(57)【要約】  【課題】  生体試料等を温度管理下で保管する温度制御装置において、温度制御対象物に対して温度斑を生じさせることなく温度制御を行うことを可能にする。  【解決手段】  温度制御対象物２を収容する筐体１０を熱伝導率の高いアルミニウムから形成し、さらに筐体１０に水路を形成するとともに、この水路１０内に冷却水１１を循環させる循環手段を設け、また筐体１０内にファン２２を配置するとともに、このファン２２を回転させるモーター２１を設け、温度制御対象物２を収容する筐体１０そのものを温度制御することによって内部の空気を温度制御し、さらに内部の空気をファン２２によって循環させることにより、筐体１０内部で温度斑ができるのを抑制し、温度制御対象物２に対して温度斑を生じさせることなく温度制御を行うことができるようにする。【選択図】          図１
2005257454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなり、温度制御対象物を収容する筐体と、
該筐体に形成された水路と、
該水路内に冷却水を循環させる循環手段と、
前記筐体内に配置されたファンと、
該ファンを回転させる駆動手段とを備えてなることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記温度制御対象物を、前記筐体内の中空に保持する保持手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記筐体内の前記ファンの気流の吹出方向と対向する内壁に、ヒートシンクが固着されていることを特徴とする請求項１または２記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記ファンがファンシャフトを備え、
前記駆動手段がモーターであり、
前記モーターが前記筐体外部に熱絶縁体を介して固着され、
前記ファンシャフトが前記モーターの回転軸に熱絶縁体を介して固着され、
前記ファンシャフトが前記筐体に非接触な状態で回転自在に保持され、前記筐体内に挿通されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば生体試料等を温度管理下で保管する温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属中においては、自由電子が集団的に振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そして、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、表面プラズモンと呼ばれている。
【０００３】
従来より、この表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、試料中の物質を定量分析する表面プラズモン共鳴測定装置が種々提案されている。そして、それらの中で特に良く知られているものとして、 Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記の系を用いる表面プラズモン共鳴測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られ、かつ表面プラズモン共鳴による全反射減衰が生じ得るように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して全反射減衰角もしくはその変化に関する情報を取得する情報取得手段とを備えてなるものである。
【０００５】
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変えて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化にしたがって反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した光ビームの成分を全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。
【０００６】
上記構成の表面プラズモン共鳴測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角θSPで入射させると、該金属膜に接している試料中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に光検出手段により暗線として検出される。
【０００７】
なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入射するように予め設定しておく、もしくは、ｐ偏光成分のみを検出するように設定しておく必要がある。
【０００８】
この全反射減衰（ＡＴＲ）が生じる入射角θSPから表面プラズモンの波数が分かると、試料の誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫSP、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍ  とεS  をそれぞれ金属、試料の誘電率とすると、以下の関係がある。
【数１】
2005257454.tif 000003
【０００９】
試料の誘電率εS  が分かれば、所定の較正曲線等に基づいて試料中の特定物質の濃度が分かるので、結局、全反射減衰角を知ることにより、特定物質の定量分析を行うことができる。
【００１０】
このような表面プラズモン共鳴測定装置等を用いて生体試料の分析を行う場合には、通常、分析に先立って生体試料を所定時間加温して培養を行ったり、また、生体試料を所定温度管理下に保管して経時変化を測定するようなことが行われる。
【００１１】
上記のような用途に用いる温度制御装置としては、特許文献２に記載されているような、生体試料が収容されたチューブを、このチューブと係合する係合部が形成された温度調節ブロックに接触させて温度調節を行うものや、特許文献３に記載されているような、温度管理された筐体内に、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等を収容して温度調節を行うもの等が知られている。
【特許文献１】特開平6−167443号公報
【特許文献２】特開2003-093043号公報
【特許文献３】特開2003-289848号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載されているような、生体試料が収容されたチューブ（温度制御対象物）を、このチューブと係合する温度調節ブロックに接触させて温度調節を行う装置の場合、チューブと温度調節ブロックとを完全に密着させることが困難であり、チューブと温度調節ブロックとが接触している部分と接触していない部分が生じるため、温度制御対象物に温度斑を生じさせてしまう。また、この装置においては、チューブの形状が制約されるため汎用性が悪いという問題がある。
【００１３】
また、特許文献３に記載されているような、生体試料が注入されたマイクロプレート等（温度制御対象物）を温度管理された筐体内に収容して温度調節を行う装置の場合、筐体内での温度分布を均一にすることが困難であるため、やはり温度制御対象物に温度斑を生じさせてしまう。
【００１４】
上記のような温度斑が生じてしまうと、生体試料のサンプル毎に温度誤差が生じてしまい精確な測定を行うことができない。
【００１５】
特に上記特許文献１に記載されているような表面プラズモン共鳴測定装置の場合、光検出器で測定される反射光の角度の検出に0.00001°（0.1RU）の検出精度が要求される場合、センサウェルユニットの温度変化を0.065℃以下に抑えなくてはならないため、他の装置にも増して正確な温度調節が必要とされる。
【００１６】
そのため、温度制御対象物に対して温度斑を生じさせることなく温度制御可能な温度制御装置が望まれている。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みて、温度制御対象物に対して温度斑を生じさせることなく温度制御可能な温度制御装置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】
【００１８】
本発明による温度制御装置は、金属材料からなり、温度制御対象物を収容する筐体と、筐体に形成された水路と、水路内に冷却水を循環させる循環手段と、筐体内に配置されたファンと、ファンを回転させる駆動手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明による温度制御装置において、「金属材料」にはアルミニウム等の熱伝導率の高い金属を用いることが好ましい。
【００２０】
また、温度制御対象物を筐体内の中空に保持する保持手段を備えていることが好ましい。
【００２１】
また、筐体内のファンの気流の吹出方向と対向する内壁に、ヒートシンクを固着することが好ましい。
【００２２】
上記ファンにファンシャフトを備え、上記駆動手段をモーターとし、モーターが筐体外部に熱絶縁体を介して固着され、ファンシャフトがモーターの回転軸に熱絶縁体を介して固着され、ファンシャフトが筐体に非接触な状態で回転自在に保持され、筐体内に挿通されていることが好ましい。
【００２３】
なお、熱絶縁体としては、セラミックスやグラファイト等の硬質材料の他に、ポリスチレンフォーム等の発泡系断熱材やコルク等を、使用する部位に応じて適宜用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の温度制御装置によれば、温度制御対象物を収容する筐体をアルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料から形成し、さらに筐体に水路を形成するとともに、この水路内に冷却水を循環させる循環手段を設け、また筐体内にファンを配置するとともに、このファンを回転させる駆動手段を設け、温度制御対象物を収容する筐体そのものを温度制御することによって内部の空気を温度制御し、さらに内部の空気をファンによって循環させることにより、筐体内部で温度斑ができるのを抑制することができるため、温度制御対象物に対して温度斑を生じさせることなく温度制御を行うことが可能となる。
【００２５】
また、温度制御対象物を筐体内の中空に保持する保持手段を備えることによって、温度制御対象物の外面の広い面積に対して筐体内部の温度調節された空気を接触させることができるため、温度斑の発生をさらに抑制することができる。
【００２６】
また、筐体内のファンの気流の吹出方向と対向する内壁に、ヒートシンクを固着することにより、筐体内で循環させている空気を効率的に温度制御することができる。
【００２７】
さらに、ファンにファンシャフトを備え、駆動手段をモーターとし、モーターを筐体外部に熱絶縁体を介して固着し、ファンシャフトをモーターの回転軸に熱絶縁体を介して固着し、ファンシャフトを筐体に非接触な状態で回転自在に保持し、筐体内に挿通して、ファンおよび駆動手段から発生する熱が筐体に伝わらないようにすることにより、筐体内の空気の温度制御をより精確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態の温度制御装置の構成図、図２はこの温度制御装置のファンおよび駆動手段の詳細な構成図である。
【００２９】
この温度制御装置１は、温度制御対象物２を収容するアルミニウム製の筐体１０と、筐体１０内に配置され、筐体１０内の空気を循環させるファン２２と、このファン２２を回転させるモーター（駆動手段）２１とを備えている。筐体１０には内部に水路１０ａが形成されており、この水路１０ａ内に冷却水１１を循環させる不図示の循環手段を備えている。循環手段は、冷却水の温度調節を行う温度調節部、冷却水を循環させるポンプ、冷却水を貯蔵するタンク等から構成される。
【００３０】
この温度制御装置１は、温度制御対象物２として多数個のウェル（穴）が形成されたマイクロプレートを収容することを想定しており、筐体１０内部にはマイクロプレート（温度制御対象物２）を筐体１０内の中空に保持する支持台（保持手段）１２が設けられている。この支持台１２は、温度制御対象物２を保持した際に温度制御対象物２がファン２２から吹き出された気流に当たる位置に配されている。なお、支持台１２は、温度制御対象物２になるべく接しないようにして、温度制御対象物２の外面のなるべく広い面積が筐体１０内の空気と接触するようにすることが好ましい。
【００３１】
ここで、筐体１０へのモーター２１およびファン２２の取付構造について詳細に説明する。
【００３２】
筐体１０外部には熱絶縁体であるセラミック製のケース２０が固着されており、モーター２１はこのケース２０の外壁面２０ａに固着されている。ケース２０内部には、２つのベアリング２５がベアリング保持部材２６によって保持されており、このベアリング２５によりグラファイト製のベアリングシャフト２４が回転自在に保持されている。このベアリングシャフト２４のモーター２１側の一端は、モーター２１の回転軸２１ａと熱絶縁体であるセラミック製のカップリング２３を介して固着されており、ベアリングシャフト２４の他端はファン２２のファンシャフト２２ａと固着されている。さらに、ファンシャフト２２ａは、筐体１０およびケース２０に非接触な状態で筐体１０内に挿通されている。
【００３３】
このような取付構造とすることにより、モーター２１およびファン２２から発生する熱が筐体１０に伝わらないようにすることができるため、筐体１０内の空気の温度制御をより精確に行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、筐体１０内のファン２２の気流の吹出方向と対向する内壁には、ヒートシンク１３が固着されており、これにより筐体１０内で循環させている空気を効率的に温度制御することができる。
【００３５】
温度制御装置１を上記のような構成とすることにより、筐体１０内部で温度斑ができるのを抑制することができるため、温度制御対象物２に対して温度斑を生じさせることなく温度制御を行うことが可能となる。
【００３６】
また、支持台１２を設けて温度制御対象物２を筐体１０内の中空に保持することにより、温度制御対象物２の外面の広い面積に対して筐体１０内部の温度調節された空気を接触させることができるため、温度斑の発生を効率的に抑制することができる。
【００３７】
以上、本発明による温度制御装置の好ましい実施の形態について説明したが、本発明による温度制御装置は上記構成に限定されるものではなく、例えば、温度制御対象物を筐体内の中空に保持する保持手段としては、上記の支持台以外に、筐体内の天面から温度制御対象物を懸架するワイヤー等としてもよい。また、保持手段を設けず、温度制御対象物を筐体内の底面に直接設置してもよい。
【００３８】
また、温度制御対象物としては、マイクロプレート以外のものを収容することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態の温度制御装置の構成図
【図２】上記温度制御装置のファンおよび駆動手段の詳細な構成図
【符号の説明】
【００４０】
１    温度制御装置
２    温度制御対象物
１０    筐体
１１    冷却水
１２    支持台
１３    ヒートシンク
２０    ケース
２１    モーター
２１ａ    回転軸
２２    ファン
２２ａ    ファンシャフト
２３    カップリング
２４    ベアリングシャフト
２５    ベアリング
２６    ベアリング保持部材
【図１】
2005257454.tif 000004
【図２】
2005257454.tif 000005