温度控制装置及基因检查装置
阅读说明：本技术 温度控制装置及基因检查装置 (Temperature control device and gene inspection device ) 是由 佐藤航 长冈嘉浩 山本周平 中泽太朗 于 2019-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供小型且简化的温度控制装置、以及具备该温度控制装置的基因检查装置。该温度控制装置具备温度调节对象部,该温度调节对象部在内部保持含有作为温度控制的对象的DNA的溶液,该温度控制装置的特征在于,还具备：单一的温度调节部,其被调整成预定的温度；第一传热部,其接触上述温度调节部及上述温度调节对象部,且在上述温度调节部和上述温度调节对象部之间传热；以及第二传热部,其接触上述第一传热部及上述温度调节对象部且在上述第一传热部和上述温度调节对象部之间传热,或者接触上述温度调节部及上述温度调节对象部且在上述温度调节部和上述温度调节对象部之间传热,上述温度调节对象部被上述第一传热部和上述第二传热部夹着,上述第二传热部被推压。(The invention provides a small and simplified temperature control device and a gene inspection device with the temperature control device. The temperature control device is provided with a temperature adjustment target part which holds a solution containing DNA to be temperature-controlled therein, and is characterized by further comprising: a single temperature adjustment unit that is adjusted to a predetermined temperature; a first heat transfer unit that is in contact with the temperature adjustment unit and the temperature adjustment target unit and transfers heat between the temperature adjustment unit and the temperature adjustment target unit; and a second heat transfer portion that contacts the first heat transfer portion and the temperature adjustment target portion and transfers heat between the first heat transfer portion and the temperature adjustment target portion, or contacts the temperature adjustment portion and the temperature adjustment target portion and transfers heat between the temperature adjustment portion and the temperature adjustment target portion, the temperature adjustment target portion being sandwiched between the first heat transfer portion and the second heat transfer portion, and the second heat transfer portion being pressed.)
技术领域
本发明涉及基因检查装置具备的温度控制装置，特别涉及温度控制装置的简化。
背景技术
在基因检查装置中，在取得含有DNA(Deoxyribonucleic acid，脱氧核醣核酸的试样后，使试样中的微量的DNA放大，然后进行分析。在广泛用于DNA的放大的PCR(PolymeraseChain Reaction，聚合酶链反应)中，将含有DNA的试样溶液和含有使DNA放大的试剂的溶液混合，并在例如94℃下使其改性成单链，并在60℃下合成互补链。通过这样的反复的温度变化使DNA指数性地放大，但是，若溶液内温度偏差增大，则产生DNA放大的区域和DNA不放大的区域，不能进行稳定的放大，基因检查的可靠性降低。
专利文献1中记载了以下构造：将含有溶液的反应部用两个温度控制部包夹，由此降低溶液的温度偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－53650号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1中，对于一个反应部，需要两个温度控制部，因此温度控制装置大型化，而且对两处进行温度控制，因此控制电路复杂化。
因此，本发明的目的在于提供小型且简化的温度控制装置、以及具备该温度控制装置的基因检查装置。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明为温度控制装置，其具备温度调节对象部，该温度调节对象部在内部保持含有作为温度控制的对象的DNA的溶液，上述温度控制装置的特征在于，还具备：单一的温度调节部，其被调整成预定的温度；第一传热部，其接触上述温度调节部及上述温度调节对象部，且在上述温度调节部和上述温度调节对象部之间传热；以及第二传热部，其接触上述第一传热部及上述温度调节对象部且在上述第一传热部和上述温度调节对象部之间传热，或者接触上述温度调节部及上述温度调节对象部且在上述温度调节部和上述温度调节对象部之间传热，上述温度调节对象部被上述第一传热部和上述第二传热部夹着，上述第二传热部被推压。
另外，本发明是检查含有DNA的溶液的基因检查装置，其特征在于，具备上述温度控制装置。
发明的效果
根据本发明，能够提供小型且简化的温度控制装置、以及具备该温度控制装置的基因检查装置。
附图说明
图1是基因检查装置20的概略结构图。
图2是实施例1的温度控制装置1的概略立体图。
图3是说明实施例1的温度控制装置1的构造的图，是图2的A－A剖视图。
图4是说明实施例1的温度调节对象部2的结构的一例的立体图。
图5是说明实施例1的变形例的温度控制装置1的构造的剖视图。
图6是说明实施例2的温度控制装置1的构造的剖视图。
图7是说明实施例3的温度控制装置1的构造的剖视图。
图8是说明实施例4的温度控制装置1的构造的剖视图。
具体实施方式
实施例1
以下，根据附图，对本发明的温度控制装置及基因检查装置的实施例进行说明。此外，在以下的说明及附图中，对具有相同的功能结构的结构要素标注相同的符号，从而省略重复说明。
图1是基因检查装置20的概略结构图。基因检查装置20具备溶液注入部21、流路22、温度控制装置1以及***23。向溶液注入部21注入含有DNA(Deoxyribonucleic acid，脱氧核醣核酸)的试样溶液、含有使DNA放大的试剂的溶液等。注入到溶液注入部21的溶液通过流路22流向温度控制装置1。在温度控制装置1中，反复进行预定的温度变化，例如在94℃和60℃之间的加热和冷却，使溶液中的DNA指数函数地放大。温度控制装置1的详情后面进行叙述。含有放大后的DNA的溶液流向***23。在***23，通过向含有放大后的DNA的溶液照射激发光和溶液通过激发光的照射而产生的荧光的受光，从而进行基因检查。
使用图2及图3对温度控制装置1的构造进行说明。此外，图2是温度控制装置1的概略立体图，图3是图2的A－A剖视图。温度控制装置1具备温度调节部8、温度调节对象部2、第一传热部3、第二传热部4以及推压部件14。以下，对各部进行说明。
温度调节部8是调整到预定的温度的加热源及冷却源。本实施例的温度控制装置1具备单一的温度调节部8。温度调节部8例如由珀尔帖元件5和散热器6构成。珀尔帖元件5是通过流通直流电流而引起在一方的面的吸热和在另一方的面的散热的元件，通过改变流通直流电流的方向，既能作为加热源发挥功能，也能作为冷却源发挥功能。散热器6是具有多个散热片的结构体，进行散热或吸热。珀尔帖元件5通过与散热器6组合，强化作为加热源或冷却源的功能。此外，温度调节部8不限于珀尔帖元件5与散热器6的组合，也可以构成为通过使用了加热器的加热、使冷却介质流过来调整温度。
温度调节对象部2将作为温度控制的对象的含有DNA的溶液10保持于内部。使用图4对温度调节对象部2的结构的一例进行说明。温度调节对象部2具有流路芯片9和流路密闭部件11。流路芯片9是具有几mm的厚度的平板，且具有开口部9a和槽部9b。向开口部9a***后述的第二传热部4。在槽部9b装满有溶液10，通过被流路密闭部件11覆盖，槽部9b成为溶液10的流路。流路密闭部件11是具有几百μm的厚度的平板。
第一传热部3是由热传导率高的材质，例如铝、铜构成的部件，配置于温度调节部8之上，更具体而言，配置于珀尔帖元件5之上。第一传热部3具有作为突起部的凸部3a。凸部3a接触温度调节对象部2的流路密闭部件11。也就是，第一传热部3接触温度调节部8和温度调节对象部2，在温度调节部8和温度调节对象部2之间传热。
第二传热部4是由热传导率高的材质，例如铝、铜构成，且具有截面为门型的形状的部件。第二传热部4的二个脚部分别***流路芯片9的开口部9a，且通过第一接触面4a接触第一传热部3。另外，第二传热部4的中央部通过第二接触面4b接触温度调节对象部2的流路芯片9。也就是，第二传热部4接触第一传热部3和温度调节对象部2，在第一传热部3和温度调节对象部2之间传热。
推压部件14是推压第二传热部4的部件，由热传导率低的材质、例如氧化铝等金属氧化物构成。推压部件14通过作为水平面的挤压面14a将第二传热部4向－Y方向推压，第二传热部4将第一传热部3及温度调节对象部2向相同的方向、即－Y方向推压。利用推压部件14将第二传热部4向－Y方向、即温度调节对象部2被第一传热部3和第二传热部4夹住的方向推压，由此能够降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻。
为了降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻的差异，也可以在第一接触面4a及第二接触面4b的至少一方安装被推压而变形的变形部13。即使在第二传热部4的Y方向的尺寸精度不高的情况下，通过安装变形部13，在第一接触面4a及第二接触面4b不会产生间隙，能够使两面的接触热阻相同。此外，变形部13也可以安装于第一传热部3与温度调节对象部2之间。另外，变形部13期望比第二传热部4、第一传热部3、温度调节对象部2更软，且具有与它们同样的热传导率，例如，使用热传导片、热传导油脂。
温度调节部8的控制所需的未图示的温度传感器固定于第一传热部3和第二传热部4的至少一方。此外，就从温度调节部8到温度调节对象部2的传热路径而言，经由第二传热部4的传热路径更长，因此第二传热部4的温度变化、即最高温度与最低温度的差异比第一传热部3小。在此，将温度传感器固定于第一传热部3，从而不会过度地控制第二传热部4的温度，并且在第二传热部4不设置温度传感器。温度传感器固定的位置越靠近温度调节对象部2越好。
此外，温度调节对象部2不限于图3的具有流路芯片9和流路密闭部件11的构造。使用图5对温度调节对象部2的变形例进行说明。图5所示的温度调节对象部2是在圆筒形状的反应容器12的内部保持溶液10的部件。另外，第一传热部3具有适合于反应容器12的形状的凹部。通过第一传热部3和反应容器12具有适合的形状，基于第二传热部4的推压得到的接触热阻的降低不仅作用于Y方向上，也作用于X方向。
通过上述的结构，温度调节对象部2被传递来自单一的温度调节部8的热的第一传热部3和第二传热部4夹着，而且被第二传热部4推压，因此温度调节对象部2的温度被迅速且均匀地控制。通过迅速且均匀的温度控制，能够使溶液10中的DNA的放大稳定化，能够提高基因检查的可靠性。另外，温度调节部8是单一的，从而温度调节部8不会大型化，控制回路也单一，因此能够提供小型且简化的温度控制装置1。
此外，在图2及图3中，在温度调节部8上依次配置有第一传热部3、温度调节对象部2、第二传热部4，但也可以在温度调节部8下依次配置第一传热部3、温度调节对象部2、第二传热部4，也可以使各部在左右方向(X方向)上排列。另外，通过第一传热部3和第二传热部4分离的构造，温度调节对象部2的更换变容易。
实施例2
在实施例1中，对第二传热部4接触第一传热部3的构造进行了说明。本实施例中，对第二传热部4接触温度调节部8的构造进行说明。此外，对于与已经说明了的标注有相同的符号的结构具有相同的功能的部分，省略说明。
使用图6对本实施例的构造进行说明。本实施例与实施例1的不同在于第二传热部4和第一传热部3，尤其对它们进行说明。
第二传热部4的材质及形状与实施例1相同，但***流路芯片9的开口部9a的两个脚部通过第一接触面4a接触的是温度调节部8。也就是，第二传热部4接触温度调节部8和温度调节对象部2，在温度调节部8和温度调节对象部2之间传热。与实施例1相同地，为了降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻，将第二传热部4向－Y方向推压。此外，本实施例的第二传热部4推压的对象是温度调节部8和温度调节对象部2。
第一传热部3的材质及形状与实施例1相同，但X方向的大小比实施例1小，且配置于第二传热部4的二个脚部之间且温度调节部8之上。与实施例1相同地，第一传热部3接触温度调节部8和温度调节对象部2，在温度调节部8和温度调节对象部2之间传热。
与实施例1也相同地，在第二传热部4的第一接触面4a或第二接触面4b与第一传热部3和温度调节对象部2之间可以安装通过第二传热部4的推压而变形的变形部13。
根据上述的结构，温度调节对象部2被传递来自单一的温度调节部8的热的第一传热部3和第二传热部4夹着，而且被第二传热部4推压，因此，与实施例1同样地，温度调节对象部2的温度被迅速且均匀地控制。另外，温度调节部8是单一的，从而温度调节部8不会大型化，控制回路也单一，因此，能够提供小型且简化的温度控制装置1。
另外，根据本实施例的构造，从第二传热部4向温度调节对象部2的传热不经由第一传热部3而从温度调节部8传热，因此，相比实施例1，能够缩小Y轴方向的温度偏差。此外，通过使从温度调节部8经由第二传热部4向温度调节对象部2传热的路径与从温度调节部8经由第一传热部3向温度调节对象部2传热的路径的传热距离的差异更小，能够进一步缩小Y轴方向的温度偏差。
实施例3
在实施例1中，对第二传热部4将第一传热部3及温度调节对象部2向相同的方向推压的构造进行了说明。在本实施例中，对如下构造进行说明：第二传热部4推压第一传热部3的方向和推压温度调节对象部2的方向不同。
使用图7对本实施例的构造进行说明。本实施例与实施例1的差异在于第一传热部3、第二传热部4以及推压部件14，因此尤其对它们进行说明。
第一传热部3的材质与实施例1相同，但与第二传热部4接触的面(第一接触面4a)不是水平面，而是铅垂面。与实施例相同的是，第一传热部3接触温度调节部8和温度调节对象部2，在温度调节部8和温度调节对象部2之间传热。
第二传热部4的材质与实施例1相同，但为具有截面是L字型的形状的部件，且具有相对于水平面倾斜的斜面。另外，第二传热部4通过作为铅垂面的第一接触面4a与第一传热部3接触，并且通过作为水平面的第二接触面4b与温度调节部8接触。也就是，第二传热部4接触温度调节对象部2和第一传热部3，在温度调节对象部2和第一传热部3之间传热。
推压部件14的材质与实施例1相同，但形状与实施例1不同，具有作为相对于水平面倾斜的斜面的挤压面14a，通过挤压面14a推压第二传热部4。当推压部件14推压第二传热部4时，第二传热部4将温度调节对象部2向－Y方向推压，且将第一传热部3向－X方向推压，因此能够降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻。此外，为了进一步降低在作为铅垂面的第一接触面4a的接触热阻，期望第一传热部3被限制向－X方向的移动，例如，可以在温度调节部8的珀尔帖元件5之上设置限制部15。
根据上述的结构，温度调节对象部2被传递来自单一的温度调节部8的热的第一传热部3和第二传热部4夹着，而且被第二传热部4推压，因此，与实施例1同样地，温度调节对象部2的温度被迅速且均匀地控制。另外，温度调节部8是单一的，从而温度调节部8不会大型化，控制回路也单一，因此能够提供小型且简化的温度控制装置1。
此外，在第二传热部4的Y方向的尺寸精度不高的情况下，在实施例1、实施例2中期望安装变形部13，但在本实施例中，能够不安装变形部13且降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻。在本实施例中，第二传热部4推压第一传热部3的方向和推压温度调节对象部2的方向不同，两方向交叉，因此即使在Y方向的尺寸精度不高的情况下，也能够使第二传热部4在向－X方向移动的过程中与第一传热部3接触。此外，为了缩短第二传热部4的移动距离，期望第二传热部4推压第一传热部3的方向和推压温度调节对象部2的方向正交。
实施例4
在实施例3中，使用图7对第二传热部4推压第一传热部3的方向和推压温度调节对象部2的方向不同的构造进行了说明。两方向不同的构造不限于图7。本实施例中，对第二传热部4推压第一传热部3的方向和推压温度调节对象部2的方向不同的构造的另一例进行说明。
使用图8对本实施例的构造进行说明。本实施例与实施例3的差异在于第一传热部3、第二传热部4以及推压部件14，因此尤其对它们进行说明。
第一传热部3的材质与实施例3相同，但截面形状与实施例3不同，具有凹部3b。凹部3b是朝向Y方向扩宽的锥形状，第一传热部3与第二传热部4接触的面(第一接触面4a)不是铅垂面，而使相对于铅垂面具有倾度的斜面。与实施例3相同的是，第一传热部3接触温度调节部8和温度调节对象部2，在温度调节部8和温度调节对象部2之间传热。
第二传热部4的材质为具有截面是L字型的形状的部件与实施例3相同，但与实施例3的不同点在于，L字型的前端部4c具有作为相对于铅垂面具有倾度的斜面的第一接触面4a。此外，与实施例3的相同点在于，第二传热部4接触温度调节对象部2和第一传热部3，在温度调节对象部2和第一传热部3之间传热。
推压部件14为与实施例1相同的形状，通过作为水平面的挤压面14a推压第二传热部4。当推压部件14推压第二传热部4时，第二传热部4将温度调节对象部2向－Y方向推压，将第一传热部3向与第一接触面4a正交的方向推压，因此，能够与实施例3同样地降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻。
另外，第一传热部3与第二传热部4的接触面即第一接触面4a的形状不限于平滑面，例如，也可以将彼此的面设为梳齿型，增加接触面积。而且，也可以通过在接触面涂布热传导片、热传导油脂来进一步降低接触热阻。
根据上述的结构，温度调节对象部2被传递来自单一的温度调节部8的热的第一传热部3和第二传热部4夹着，而且被第二传热部4推压，因此，与实施例1同样地，温度调节对象部2的温度被迅速且均匀地控制。另外，温度调节部8是单一的，从而温度调节部8不会大型化，控制回路也单一，因此能够提供小型且简化的温度控制装置1。
另外，与实施例3同样地，在第二传热部4的Y方向的尺寸精度不高的情况下，也可以不安装变形部13且能够降低在第一接触面4a及第二接触面4b的接触热阻。
此外，本发明的温度控制装置1及基因检查装置20不限于上述实施例，在不脱离发明的主旨的范围内能够将结构要素变形而具体化。另外，也可以适当组合上述实施例公开的多个结构要素。而且，也可以从上述实施例示出的全部结构要素中删除几个结构要素。
符号说明
20—基因检查装置，21—溶液注入部，22—流路，23—***，1—温度控制装置，2—温度调节对象部，3—第一传热部，3a—凸部，3b—凹部，4—第二传热部，4a—第一接触面，4b—第二接触面，4c—前端部，5—珀尔帖元件，6—散热器，8—温度调节部，9流路芯片，9a—开口部，9b—槽部，10—溶液，11—流路密闭部件，12—反应容器，13—变形部，14—推压部件，14a—挤压面，15—限制部。