【図１３】
2004000160.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月28日(2003.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2004000160.tif 000019
【図１Ｂ】
2004000160.tif 000020
【図１Ｃ】
2004000160.tif 000021
【図２Ａ】
2004000160.tif 000022
【図２Ｂ】
2004000160.tif 000023
【図２Ｃ】
2004000160.tif 000024
【図３Ａ】
2004000160.tif 000025
【図３Ｂ】
2004000160.tif 000026
【図３Ｃ】
2004000160.tif 000027
【図４Ａ】
2004000160.tif 000028
【図４Ｂ】
2004000160.tif 000029
【図４Ｃ】
2004000160.tif 000030
【図５】
2004000160.tif 000031
【図６】
2004000160.tif 000032
【図７】
2004000160.tif 000033
【図８】
2004000160.tif 000034
【図９Ａ】
2004000160.tif 000035
【図９Ｂ】
2004000160.tif 000036
【図９Ｃ】
2004000160.tif 000037
【図９Ｄ】
2004000160.tif 000038
【図１０】
2004000160.tif 000039
【図１１】
2004000160.tif 000040
【図１２】
2004000160.tif 000041
【図１３】
2004000160.tif 000042
【外国語明細書】
2004000160.tif 000043
2004000160.tif 000044
2004000160.tif 000045
2004000160.tif 000046
2004000160.tif 000047
2004000160.tif 000048
2004000160.tif 000049
2004000160.tif 000050
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2004000160.tif 000053
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