(57)【要約】【課題】温度制御ユニット内の空気循環を最適化して素早く設定温度にもっていく生体サンプル分析装置を提供することを目的とする。【解決手段】生体サンプルを分析するための生体サンプルプレートを回転可能に支持する回転駆動部と、前記生体サンプルプレートの周囲を取り囲み且つ一端が開口するように形成された筐体と、前記筐体に取り付けられ温度制御された空気を前記筐体に送るための温度制御ユニットと、を備えた生体サンプル分析装置において、前記筐体の前記生体サンプルプレートの下面に対向する面が前記生体サンプルプレートの下面に対して異なる傾斜角を持つ複数の傾斜面からなる生体サンプル分析装置。【選択図】図１
2009092500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプルを分析するための生体サンプルプレートを回転可能に支持する回転駆動部と前記生体サンプルプレートの周囲を取り囲み且つ一端が開口するように形成された開口部と前記開口部の反対側に閉塞部とを持つ筐体と前記筐体に取り付けられ温度制御された空気を前記筐体に送るための温度制御ユニットとを備えた生体サンプル分析装置において、
前記筐体の前記生体サンプルプレートの下面に対向する面が前記生体サンプルプレートの下面に対して異なる傾斜角を持つ複数の傾斜面からなる生体サンプル分析装置。
【請求項２】
前記筐体は、前記生体サンプルプレートを前記回転駆動部に装着するための蓋を持つ請求項１に記載の生体サンプル分析装置。
【請求項３】
前記温度制御ユニットは、前記筐体を密閉するように前記開口部に設けられている請求項１に記載の生体サンプル分析装置。
【請求項４】
前記温度制御ユニットは、外部からの指令による温度で前記筐体内部の温度を制御するための熱交換器と送風器とからなる請求項３に記載の生体サンプル装置。
【請求項５】
前記複数の傾斜面は、前記開口部と前記生体サンプルプレートの中心から前記閉塞部との間に設けられている請求項１に記載の生体サンプル分析装置。
【請求項６】
前記複数の傾斜面と前記生体サンプルプレートとの距離は、前記生体サンプルプレートの中心より前記開口部へ向かうにつれて大きくなるように傾斜して形成されている請求項５に記載の生体サンプル分析装置。
【請求項７】
前記傾斜は、前記複数の傾斜面毎に異なる請求項６に記載の生体サンプル分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡやタンパクその他の生体サンプルを所定の温度制御のもとで電気泳動させながらその分析を行う生体サンプル分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な生体サンプルとしてＤＮＡとタンパクが存在している。近年、分子生物学の急速な進展によって、様々な疾患において遺伝子の関与がかなり正確に理解されるようになり、遺伝子をターゲットにした医療に注目が集まるようになってきている。ＤＮＡに関して、現在ＳＮＰｓ（ｓｉｎｇｌｅ  ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍの略で「１塩基多型」と一般に訳されており、遺伝子における１暗号（１塩基）の違いの総称である。）が注目されている。その理由としては、ＳＮＰsの分類により、各個人の薬剤に対する効果や感受性を予測でき、さらには、地球上に親子兄弟といえども全く同じＳＮＰsを持つ人間は絶対この世に存在しないことから個人の完全な特定ができると考えられているからである。
【０００３】
現在ＳＮＰsを調べる方法としては、樹脂製の生体サンプルプレートに微細流路を形成したものを用いて、電気泳動にて分析を行う装置が提案されている。その中でも本出願人は、生体サンプルプレートにサンプルと緩衝液を注入し、生体サンプルプレートを回転させることで、遠心力を用いて緩衝液とＤＮＡとを微細流路内に充填して電気泳動を行う装置を提案している。緩衝液に対して所定の電位勾配を掛けることでサンプルを電気泳動させる。それと同時にＤＮＡサンプルに付けた蛍光物質に対してレーザーを照射しながら、発光としての蛍光の強度分布を検出することにより、サンプルの泳動状態を観察することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この構成の生体サンプル判別装置では、生体サンプルの泳動部内の泳動速度は、電気泳動部の温度変動に依存するので、泳動部を一定温度に保持しなければならない。
【特許文献１】国際公開第２００５／０６４３３９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、複数の流路が形成されている生体サンプルプレートの上面にヒータと電機泳動用の電極とを配置する複雑な構成であり、生体サンプルプレートの回転中は加熱できない。また、温度が上昇しすぎた場合に生体サンプルプレート温度を下げる手段がないため、生体サンプルプレートを回転させるなどして温度を下げるより他なく、設定温度への到達に時間がかかってしまっていた。また、装置内を雰囲気温度より十分低い温度に強制的に下げることは難しく、生体サンプルプレートの温度制御を行うのは困難である。生体サンプルプレート回転中も温度制御を行うためには、生体サンプルプレート周囲の空気を所定の温度に制御することにより生体サンプルプレートの温度制御を行うという構成にしなければならない。この場合、筐体内の空気循環を考慮しないと生体サンプルプレート周囲の空気の温度斑が生じ、設定温度への到達が遅くなるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、筐体内の空気循環を最適化して生体サンプルプレート温度を素早く設定温度に到達させることを可能とした生体サンプル分析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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体サンプル分析装置は、生体サンプルを分析するための生体サンプルプレートを回転可能に支持する回転駆動部と前記生体サンプルプレートの周囲を取り囲み且つ一端が開口するように形成された開口部と前記開口部の反対側に閉塞部とを持つ筐体と前記筐体に取り付けられ温度制御された空気を前記筐体に送るための温度制御ユニットとを備えた生体サンプル分析装置において、前記筐体の前記生体サンプルプレートの下面に対向する面が前記生体サンプルプレートの下面に対して異なる傾斜角を持つ複数の傾斜面からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の生体サンプル分析装置によれば、筐体内の空気循環を最適化し、温度制御ユニットから送出された所定温度の空気が生体サンプルプレートに到達するまでに移動する熱量を小さくし、筐体の体積を小さくすることが可能であるため設定温度へ到達させるまでの時間を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の生体サンプル分析装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
以下、図１から図６を用いて、本実施の形態にかかる生体サンプル分析装置について説明する。図１は本実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の要部ユニットを示す斜視図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の要部ユニットは、筐体１の下部に、生体サンプルプレート２を回転させるための駆動機構６を備えている。筐体１の内部には、駆動機構６により回転駆動されるとともに、生体サンプルプレート２を搭載可能なトレイ３が配置されている。筐体１の側方には、筐体１内を所定の温度に加熱・冷却を行った空気の排出を行う温度制御ユニット５を取り付けている。なお図において、筐体１は上蓋を取り除いた状態で示しており、上蓋を取り付けた状態では、筐体１の内部は、密閉された温度制御室４を形成する。
【００１１】
この筐体１の内部には、トレイ３の生体サンプルプレート２受け面の下面と対向する位置に設けられ温度制御ユニット５からの空気を所定の方向に導く傾斜７および傾斜８を有する。温度制御室４は内部にトレイ３、温度制御ユニット５および傾斜７、傾斜８が配され温度制御ユニット５から排出される空気を閉じ込め温度制御室４内部の温度制御を行う。
【００１２】
図２は本実施の形態における温度制御ユニット５の断面図である。熱交換器であるペルチェ９と良熱伝導体であるアルミニウムのブロックであるアルミブロック１４は樹脂等の不良熱伝導体１５で囲まれ、かつ良熱伝導体であるアルミニウムからなる温度制御室内側のヒートシンク１０及び温度制御室外側のヒートシンク１１で挟み、ネジ等の締結にて狭持されている。ヒートシンク１０及び１１はファンモータ１２と１３が取り付けられており、ペルチェ９からヒートシンク１０及び１１へ伝わった熱を温度制御室の内外へ放出する。ここで、ペルチェ８に流す電流の方向によりペルチェ８の冷却面、加熱面が決められる。
【００１３】
図３は図１の要部ユニットのＡ−Ａ断面図を含む装置全体の断面図であり、これを用いて生体サンプル分析装置の全体構成と、分析動作について説明する。サンプルと緩衝液が注入された生体サンプルプレート２は、駆動部６に固定されているトレイ３上に設置する。生体サンプルは、トレイ３を回転させることにより生じる遠心力で生体サンプルプレートに設けられた流路（図示せず。）へ充填あるいは定量される。生体サンプルの分析は、電気泳動を用いておこなう。詳しくは、プレート内部の電気泳動流路内に生体サンプルを充填した後、この電気泳動流路の両端に電圧を印加する。このため、複数の電極プローブ１６を備えた電極ユニット１７を電気泳動流路の両端に接続して、電気泳動流路内の生体サンプルに電圧を印加する。
【００１４】
この時に温度制御ユニット５より所定の温度の空気が生体サンプルプレート２（トレイ３）の上下を通り温度制御室内４に送り込まれる。そして、レーザー測定ユニット１８により泳動状態の測定を行う。なお、電極ユニット１７は上蓋１９の下面に一体的に取り付けられており、図では、上蓋１９を筐体から取り外した状態を示している。
【００１５】
図４は図１の温度制御室内の筐体側面を取り除いた状態の斜視図である。傾斜７及び８は温度制御室４内のトレイ３の生体サンプルプレート２受け側の下面と対向する面に温度制御ユニット５からトレイ回転軸２０へ向かうにつれて温度制御室４の厚みが薄くなるよう形成されており、傾斜７は傾斜８を挟む形で、傾斜８より緩やかな傾斜となるよう配されている。これにより温度制御ユニット５から排出された空気は傾斜の緩やかな傾斜７を通りトレイ側方へと移動し、それぞれの傾斜７を通過した空気流２１は温度制御室４内を循環し、温度制御ユニット５のファンモータ１２に吸引される。よって、繰り返し熱交換が行われた空気がヒートシンク（図示せず。）を通過するため効率良く熱交換が可能となる。
【００１６】
図５は図１の平面図である。温度制御ユニット５からの空気が循環する際に、ファンモータ１２は温度制御室内の空気を吸引する方向に回転しており、矢印２２のように温度制御ユニット５から排出された直後の空気を吸い込もうとするが、傾斜７は空気流と同方向で傾斜が緩やかであり、傾斜８は傾斜角が急であるためファンモータ１２との空間が狭く、その空間へ空気を引き込むには空気流の向きを変える必要があるために温度制御ユニット５から送出された空気は矢印２２の方向へは移動せずに大部分が傾斜７を通過する。従って、温度制御室内に特別に空気流路を設ける必要が無いので温度制御室４の幅を狭くでき容積を小さく出来る。また、温度制御室４の容積が小さく出来るので、温度制御ユニット５で設定された温度へ到達させるまでの熱交換量を少なくすることが可能となる。
【００１７】
ここで、ファンモータ１２から空気を直接トレイ３へと当てた場合、冷却時においては空気の温度が低くプレート２表面が結露し蛍光検出時の測定に悪影響を及ぼす可能性があるため、本実施例の方向に空気を流すのが好ましい。この場合、従来の方式と異なり温度制御ユニット５からの空気は迂回することなく傾斜を伝って流れるため生体サンプルプレート２までの距離が短くなり空気が生体サンプルプレートに到達するまでに移動する熱量が小さくなる。
【００１８】
図６は、傾斜７の有無による筐体内の空気の流れについて数値計算を行ったモデルを示したものである。図６（ａ）は傾斜の無い筐体を、図６（ｂ）は傾斜７を有する筐体である。筐体と生体サンプルプレート２間との高さｈは、供に１３ｍｍである。また、図６（ｂ）に示す傾斜７を有する筐体の回転軸２０から傾斜端部２３までの距離Ｘは、１０ｍｍとした。数値計算結果の評価は、次のようにして行った。すなわち、筐体内部に空気流の淀みや渦が無く、生体サンプルプレート２に均一に空気循環しているものを良好とし、○とした。一方、筐体内部の一部に空気流の淀みや渦が有り、生体サンプルプレート２に均一に空気が循環しない場合を非効率と評価し、×とした。評価結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2009092500.tif 000003
【００２０】
表１に示すように、本発明である傾斜７を有する筐体では、生体サンプルプレート２上下面の空気流速の変化が少なく均一に空気の循環が行われていることを示している。従来例である傾斜をもたない筐体では、生体サンプルプレート２上下面の空気流速の変化が大きい。これは、生体サンプルプレート２の面上の一部で空気の流れに滞りがあるため空気流速の変化が大きくなっており空気の循環が均一に行われていないことを示している。
【００２１】
次に、図６（ｂ）で示した本発明である傾斜７を有する筐体において、好ましい寸法について数値計算を行った。すなわち、筐体と生体サンプルプレート２間の高さｈと回転軸２０から傾斜端部２２までの距離Ｘについて、以下に好ましい範囲を示す。ここで、Ｘの原点は回転軸２０の中心であり、Ｘが０の場合は傾斜端部２２が回転軸２０と一致していることを示す。また、Ｘが４０の場合は、傾斜端部２２が生体サンプルプレート２の外周と一致することを示す。また、高さｈは、８ｍｍと１３ｍｍの２つの場合で計算を行った。結果を表２に示す。なお、結果の評価は、表１の場合と同様にした。
【００２２】
【表２】
2009092500.tif 000004
【００２３】
表２の結果に示すように、本発明の傾斜効果を高めるためには、高さｈは、８ｍｍより１３ｍｍの方が有利である。これは、空気の流路を確保するために一定の高さが必要なことを示している。また、高さ１３ｍｍにした場合は、Ｘは１０から３０ｍｍが好ましい。これは、Ｘを０ｍｍにすると傾斜面が大きくなるため、空気が流れにくく、Ｘを４０ｍｍにすると傾斜面が小さいため空気の流速が遅く十分な空気が生体サンプルプレーと２上を流れないためである。従って、好ましいｈとＸの範囲は、ｈが１３ｍｍでＸが１０から３０ｍｍとするのが良い。この範囲であれば、生体サンプルプレート２面上を空気が均一に流れ、効率良く生体サンプルプレート２の熱交換が出来る。
【００２４】
以上のように、本実施の形態の生体サンプル分析装置によれば、筐体内の空気循環を最適化し、温度制御ユニットから送出された所定温度の空気が生体サンプルプレートに到達するまでに移動する熱量を小さくし、筐体の体積を小さくすることが可能であるため設定温度へ到達させるまでの時間を少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の生体サンプル分析装置は、密閉された生体サンプルプレートに対して効率良く温度制御を行う装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の要部ユニットの構成を示す斜視図
【図２】同要部ユニット中の温度制御ユニットを示す断面図
【図３】同要部ユニットの断面図
【図４】本発明の実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の空気の流れを示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の空気の流れを示す平面図
【図６】本発明の実施の形態にかかる生体サンプル分析装置の空気流れの数値計算モデルを示す図
【符号の説明】
【００２７】
１  筐体
２  生体サンプルプレート
３  トレイ
４  温度制御室
５  温度制御ユニット
６  駆動装置
７  傾斜
８  傾斜
９  ペルチェ
１０  ヒートシンク
１１  ヒートシンク
１２  ファンモータ
１３  ファンモータ
１４  アルミブロック
１５  不良熱伝導体
１６  電極プローブ
１７  電極ユニット
１８  レーザー測定ユニット
１９  上蓋
２０  トレイ回転軸
２１  空気流
２３  傾斜端部
【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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