ＤＮＡ増幅装置
【課題】 迅速な昇温及び降温制御を可能にして処理効率及び省電力性の向上を図り、かつサーモモジュールの熱応力破壊を防止して耐久性（寿命）を高めるとともに、バラツキのない高品質の処理ブロックを容易に得る。
【解決手段】 処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着した基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けた少なくともセル部Ｃ…を位置決めするセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定するとともに、下基板部７における少なくともセル部Ｃの下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ基盤部５の下面にサーモモジュール３…を当接する。
【解決手段】 処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着した基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けた少なくともセル部Ｃ…を位置決めするセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定するとともに、下基板部７における少なくともセル部Ｃの下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ基盤部５の下面にサーモモジュール３…を当接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を増幅する際に用いて好適なＤＮＡ増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＤＮＡを増幅する手法として、ＰＣＲ法（ポリメラーゼ連鎖反応法）が知られている。ＰＣＲ法は、ＤＮＡ検体に対して当該ＤＮＡ検体と反応させるプライマ，酵素及びデオキシリボヌクレオシド三リン酸を加え、この反応溶液を、所定の温度パターンにより変化する熱サイクルにより加熱（冷却）するとともに、この熱サイクルを順次繰り返すことによりＤＮＡを増幅する手法である。
【０００３】
また、このようなＰＣＲ法を実現するためのＤＮＡ増幅装置も知られており、例えば、特開２００３−１７４８６３号公報には、無機質基板の上に設けた加熱・冷却手段と、この加熱・冷却手段の上に格子状に形成した複数の反応セルと、この反応セルの上面に設けた温度測定手段を有し、加熱・冷却手段に、Ｐ型ペルチェ素子およびＮ型ペルチェ素子を一対とする電−熱変換素子を用いるとともに、これを反応セルに対向する位置に格子状に配置したＤＮＡ増幅装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１７４８６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＤＮＡ増幅装置に備えるセル部（反応セル）は、通常、シリコンウェハ素材或いはアルミニウム素材を用いたブロック盤の上面に複数の凹部を所定間隔置きに配列形成し、この凹部を直接セル部（反応セル）として構成したり、或いはこの凹部にセル部（チューブ）を装填する構成が採用されている。これにより、セル群を形成したブロック盤は、処理ブロックとして機能し、ブロック盤の底面はサーモモジュール３の加熱冷却側により加熱冷却される。
【０００５】
一方、ペルチェ素子を用いた加熱・冷却手段（サーモモジュール）は、通常、図１５に示すように構成される。同図に示すサーモモジュール３は、複数のペルチェ素子ｄ…を連結して直列集合体Ｐとし、この直列集合体Ｐを一対の基板５１，５２により挟む構造で構成されている。この場合、各基板５１，５２の対向面（内面）には、複数の電極ｅ…が一定間隔置きに設けられ、各電極ｅ…に対して各ペルチェ素子ｄ…の端部が半田等により接合される。これにより、直列集合体Ｐに対する通電方向を、順方向又は逆方向に切換えれば、サーモモジュール３を加熱動作又は冷却動作させることができる。この際、加熱動作時には、サーモモジュール３の放熱側（加熱冷却側に対して反対側）が冷却されるとともに、冷却動作時には、サーモモジュール３の放熱側が加熱されるため、放熱側にはアルミニウム製のヒートシンク５３が付設され、このヒートシンク５３を介して放熱（吸熱）が行なわれる。
【０００６】
しかし、このようなセル群を有する処理ブロックをＤＮＡ増幅装置に用いた場合、次のような不具合を生じる問題があった。
【０００７】
即ち、この種のＤＮＡ増幅装置には、反応溶液に対する所定の加熱冷却性能、特に、迅速な昇温性能及び降温性能が求められるが、これらの要求性能に十分応えることができない。ＤＮＡ増幅装置では、図４に示すように、９４〔℃〕によりＴ１〔秒〕間加熱した後、５０〔℃〕によりＴ２〔秒〕間加熱し、更に７２〔℃〕によりＴ３〔秒〕間加熱する熱サイクルにより加熱を行うとともに、この熱サイクルは、通常、数十回程度繰り返される。この場合、同図に示す温度パターンＦ中、降温時間Ｔｄ及び昇温時間Ｔｆ，Ｔｓ、更には、セル部内の反応溶液を低温保存するに際して９４〔℃〕から４〔℃〕まで低下させる降温時間Ｔｈは、できるだけ短時間になることが求められるが、セル部とサーモモジュール３間には、熱容量及び熱膨張係数が大きく、かつ熱伝導性を低下させるブロック盤が介在するため、迅速な昇温制御及び降温制御を実現できない。結局、昇温制御及び降温制御を迅速に行えないことは、融通性のある的確な温度制御が実現されないのみならず、１工程にかかる所要時間が長くなり、処理効率の低下及び省電力性の低下を招いてしまう。
【０００８】
また、熱サイクルの繰り返し動作は、電極ｅ…とペルチェ素子ｄ…間の半田接合部に対して、基板５１，５２、電極ｅ…及びペルチェ素子ｄ…における各縦弾性係数，熱膨張率及び温度に依存した熱膨張差によるクリープを発生させることになり、半田接合部に接触不良や断線等の熱応力破壊を来すことになる。特に、放熱側（基板５２側）と加熱冷却側（基板５１側）は、クリープの発生方向が逆、即ち、図１５に白抜矢印で示すように、放熱側又は加熱冷却側の一方に収縮方向のクリープが発生した際には、他方に伸長方向のクリープが発生するため、その熱応力も実質倍増する。
【０００９】
一方、クリープの発生を抑制するには、半田接合部の温度変化をできるだけ小さくすることが有効であり、このためには、ヒートシンク５３の体積を大きくし、熱抵抗を小さくする必要がある。しかし、ヒートシンク５３の体積を大きくするには限界がある。通常、ヒートシンク５３における基部５３ｂの厚さは、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部５３ｂの反り（湾曲）を防止する観点から、概ね１０〜１５〔ｍｍ〕程度に設定されているが、この場合であっても、半田接合部の温度変化は５〜１０〔℃〕程度となり、半田接合部における温度変化を十分に抑制できないとともに、サーモモジュール３全体の大型化を招く。しかも、複数のサーモモジュール３を分散させて配した場合には、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキも大きくなり、全セル部に対する均質なＤＮＡ増幅を行うことができない。
【００１０】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したＤＮＡ増幅装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けた少なくともセル部Ｃ…を位置決めするセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定するとともに、下基板部７における少なくともセル部Ｃの下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ基盤部５の下面にサーモモジュール３…を当接してなることを特徴とする。
【００１２】
この場合、発明の好適な態様により、上基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。また、下基板部７には、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材又は少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位の厚さを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材Ｅを用いることができる。さらに、セル位置決め部６ｓ…は、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成してもよいし、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の底面部Ｃｂ…に空けた孔部１２…に挿入する筒状のバーリング部１３…により形成してもよい。一方、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び／又は下基板部７には、端辺縁部５ｅから当該端辺縁部５ｅに対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部５ｅに沿って所定間隔おきに設けることができる。また、このＤＮＡ増幅装置１は、サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤１５と、この放熱銅盤１５を冷却する冷却手段１６を備えて構成できる。
【００１３】
他方、本発明の他の形態に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定し、かつ基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接するとともに、基板部６の端辺縁部６ｅ…に、当該端辺縁部６ｅ…に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ…に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とする。
【００１４】
この場合、発明の好適な態様により、基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。
【００１５】
さらに、本発明の他の形態に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定し、かつ基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接するとともに、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）を有する保持板部１７（１７ｅ）を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この場合、発明の好適な態様により、基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができるとともに、保持板部１７（１７ｅ）には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。また、セル部Ｃの上端には、薄板材Ｐｃのプレス加工により当該セル部Ｃを絞り成形して切出す際に生じる残痕部Ｃｍを再プレス加工することにより規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）に嵌合する筒部Ｃｓｃ及びフランジ部Ｃｓｆを有する位置保持部Ｃｓを設けることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成を有する本発明に係るＤＮＡ増幅装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１８】
（１） 処理ブロック２における熱容量及び熱膨張係数を小さくできるとともに、熱伝導性を高めることができるため、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。
【００１９】
（２） 処理ブロック２における熱応答性が良好になり、サーモモジュール３…の放熱側における温度変化も小さくなるため、サーモモジュール３…を構成するペルチェ素子ｄ…に付加されるストレスが低減される。この結果、サーモモジュール３…における熱応力破壊を防止でき、耐久性（寿命）を高めることができる。
【００２０】
（３） 発明の形態により、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けたセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定すれば、バラツキのない高品質の処理ブロック２を容易に得ることができる。
【００２１】
（４） 好適な態様により、上基板部（基板部）６に、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより上基板部（基板部）６を容易に得ることができる。
【００２２】
（５） 好適な態様により、下基板部７に、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより下基板部７を容易に得ることができる。
【００２３】
（６） 好適な態様により、下基板部７に、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位の厚さＬｄを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材Ｅを用いれば、銅素材よりも熱伝導率が小さいため、その分温度制御の迅速性が若干緩慢になるものの、昇温時及び降温時の膨張（収縮）による上基板部６の変形をより防止することができ、各セル部Ｃ…における温度の均一性を高めることができるとともに、上基板部６の変形に対する追従性向上により上基板部６に対して剥離しにくくなる。
【００２４】
（７） 好適な態様により、セル位置決め部６ｓ…を、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できる。
【００２５】
（８） 好適な態様により、セル位置決め部６ｓ…を、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の底面部Ｃｂ…に空けた孔部１２…に挿入する筒状のバーリング部１３…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できるとともに、下基板部７自身がセル部Ｃ…の実質的な底面部となるため、処理ブロック２の更なる熱容量の低減及び熱伝導性の向上を実現できる。
【００２６】
（９） 好適な態様により、サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤１５と、この放熱銅盤１５を冷却する冷却手段１６を備えて構成すれば、放熱銅盤１５による良好な熱拡散性と大きな熱容量により、サーモモジュール３…におけるペルチェ素子ｄ…と電極間の半田接合部における温度変化を、概ね３〔℃〕以内に抑えることができる。この結果、熱応力（クリープ）による半田接合部における接触不良や断線等の熱応力破壊を防止することができ、サーモモジュール３…の耐久性（寿命）を飛躍的に高めることができる。また、サーモモジュール３の放熱側３ｒにおける熱の籠もりが無くなるため、加熱冷却性能が高められ、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。特に、低温保存時に９４〔℃〕から４〔℃〕まで低下させる場合であっても短時間に低下させることができるとともに、加えてサーモモジュール３…の小型化にも寄与できる。さらに、複数のサーモモジュール３…を分散させて配する場合であっても、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキを低減できるため、全てのセル部Ｃ…に対して均質なＤＮＡ増幅を実現できる。
【００２７】
（１０） 発明の形態により、金属素材Ｍにより形成した基板部６（上基板部６及び／又は下基板部７）に、端辺縁部６ｅ（５ｅ）から当該端辺縁部６ｅ（５ｅ）に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ（５ｅ）に沿って所定間隔おきに設ければ、使用時の温度変化に伴う基板部６（基盤部５）に発生する反りを有効に吸収し、処理ブロック２における物理的作用の正確性及び安定性の確保、更には耐久性向上に寄与できる。
【００２８】
（１１） 発明の形態により、金属素材Ｍにより形成した基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定するとともに、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）を有する保持板部１７（１７ｅ）を設ければ、熱の広がりの均一化により各セル部Ｃ…間における温度のバラツキを低減できるとともに、各セル部Ｃ…の組立時及び使用時における位置のバラツキ及び変動を低減できる。
【００２９】
（１２） 好適な態様により、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定すれば、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００３１】
まず、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００３２】
図１中、３…は一又は二以上のサーモモジュールである。各サーモモジュール３…は、前述した図１５に示すサーモモジュール３と基本的に同じである。即ち、サーモモジュール３は、複数のペルチェ素子ｄ…を連結して直列集合体Ｐとし、この直列集合体Ｐを一対の基板５１，５２により挟む構造により構成する。各基板５１，５２の対向面（内面）には、複数の電極ｅ…を一定間隔置きに設け、各電極ｅ…に対して各ペルチェ素子ｄ…の端部を半田等により接合する。これにより、直列集合体Ｐに対する通電方向を、順方向又は逆方向に切換えれば、各サーモモジュール３…を加熱動作又は冷却動作させることができる。
【００３３】
一方、各サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…の面には、放熱銅盤１５における一方の面１５ｓを当接させる。この場合、サーモモジュール３…における放熱側３ｒ…の面と放熱銅盤１５における一方の面１５ｓの間には熱伝導グリースを介在させ、ネジ等の固定具を利用して各サーモモジュール３…と放熱銅盤１５を固定する。
【００３４】
放熱銅盤１５は、全体を銅素材により一体形成するとともに、一定の厚みを有する板状に形成する。この場合、放熱銅盤１５の厚さは、４〔ｍｍ〕以上、望ましくは５〜８〔ｍｍ〕の範囲に選定する。なお、厚さが４〔ｍｍ〕未満の場合には、熱拡散性及び熱容量が不十分となる。
【００３５】
また、放熱銅盤１５における一方の面１５ｓに対して反対側の面は放熱面１５ｒとなり、この放熱面１５ｒには、一又は二以上のヒートシンク３２…を取付ける。ヒートシンク３２…は、放熱面１５ｒに対して密着する密着面３２ｂｓ…を有する基部３２ｂ…と、この密着面３２ｂｓ…に対して反対側の面から直角方向に突出した多数の放熱フィン３２ｆ…を有し、全体をアルミニウム素材により一体形成する。この場合、基部３２ｂ…の厚さは、放熱フィン３２ｆ…を保持できる２〜３〔ｍｍ〕程度の厚さで足りる。前述した一般的なヒートシンク５３における基部５３ｂの厚さは、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部５３ｂの反り（湾曲）を防止する観点から、通常、１０〜１５〔ｍｍ〕程度に設定されているが、本実施形態では、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部３２ｂ…の反りを防止する機能は放熱銅盤１５が担っているため、ヒートシンク３２…における基部３２ｂの厚さは、上述した２〜３〔ｍｍ〕程度で十分となる。
【００３６】
そして、各ヒートシンク３２…に対向させて一又は二以上の送風ファン３３…を配設する。これにより、各ヒートシンク３２…を送風ファン３３…により空冷することができ、このヒートシンク３２…及び送風ファン３３…は空冷装置３４（冷却手段１６）を構成する。さらに、４はコントローラであり、このコントローラ４には、各送風ファン３３…及び前述した各サーモモジュール３…をそれぞれ接続する。これにより、コントローラ４は、サーモモジュール３…に対する通電制御を行うとともに、送風ファン３３…に対する作動制御を行うことができる。
【００３７】
他方、サーモモジュール３…の加熱冷却側３ｓ…の面には、処理ブロック２を取付ける。これにより、サーモモジュール３…は、図１に示すように、下側に配した放熱銅盤１５（ヒートシンク３２…）と上側に配した処理ブロック２の間に挟まれる構造となる。
【００３８】
処理ブロック２は、本実施形態の要部となり、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…を備える。この場合、上基板部６は、厚さＬｕを０．２〔ｍｍ〕に選定した銅素材（無酸素銅等）による薄板材により、図３に示すように全体を矩形状に形成するとともに、上基板部６の面上には、複数のセル位置決め部６ｓ…を配列させて設ける。なお、例示するセル位置決め部６ｓ…の数量は、五×五の計二十五である。上基板部６の厚さＬｕは、０．２〔ｍｍ〕が望ましいが、０．１〜０．５〔ｍｍ〕の範囲に選定すれば、十分な効果を得ることができる。一つのセル位置決め部６ｓ（他のセル位置決め部６ｓ…も同じ）は、上基板部６の所定位置から上方に突出し、後述するセル部Ｃの外周面下部Ｃｄと嵌合（圧入）する筒状のバーリング部１１により形成する。セル位置決め部６ｓを、このような筒状のバーリング部１１…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できる。
【００３９】
一方、下基板部７は、厚さＬｄを０．２〔ｍｍ〕に選定した銅素材（無酸素銅等）を用いた薄板材により、図３に示すように全体を矩形状に形成する。下基板部７の厚さＬｄは、０．２〔ｍｍ〕が望ましいが、上基板部６と同様、０．１〜０．５〔ｍｍ〕の範囲に選定すれば、十分な効果を得ることができる。これにより、下基板部７における少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄは、０．２〔ｍｍ〕となる。そして、この下基板部７は、上基板部６の下面に固着する。この場合、上基板部６と下基板部７の固着は、銀素材を主体としたロー材２１を用いて接合する。ロー材２１としては、７８〔％〕の銀及び２２〔％〕の銅を成分とするＪＩＳ（日本工業規格）Ｚ３２６１等の真空ロー付け用ロー材を用いることができる。このようなロー材２１を用いることにより、ロー材２１自身の物理的特性（熱伝導率や熱膨張率）が上基板部６及び下基板部７とほぼ同じになる。この結果、強固な接合を実現できるとともに、ペルチェ素子（サーモモジュール３…）による温度変化の繰り返しストレスにも強くなる。実際の繰り返し温度範囲は、４〜１００〔℃〕の範囲となり、熱膨張の伸びの差は無視できる。上基板部６及び下基板部７として、このような０．２〔ｍｍ〕（０．１〜０．５〔ｍｍ〕）に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより上基板部６及び下基板部７を容易に得ることができる。
【００４０】
さらに、基盤部５には、端辺縁部５ｅから当該端辺縁部５ｅに対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部５ｅに沿って所定間隔おきに設ける。この場合、スリット部１４の幅は、０．１〔ｍｍ〕以上に選定し、長さは、端辺縁部５ｅにおける一辺の長さの５〜１５〔％〕程度に選定するとともに、各セル位置決め部６ｓ…の相互間にそれぞれ設けた。なお、スリット部１４…は、図３に示すように、上基板部６と下基板部７のそれぞれの製作時に同一位置に形成してもよいし、上基板部６と下基板部７の製作段階では形成することなく、上基板部６と下基板部７を固着した後に形成してもよい。
【００４１】
各スリット部１４…の働きは次のようになる。即ち、加熱モード時には、サーモモジュール３…に接触した下基板部７が加熱され、後述するセル部Ｃ…に熱伝導されるが、この際、セル部Ｃ…の外表面や上基板部６から外気に放熱される。この結果、放熱部位の表面温度は僅かに低下し、上基板部６における端辺縁側が上方に反る変形が発生しようとするが、通常、上基板部６の上面は、セル部Ｃ…群の外側をゴムや樹脂等の断熱体で下側のサーモモジュール３…に押え付けられているため、上基板部６の面方向に拡がる変形が発生する。したがって、スリット部１４…を設けることにより、この面方向に拡がる変形を吸収するとともに、基盤部５の中央部位と端辺縁部５ｅ側の温度差を小さくする効果を生じる。実際、基盤部５の中央部位と端辺縁部５ｅ側の温度差は、スリット部１４…を設けない場合は、概ね３〜４〔℃〕であったものが、スリット部１４…を設けた場合は、１〜１．５〔℃〕に改善された。このように、スリット部１４…を設けることにより、使用時の温度変化に伴う基盤部５に発生する反りを有効に吸収し、処理ブロック２における物理的作用の正確性及び安定性の確保、更には耐久性向上に寄与できる。
【００４２】
一方、セル部Ｃは、図２及び図３に示すように、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能な０．２〜１．５〔ミリリットル〕程度の容積を有するカップ状に形成する。このセル部Ｃは、熱伝導率の比較的高い銅素材（無酸素銅等）による薄板材（厚さ０．２〜０．３〔ｍｍ〕程度）をプレス加工により絞り成形することができる。そして、セル部Ｃを基盤部５に固定する際には、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄを筒状のセル位置決め部６ｓに圧入して固定できる。なお、底面部Ｃｂの下面を下基板部７の上面に上基板部６と一緒にロー付けしてもよい。この場合、外周面下部Ｃｄとセル位置決め部６ｓは必ずしも圧入しなくてもよく、嵌合すれば足りる。
【００４３】
なお、サーモモジュール３…の加熱冷却側３ｓの面に、処理ブロック２を取付ける際には、基盤部５の下面とサーモモジュール３…における加熱冷却側３ｓ…の面の間に熱伝導グリースを介在させ、ネジ等の固定具を利用して各サーモモジュール３…と基盤部５を固定する。
【００４４】
このように構成する処理ブロック２は、処理ブロック２自身の熱容量及び熱膨張差による反り等の変形の影響を小さくできるとともに、熱伝導性を高めることができるため、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。また、処理ブロック２における熱応答性が良好になることにより、サーモモジュール３…の放熱側における温度変化も小さくなるため、サーモモジュール３…での熱応力破壊を防止でき、もって耐久性（寿命）を高めることができる。しかも、サーモモジュール３…を構成するペルチェ素子ｄ…に付加されるストレスを低減し、より耐久性を向上させることができる。さらに、基盤部５を、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び下基板部７を固着して構成し、下基板部７における少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成するとともに、セル部Ｃ…を上基板部６及び／又は下基板部７に固定するようにすれば、品質の高い処理ブロック２を容易に得ることができる。
【００４５】
ところで、このような処理ブロック２は、次のように変更して用いることも可能である。即ち、上述した例では、下基板部７を銅素材を用いて形成したが、セラミックス素材Ｅを用いて形成することもできる。セラミックス素材Ｅとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3），窒化アルミナ（ＡｌＮ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等を利用し、厚さＬｄは０．３〜１．０〔ｍｍ〕（望ましくは、０．６〜０．７〔ｍｍ〕）に選定する。また、上基板部６に対する接着は、熱伝導性に優れたシリコン素材系の接着剤を用いることができる。なお、セラミックス素材Ｅにより下基板部７を形成する場合には、上述したスリット部１４…は不要である。
【００４６】
このようなセラミックス素材Ｅを用いることにより、銅素材よりも熱伝導率が小さい分温度制御の迅速性が若干緩慢になるものの、昇温時及び降温時の膨張（収縮）による上基板部６の変形をより防止することができ、各セル部Ｃ…における温度の均一性を高めることができるとともに、上基板部６の変形に対する追従性向上により上基板部６に対して剥離しにくくなる利点がある。
【００４７】
さらに、下基板部７を用いない処理ブロック２を構成することも可能である。この場合、下基板部７を用いないため、図３に示す上基板部（基板部）６のみとなり、この基板部６の下面にサーモモジュール３…を直接当接して構成する。また、基板部６の端辺縁部６ｅ…には、当該端辺縁部６ｅ…に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ…に沿って所定間隔おきに設ける点、基板部６の所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設ける点は、前述した図１及び図２に示した上基板部６と同じになる。そして、セル部Ｃ…は、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を圧入して固定することができる。この際、必要によりロー付け等の固定手段を補助的に用いることも可能である。
【００４８】
このような基板部６のみを用いることにより、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現することができる利点がある。
【００４９】
次に、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１の使用方法及び動作について、図１〜図４を参照して説明する。
【００５０】
まず、コントローラ４には、図４に示す温度パターンＦが得られるように、サーモモジュール３…を通電制御するためのシーケンス制御機能を持たせる。この場合、温度パターンＦに示す処理温度は、セル部Ｃ…の内部温度である。したがって、図示は省略したが、処理ブロック２における所定位置には、一又は二以上の温度センサが装着され、処理温度に対するフィードバック制御が行われる。この際、セル部Ｃ…の内部温度は、予め実験等により求めたデータベースにより推定することもできる。また、コントローラ４は、送風ファン３３…を作動モードに制御する。なお、必要により、送風ファン３３…はインバータ制御することができる。
【００５１】
一方、セル部Ｃ…内には、ＤＮＡ検体に対してこのＤＮＡ検体と反応させるプライマ，酵素及びデオキシリボヌクレオシド三リン酸を加えた反応溶液を収容する。そして、コントローラ４は、最初に、サーモモジュール３…を通電制御し、９４〔℃〕によりＴ１〔秒〕（例えば、１５〔秒〕）間加熱を行う。これにより、二重螺旋構造のＤＮＡを解離させる。次いで、サーモモジュール３…を通電制御し、５０〔℃〕まで冷却するとともに、５０〔℃〕に達したなら、５０〔℃〕にＴ２〔秒〕（例えば、１５〔秒〕）間維持する。これにより、ＤＮＡの特定部位にプライマを結合させる（アニーリング）。次いで、サーモモジュール３…を通電制御し、７２〔℃〕まで加熱するとともに、７２〔℃〕に達したなら、７２〔℃〕にＴ３〔秒〕（例えば、３０〔秒〕）間維持する。これにより、プライマが結合した特定遺伝子に対して酵素により相補鎖を合成する。以上が１熱サイクルとなり、この熱サイクルを数十回（例えば、３０回）繰り返すことによりＤＮＡの増幅処理を行うことができる。他方、このようなＤＮＡ増幅処理が終了したなら、図４に示すように、９４〔℃〕から４〔℃〕まで冷却（プルダウン）する。そして、４〔℃〕に達したなら同温度に維持する制御を行う。これにより、増幅したＤＮＡを低温保存することができる。
【００５２】
この場合、加熱動作時には、サーモモジュール３における加熱冷却側３ｓによって処理ブロック２が加熱され、かつ放熱側３ｒが冷却されるとともに、冷却動作時には、サーモモジュール３における加熱冷却側３ｓによって処理ブロック２が冷却され、かつ放熱側３ｒが加熱される。放熱側３ｒの熱量は放熱銅盤１５を介して放熱され、この放熱量は、処理ブロック２から奪った熱量とサーモモジュール３自身による冷却作用のための入力電力に基づく熱量の和となる。加熱冷却能力（加熱冷却速度）は、放熱側３ｒにおける放熱性にも大きく影響されるが、放熱銅盤１５による良好な熱拡散性と大きな熱容量により、サーモモジュール３…におけるペルチェ素子ｄ…と電極間の半田接合部における温度変化は、概ね３〔℃〕以内に抑えられる。したがって、熱応力（クリープ）により発生する半田接合部における接触不良や断線等の熱応力破壊を防止でき、サーモモジュール３…の耐久性（寿命）を飛躍的に高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１によれば、放熱銅盤１５による良好な放熱性により、サーモモジュール３の放熱側３ｒにおける熱の籠もりが無くなるとともに、加えて、処理ブロック２の構造により、加熱性能及び冷却性能を高めることができる。この結果、図４における降温時間Ｔｄ及び昇温時間Ｔｆ，Ｔｓが短縮され、迅速な昇温制御及び降温制御を実現できる。特に、増幅処理終了後、保存モードに移行する際における９４〔℃〕から４〔℃〕までの降温時間Ｔｈ（図４）は、できるだけ短くなることが望ましいが、放熱銅盤１５による良好な放熱性により、降温時間Ｔｈの短縮が可能になる。よって、ＤＮＡ増幅における１工程全体にかかる所要時間の短縮化を図れるとともに、省電力化にも貢献でき、しかも、サーモモジュール３…の小型化にも寄与できる。
【００５４】
さらに、複数のサーモモジュール３…を分散させて配する場合であっても、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキが低減されるため、全てのセル部Ｃ…における均質なＤＮＡ増幅を実現することができる。
【００５５】
次に、処理ブロック２及び冷却手段１６の変更実施形態について、図５〜図１４を参照して説明する。
【００５６】
図５は処理ブロック２の変更実施形態を示す。図５に示す処理ブロック２は、同図（ｂ）に示すように、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄをセル位置決め部６ｓに挿入（又は圧入）した後、セル位置決め部６ｓの外周部に対してカシメ処理を行うことによりカシメ部６２を設けて固定したものである。これにより、セル位置決め部６ｓからのセル部Ｃの抜けをより確実に阻止することができ、セル部Ｃを上基板部６に対してより強固に固定することができる。このため、同図（ａ）に示すように、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄには、予め凹凸部６１を設けることが望ましい。なお、図５において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５７】
図６及び図７は、上基板部６と下基板部７の変更実施形態を示す。この変更実施形態は、セル位置決め部６ｓの下端にドーナツリング板状の上基板部６を一体形成し、下基板部７に、当該上基板部６が嵌合する収容凹部６３を形成したものであり、図６に示すように、収容凹部６３の内部に上基板部６を嵌め込み、ロー付けにより固定することができる。したがって、下基板部７の厚さを、図１〜図３に示した上基板部６と下基板部７を重ねた厚さ０．４〔ｍｍ〕とし、下基板部７における収容凹部６３を形成した部位の厚さを０．２〔ｍｍ〕に選定することができる。なお、図６及び図７において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５８】
図８は、セル位置決め部６ｓを、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃの底面部Ｃｂに空けた孔部１２に挿入する筒状のバーリング部１３により形成したものである。このため、図８（ａ）に示すように、セル部Ｃの底面部Ｃｂには、予め孔部１２を空けておく。そして、組付ける際には、バーリング部１３を孔部１２に対して下側から挿入し、セル部Ｃの内部からバーリング部１３に対して上端側から加圧し、図８（ｂ）に示すように、バーリング部１３を外側に拡げるカシメ処理を施すことによりカシメ部６４を設ける。これにより、セル部Ｃの底面部Ｃｂがカシメ部６４により挟まれて固定される。このように構成することにより、下基板部７自身がセル部Ｃの実質的な底面部となるため、処理ブロック２における更なる熱容量の低減及び熱伝導性の向上を実現できる。なお、図８において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５９】
図９は、図８におけるセル位置決め部６ｓとセル部Ｃを固定する他の固定手段を示す。図９の場合も図８と同様に、セル位置決め部６ｓを、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃの底面部Ｃｂに空けた孔部１２に挿入する筒状のバーリング部１３により形成したものである。これにより、組付ける際には、図９（ｂ）に示すように、バーリング部１３を孔部１２に対して下側から挿入し、セル部Ｃの内部からバーリング部１３の先端とセル部Ｃの内周面をロー付け部６５により固定する。したがって、孔部１２は、図９（ａ）に示すように、セル部Ｃの底面部Ｃｂの全体にわたって設けることが望ましい。
【００６０】
図１０〜図１３は、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定するとともに、加えて、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…を有する保持板部１７を設けたものである。したがって、基板部６の下面にはサーモモジュール３…が当接する。
【００６１】
この場合、基板部６及び保持板部１７には、それぞれ厚さが０．１〜０．５〔ｍｍ〕、望ましくは０．３〔ｍｍ〕の銅素材を用いる。また、保持板部１７における規制孔部１７ｓ…は、セル部Ｃ…の上端が嵌合する円孔により形成する。なお、例示したセル部Ｃの外周面には、当該セル部Ｃの上端よりもやや下側位置に外方へ突出したリング状のフランジ部Ｃｓｆが設けられているが、このフランジ部Ｃｓｆは、図１２に示すように、銅素材による薄板材Ｐｃのプレス加工によりセル部Ｃを絞り成形した後、切出す際に生じる残痕部Ｃｍを利用している。通常、図２で示したセル部Ｃは、図１２に示すように、セル部Ｃを絞り成形した後、セル部Ｃの変形を防止するため、符号Ｚｕで示す範囲で切出すとともに、切出した後、符号Ｋｕのラインで切断している。しかし、この変更実施形態では、図１３に示すように、下型８１，上型８２及びコア型８３を利用し、残痕部Ｃｍに対して再プレス加工を行うことにより、上述したフランジ部Ｃｓｆ及びこのフランジ部Ｃｓｆの上縁部から上方に突出して規制孔部１７ｓに嵌合する筒部Ｃｓｃからなる位置保持部Ｃｓを設けている。これにより、規制孔部１７ｓにセル部Ｃの上端が嵌合するため、セル部Ｃは保持板部１７に対して正確に位置決めされる。この際、保持板部１７と各セル部Ｃ…は、圧入により係止させてもよいし、ロー材等により接合してもよい。さらに、この変更実施形態における処理ブロック２は、基板部６のみを用いている。即ち、図３の実施形態における下基板部７は使用せずに、同図に示す上基板部６のみを用いた構成と同じになる。したがって、板部６には、前述した反り吸収用のスリット部１４…を設けてある。
【００６２】
この変更実施形態によれば、基板部６により各セル部Ｃ…を支持し、この基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接する構成を有するため、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現できる。
【００６３】
また、保持板部１７を設けたため、基板部６の反りを防止できる。即ち、基板部６の外縁側に位置するセル部Ｃは、高温（９０〔℃〕以上）時に、図１０に仮想線で示すセル部Ｃｏのように、中央側のセル部Ｃに対して角度Ｒにより傾斜する。この原因は、基板部６の中央側が高温になっても基板部６の外縁側は放熱により温度が低下し、基板部６に反りが発生するためである。この反りを吸収するため、前述した反り吸収用のスリット部１４…を設けているが、完全な吸収は困難である。保持板部１７は、各セル部Ｃの上端位置を規制するため、この保持板部１７の存在により、基板部６の反り防止できる。
【００６４】
なお、例示の保持板部１７は、セル部Ｃ…の上端に嵌合する場合を示したが、図１０に仮想線で示す保持板部１７ｅのように、セル部Ｃ…の上下方向中間位置における外周面に係止するようにしてもよい。この場合、当該中間位置における外周面の外径に相当する規制孔部１７ｅｓ…を設けるとともに、組立てる際に、保持板部１７ｅの各規制孔部１７ｅｓ…に各セル部Ｃ…を落し込んだ後、各セル部Ｃ…の上端を平坦面に当てるなどにより位置（高さ）を合わせ、この後、基板部６の各セル位置決め部６ｓ…に各セル部Ｃ…を装着すればよい。この場合も保持板部１７ｅと各セル部Ｃ…は、圧入により係止させてもよいし、ロー材等により接合してもよい。したがって、この変更実施形態において、保持板部１７を各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合するとは、基板部６よりも上方の位置に係合又は接合する意味である。
【００６５】
よって、この変更実施形態によれば、各セル部Ｃ…間を保持板部１７により連結するため、熱の広がりの均一化により各セル部Ｃ…間における温度のバラツキを低減することができるとともに、各セル部Ｃ…の組立時及び使用時における位置のバラツキ及び変動を低減することができる。したがって、図１０に示す各セル部Ｃ…間のピッチＬｐをできるだけ短くすることにより、より温度のバラツキを低減することができる。その他、図１０〜図１３において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
図１４は、冷却手段１６の変更実施形態を示す。図１４に示す冷却手段１６は、放熱銅盤１５の内部に冷却液Ｗを循環させて冷却する冷却装置７１により構成したものである。即ち、放熱銅盤１５の内部には、冷却液Ｗを循環させる通液路（ジャケット）７２を形成する。また、外部には、冷却液Ｗを収容する冷却液タンク７３，送液ポンプ７４，ラジエータ（熱交換器）７５及び送風ファン７６を備える。これにより、冷却液タンク７３に収容された冷却液Ｗは、送液ポンプ７４によりラジエータ７５に供給され、このラジエータ７５により空冷された後、通液路７２の流入口７２ｉに供給される。そして、通液路７２を流れ、熱交換された冷却液Ｗは、通液路７２の流出口７２ｏから排出され、冷却液タンク７３に戻される。図１４に示す冷却装置７１によれば、放熱銅盤１５の内部が冷却液Ｗにより強制冷却されるため、比較的高い冷却性能を確保できる。なお、図１４は、ラジエータ７５を、送風ファン７６により冷却（空冷）する場合を示したが、ラジエータ７５を図１５に示したサーモモジュール３と同様のサーモモジュール等により冷却してもよい。その他、図１４において、図１と同一部分には、同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
以上、最良の実施形態（及び変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、金属素材Ｍとしては、銅素材が最も望ましいがアルミニウム素材等の他の金属素材Ｍの利用を排除するものではない。また、本発明におけるＤＮＡ増幅装置１は、酵素反応装置も含む概念である。さらに、図１〜図１４において、部分構成や部品構成に係わる各種実施形態を挙げたが、これらは用途等に応じて適宜組合わせて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の最良の実施形態に係るＤＮＡ増幅装置の構成図、
【図２】同ＤＮＡ増幅装置における処理ブロックを示す一部断面斜視図、
【図３】同ＤＮＡ増幅装置における処理ブロックの一部を示す分解斜視図、
【図４】同ＤＮＡ増幅装置を動作させる際における時間対処理温度特性図、
【図５】同ＤＮＡ増幅装置における変更実施形態に係る処理ブロックの一部の断面構成を含む組付説明図、
【図６】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの一部の断面構成図、
【図７】図６に示した処理ブロックの一部を示す分解斜視図、
【図８】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成を含む組付説明図、
【図９】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成を含む組付説明図、
【図１０】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成図、
【図１１】同処理ブロックの斜視図、
【図１２】同処理ブロックのセル部を成形する際の一工程の説明図、
【図１３】同処理ブロックのセル部を成形する際の他工程の説明図、
【図１４】同ＤＮＡ増幅装置における変更実施形態に係る冷却手段の構成図、
【図１５】同ＤＮＡ増幅装置におけるサーモモジュールの模式的構成図、
【符号の説明】
【００６９】
１ ＤＮＡ増幅装置
２ 処理ブロック
３… サーモモジュール
３ｒ… サーモモジュールの放熱側
４ コントローラ
５ 基盤部
５ｅ 端辺縁部
６ 上基板部（基板部）
６ｓ… セル位置決め部
７ 下基板部
１１… バーリング部
１２… 孔部
１３… バーリング部
１４… スリット部
１５ 放熱銅盤
１６ 冷却手段
１７ 保持板部
１７ｅ 保持板部
１７ｓ… 規制孔部
１７ｅｓ… 規制孔部
Ｃ… セル部
Ｃｂ… セル部の底面部
Ｃｄ… セル部の外周面下部
Ｃｍ 残痕部
Ｃｓ 位置保持部
Ｃｓｃ 筒部
Ｃｓｆ フランジ部
ｄ… ペルチェ素子
Ｍ 金属素材
Ｅ セラミックス素材
Ｘｃ セル部の下方に位置する部位
Ｐｃ 薄板材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を増幅する際に用いて好適なＤＮＡ増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＤＮＡを増幅する手法として、ＰＣＲ法（ポリメラーゼ連鎖反応法）が知られている。ＰＣＲ法は、ＤＮＡ検体に対して当該ＤＮＡ検体と反応させるプライマ，酵素及びデオキシリボヌクレオシド三リン酸を加え、この反応溶液を、所定の温度パターンにより変化する熱サイクルにより加熱（冷却）するとともに、この熱サイクルを順次繰り返すことによりＤＮＡを増幅する手法である。
【０００３】
また、このようなＰＣＲ法を実現するためのＤＮＡ増幅装置も知られており、例えば、特開２００３−１７４８６３号公報には、無機質基板の上に設けた加熱・冷却手段と、この加熱・冷却手段の上に格子状に形成した複数の反応セルと、この反応セルの上面に設けた温度測定手段を有し、加熱・冷却手段に、Ｐ型ペルチェ素子およびＮ型ペルチェ素子を一対とする電−熱変換素子を用いるとともに、これを反応セルに対向する位置に格子状に配置したＤＮＡ増幅装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１７４８６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＤＮＡ増幅装置に備えるセル部（反応セル）は、通常、シリコンウェハ素材或いはアルミニウム素材を用いたブロック盤の上面に複数の凹部を所定間隔置きに配列形成し、この凹部を直接セル部（反応セル）として構成したり、或いはこの凹部にセル部（チューブ）を装填する構成が採用されている。これにより、セル群を形成したブロック盤は、処理ブロックとして機能し、ブロック盤の底面はサーモモジュール３の加熱冷却側により加熱冷却される。
【０００５】
一方、ペルチェ素子を用いた加熱・冷却手段（サーモモジュール）は、通常、図１５に示すように構成される。同図に示すサーモモジュール３は、複数のペルチェ素子ｄ…を連結して直列集合体Ｐとし、この直列集合体Ｐを一対の基板５１，５２により挟む構造で構成されている。この場合、各基板５１，５２の対向面（内面）には、複数の電極ｅ…が一定間隔置きに設けられ、各電極ｅ…に対して各ペルチェ素子ｄ…の端部が半田等により接合される。これにより、直列集合体Ｐに対する通電方向を、順方向又は逆方向に切換えれば、サーモモジュール３を加熱動作又は冷却動作させることができる。この際、加熱動作時には、サーモモジュール３の放熱側（加熱冷却側に対して反対側）が冷却されるとともに、冷却動作時には、サーモモジュール３の放熱側が加熱されるため、放熱側にはアルミニウム製のヒートシンク５３が付設され、このヒートシンク５３を介して放熱（吸熱）が行なわれる。
【０００６】
しかし、このようなセル群を有する処理ブロックをＤＮＡ増幅装置に用いた場合、次のような不具合を生じる問題があった。
【０００７】
即ち、この種のＤＮＡ増幅装置には、反応溶液に対する所定の加熱冷却性能、特に、迅速な昇温性能及び降温性能が求められるが、これらの要求性能に十分応えることができない。ＤＮＡ増幅装置では、図４に示すように、９４〔℃〕によりＴ１〔秒〕間加熱した後、５０〔℃〕によりＴ２〔秒〕間加熱し、更に７２〔℃〕によりＴ３〔秒〕間加熱する熱サイクルにより加熱を行うとともに、この熱サイクルは、通常、数十回程度繰り返される。この場合、同図に示す温度パターンＦ中、降温時間Ｔｄ及び昇温時間Ｔｆ，Ｔｓ、更には、セル部内の反応溶液を低温保存するに際して９４〔℃〕から４〔℃〕まで低下させる降温時間Ｔｈは、できるだけ短時間になることが求められるが、セル部とサーモモジュール３間には、熱容量及び熱膨張係数が大きく、かつ熱伝導性を低下させるブロック盤が介在するため、迅速な昇温制御及び降温制御を実現できない。結局、昇温制御及び降温制御を迅速に行えないことは、融通性のある的確な温度制御が実現されないのみならず、１工程にかかる所要時間が長くなり、処理効率の低下及び省電力性の低下を招いてしまう。
【０００８】
また、熱サイクルの繰り返し動作は、電極ｅ…とペルチェ素子ｄ…間の半田接合部に対して、基板５１，５２、電極ｅ…及びペルチェ素子ｄ…における各縦弾性係数，熱膨張率及び温度に依存した熱膨張差によるクリープを発生させることになり、半田接合部に接触不良や断線等の熱応力破壊を来すことになる。特に、放熱側（基板５２側）と加熱冷却側（基板５１側）は、クリープの発生方向が逆、即ち、図１５に白抜矢印で示すように、放熱側又は加熱冷却側の一方に収縮方向のクリープが発生した際には、他方に伸長方向のクリープが発生するため、その熱応力も実質倍増する。
【０００９】
一方、クリープの発生を抑制するには、半田接合部の温度変化をできるだけ小さくすることが有効であり、このためには、ヒートシンク５３の体積を大きくし、熱抵抗を小さくする必要がある。しかし、ヒートシンク５３の体積を大きくするには限界がある。通常、ヒートシンク５３における基部５３ｂの厚さは、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部５３ｂの反り（湾曲）を防止する観点から、概ね１０〜１５〔ｍｍ〕程度に設定されているが、この場合であっても、半田接合部の温度変化は５〜１０〔℃〕程度となり、半田接合部における温度変化を十分に抑制できないとともに、サーモモジュール３全体の大型化を招く。しかも、複数のサーモモジュール３を分散させて配した場合には、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキも大きくなり、全セル部に対する均質なＤＮＡ増幅を行うことができない。
【００１０】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したＤＮＡ増幅装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けた少なくともセル部Ｃ…を位置決めするセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定するとともに、下基板部７における少なくともセル部Ｃの下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ基盤部５の下面にサーモモジュール３…を当接してなることを特徴とする。
【００１２】
この場合、発明の好適な態様により、上基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。また、下基板部７には、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材又は少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位の厚さを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材Ｅを用いることができる。さらに、セル位置決め部６ｓ…は、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成してもよいし、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の底面部Ｃｂ…に空けた孔部１２…に挿入する筒状のバーリング部１３…により形成してもよい。一方、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び／又は下基板部７には、端辺縁部５ｅから当該端辺縁部５ｅに対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部５ｅに沿って所定間隔おきに設けることができる。また、このＤＮＡ増幅装置１は、サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤１５と、この放熱銅盤１５を冷却する冷却手段１６を備えて構成できる。
【００１３】
他方、本発明の他の形態に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定し、かつ基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接するとともに、基板部６の端辺縁部６ｅ…に、当該端辺縁部６ｅ…に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ…に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とする。
【００１４】
この場合、発明の好適な態様により、基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。
【００１５】
さらに、本発明の他の形態に係るＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部Ｃ…を有する処理ブロック２と、この処理ブロック２を加熱冷却するペルチェ素子ｄ…を用いたサーモモジュール３…と、少なくともサーモモジュール３…に対する通電制御を行うコントローラ４を備えるＤＮＡ増幅装置において、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定し、かつ基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接するとともに、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）を有する保持板部１７（１７ｅ）を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この場合、発明の好適な態様により、基板部６には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができるとともに、保持板部１７（１７ｅ）には、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることができる。また、セル部Ｃの上端には、薄板材Ｐｃのプレス加工により当該セル部Ｃを絞り成形して切出す際に生じる残痕部Ｃｍを再プレス加工することにより規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）に嵌合する筒部Ｃｓｃ及びフランジ部Ｃｓｆを有する位置保持部Ｃｓを設けることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成を有する本発明に係るＤＮＡ増幅装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１８】
（１） 処理ブロック２における熱容量及び熱膨張係数を小さくできるとともに、熱伝導性を高めることができるため、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。
【００１９】
（２） 処理ブロック２における熱応答性が良好になり、サーモモジュール３…の放熱側における温度変化も小さくなるため、サーモモジュール３…を構成するペルチェ素子ｄ…に付加されるストレスが低減される。この結果、サーモモジュール３…における熱応力破壊を防止でき、耐久性（寿命）を高めることができる。
【００２０】
（３） 発明の形態により、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる上基板部６と金属素材Ｍ又はセラミックス素材Ｅによる下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…により構成し、セル部Ｃ…は、上基板部６に設けたセル位置決め部６ｓ…を介して上基板部６及び／又は下基板部７に固定すれば、バラツキのない高品質の処理ブロック２を容易に得ることができる。
【００２１】
（４） 好適な態様により、上基板部（基板部）６に、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより上基板部（基板部）６を容易に得ることができる。
【００２２】
（５） 好適な態様により、下基板部７に、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより下基板部７を容易に得ることができる。
【００２３】
（６） 好適な態様により、下基板部７に、少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位の厚さＬｄを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材Ｅを用いれば、銅素材よりも熱伝導率が小さいため、その分温度制御の迅速性が若干緩慢になるものの、昇温時及び降温時の膨張（収縮）による上基板部６の変形をより防止することができ、各セル部Ｃ…における温度の均一性を高めることができるとともに、上基板部６の変形に対する追従性向上により上基板部６に対して剥離しにくくなる。
【００２４】
（７） 好適な態様により、セル位置決め部６ｓ…を、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できる。
【００２５】
（８） 好適な態様により、セル位置決め部６ｓ…を、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃ…の底面部Ｃｂ…に空けた孔部１２…に挿入する筒状のバーリング部１３…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できるとともに、下基板部７自身がセル部Ｃ…の実質的な底面部となるため、処理ブロック２の更なる熱容量の低減及び熱伝導性の向上を実現できる。
【００２６】
（９） 好適な態様により、サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤１５と、この放熱銅盤１５を冷却する冷却手段１６を備えて構成すれば、放熱銅盤１５による良好な熱拡散性と大きな熱容量により、サーモモジュール３…におけるペルチェ素子ｄ…と電極間の半田接合部における温度変化を、概ね３〔℃〕以内に抑えることができる。この結果、熱応力（クリープ）による半田接合部における接触不良や断線等の熱応力破壊を防止することができ、サーモモジュール３…の耐久性（寿命）を飛躍的に高めることができる。また、サーモモジュール３の放熱側３ｒにおける熱の籠もりが無くなるため、加熱冷却性能が高められ、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。特に、低温保存時に９４〔℃〕から４〔℃〕まで低下させる場合であっても短時間に低下させることができるとともに、加えてサーモモジュール３…の小型化にも寄与できる。さらに、複数のサーモモジュール３…を分散させて配する場合であっても、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキを低減できるため、全てのセル部Ｃ…に対して均質なＤＮＡ増幅を実現できる。
【００２７】
（１０） 発明の形態により、金属素材Ｍにより形成した基板部６（上基板部６及び／又は下基板部７）に、端辺縁部６ｅ（５ｅ）から当該端辺縁部６ｅ（５ｅ）に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ（５ｅ）に沿って所定間隔おきに設ければ、使用時の温度変化に伴う基板部６（基盤部５）に発生する反りを有効に吸収し、処理ブロック２における物理的作用の正確性及び安定性の確保、更には耐久性向上に寄与できる。
【００２８】
（１１） 発明の形態により、金属素材Ｍにより形成した基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定するとともに、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…（１７ｅｓ…）を有する保持板部１７（１７ｅ）を設ければ、熱の広がりの均一化により各セル部Ｃ…間における温度のバラツキを低減できるとともに、各セル部Ｃ…の組立時及び使用時における位置のバラツキ及び変動を低減できる。
【００２９】
（１２） 好適な態様により、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定すれば、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００３１】
まず、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００３２】
図１中、３…は一又は二以上のサーモモジュールである。各サーモモジュール３…は、前述した図１５に示すサーモモジュール３と基本的に同じである。即ち、サーモモジュール３は、複数のペルチェ素子ｄ…を連結して直列集合体Ｐとし、この直列集合体Ｐを一対の基板５１，５２により挟む構造により構成する。各基板５１，５２の対向面（内面）には、複数の電極ｅ…を一定間隔置きに設け、各電極ｅ…に対して各ペルチェ素子ｄ…の端部を半田等により接合する。これにより、直列集合体Ｐに対する通電方向を、順方向又は逆方向に切換えれば、各サーモモジュール３…を加熱動作又は冷却動作させることができる。
【００３３】
一方、各サーモモジュール３…の放熱側３ｒ…の面には、放熱銅盤１５における一方の面１５ｓを当接させる。この場合、サーモモジュール３…における放熱側３ｒ…の面と放熱銅盤１５における一方の面１５ｓの間には熱伝導グリースを介在させ、ネジ等の固定具を利用して各サーモモジュール３…と放熱銅盤１５を固定する。
【００３４】
放熱銅盤１５は、全体を銅素材により一体形成するとともに、一定の厚みを有する板状に形成する。この場合、放熱銅盤１５の厚さは、４〔ｍｍ〕以上、望ましくは５〜８〔ｍｍ〕の範囲に選定する。なお、厚さが４〔ｍｍ〕未満の場合には、熱拡散性及び熱容量が不十分となる。
【００３５】
また、放熱銅盤１５における一方の面１５ｓに対して反対側の面は放熱面１５ｒとなり、この放熱面１５ｒには、一又は二以上のヒートシンク３２…を取付ける。ヒートシンク３２…は、放熱面１５ｒに対して密着する密着面３２ｂｓ…を有する基部３２ｂ…と、この密着面３２ｂｓ…に対して反対側の面から直角方向に突出した多数の放熱フィン３２ｆ…を有し、全体をアルミニウム素材により一体形成する。この場合、基部３２ｂ…の厚さは、放熱フィン３２ｆ…を保持できる２〜３〔ｍｍ〕程度の厚さで足りる。前述した一般的なヒートシンク５３における基部５３ｂの厚さは、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部５３ｂの反り（湾曲）を防止する観点から、通常、１０〜１５〔ｍｍ〕程度に設定されているが、本実施形態では、熱抵抗を小さくし、かつ剛性を高めるとともに、基部３２ｂ…の反りを防止する機能は放熱銅盤１５が担っているため、ヒートシンク３２…における基部３２ｂの厚さは、上述した２〜３〔ｍｍ〕程度で十分となる。
【００３６】
そして、各ヒートシンク３２…に対向させて一又は二以上の送風ファン３３…を配設する。これにより、各ヒートシンク３２…を送風ファン３３…により空冷することができ、このヒートシンク３２…及び送風ファン３３…は空冷装置３４（冷却手段１６）を構成する。さらに、４はコントローラであり、このコントローラ４には、各送風ファン３３…及び前述した各サーモモジュール３…をそれぞれ接続する。これにより、コントローラ４は、サーモモジュール３…に対する通電制御を行うとともに、送風ファン３３…に対する作動制御を行うことができる。
【００３７】
他方、サーモモジュール３…の加熱冷却側３ｓ…の面には、処理ブロック２を取付ける。これにより、サーモモジュール３…は、図１に示すように、下側に配した放熱銅盤１５（ヒートシンク３２…）と上側に配した処理ブロック２の間に挟まれる構造となる。
【００３８】
処理ブロック２は、本実施形態の要部となり、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び下基板部７を固着してなる基盤部５及びこの基盤部５に支持されるセル部Ｃ…を備える。この場合、上基板部６は、厚さＬｕを０．２〔ｍｍ〕に選定した銅素材（無酸素銅等）による薄板材により、図３に示すように全体を矩形状に形成するとともに、上基板部６の面上には、複数のセル位置決め部６ｓ…を配列させて設ける。なお、例示するセル位置決め部６ｓ…の数量は、五×五の計二十五である。上基板部６の厚さＬｕは、０．２〔ｍｍ〕が望ましいが、０．１〜０．５〔ｍｍ〕の範囲に選定すれば、十分な効果を得ることができる。一つのセル位置決め部６ｓ（他のセル位置決め部６ｓ…も同じ）は、上基板部６の所定位置から上方に突出し、後述するセル部Ｃの外周面下部Ｃｄと嵌合（圧入）する筒状のバーリング部１１により形成する。セル位置決め部６ｓを、このような筒状のバーリング部１１…により形成すれば、処理ブロック２全体の製作容易化に寄与できる。
【００３９】
一方、下基板部７は、厚さＬｄを０．２〔ｍｍ〕に選定した銅素材（無酸素銅等）を用いた薄板材により、図３に示すように全体を矩形状に形成する。下基板部７の厚さＬｄは、０．２〔ｍｍ〕が望ましいが、上基板部６と同様、０．１〜０．５〔ｍｍ〕の範囲に選定すれば、十分な効果を得ることができる。これにより、下基板部７における少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄは、０．２〔ｍｍ〕となる。そして、この下基板部７は、上基板部６の下面に固着する。この場合、上基板部６と下基板部７の固着は、銀素材を主体としたロー材２１を用いて接合する。ロー材２１としては、７８〔％〕の銀及び２２〔％〕の銅を成分とするＪＩＳ（日本工業規格）Ｚ３２６１等の真空ロー付け用ロー材を用いることができる。このようなロー材２１を用いることにより、ロー材２１自身の物理的特性（熱伝導率や熱膨張率）が上基板部６及び下基板部７とほぼ同じになる。この結果、強固な接合を実現できるとともに、ペルチェ素子（サーモモジュール３…）による温度変化の繰り返しストレスにも強くなる。実際の繰り返し温度範囲は、４〜１００〔℃〕の範囲となり、熱膨張の伸びの差は無視できる。上基板部６及び下基板部７として、このような０．２〔ｍｍ〕（０．１〜０．５〔ｍｍ〕）に形成した銅素材を用いれば、熱伝導率の高い薄板をプレス成形等することにより上基板部６及び下基板部７を容易に得ることができる。
【００４０】
さらに、基盤部５には、端辺縁部５ｅから当該端辺縁部５ｅに対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部５ｅに沿って所定間隔おきに設ける。この場合、スリット部１４の幅は、０．１〔ｍｍ〕以上に選定し、長さは、端辺縁部５ｅにおける一辺の長さの５〜１５〔％〕程度に選定するとともに、各セル位置決め部６ｓ…の相互間にそれぞれ設けた。なお、スリット部１４…は、図３に示すように、上基板部６と下基板部７のそれぞれの製作時に同一位置に形成してもよいし、上基板部６と下基板部７の製作段階では形成することなく、上基板部６と下基板部７を固着した後に形成してもよい。
【００４１】
各スリット部１４…の働きは次のようになる。即ち、加熱モード時には、サーモモジュール３…に接触した下基板部７が加熱され、後述するセル部Ｃ…に熱伝導されるが、この際、セル部Ｃ…の外表面や上基板部６から外気に放熱される。この結果、放熱部位の表面温度は僅かに低下し、上基板部６における端辺縁側が上方に反る変形が発生しようとするが、通常、上基板部６の上面は、セル部Ｃ…群の外側をゴムや樹脂等の断熱体で下側のサーモモジュール３…に押え付けられているため、上基板部６の面方向に拡がる変形が発生する。したがって、スリット部１４…を設けることにより、この面方向に拡がる変形を吸収するとともに、基盤部５の中央部位と端辺縁部５ｅ側の温度差を小さくする効果を生じる。実際、基盤部５の中央部位と端辺縁部５ｅ側の温度差は、スリット部１４…を設けない場合は、概ね３〜４〔℃〕であったものが、スリット部１４…を設けた場合は、１〜１．５〔℃〕に改善された。このように、スリット部１４…を設けることにより、使用時の温度変化に伴う基盤部５に発生する反りを有効に吸収し、処理ブロック２における物理的作用の正確性及び安定性の確保、更には耐久性向上に寄与できる。
【００４２】
一方、セル部Ｃは、図２及び図３に示すように、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能な０．２〜１．５〔ミリリットル〕程度の容積を有するカップ状に形成する。このセル部Ｃは、熱伝導率の比較的高い銅素材（無酸素銅等）による薄板材（厚さ０．２〜０．３〔ｍｍ〕程度）をプレス加工により絞り成形することができる。そして、セル部Ｃを基盤部５に固定する際には、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄを筒状のセル位置決め部６ｓに圧入して固定できる。なお、底面部Ｃｂの下面を下基板部７の上面に上基板部６と一緒にロー付けしてもよい。この場合、外周面下部Ｃｄとセル位置決め部６ｓは必ずしも圧入しなくてもよく、嵌合すれば足りる。
【００４３】
なお、サーモモジュール３…の加熱冷却側３ｓの面に、処理ブロック２を取付ける際には、基盤部５の下面とサーモモジュール３…における加熱冷却側３ｓ…の面の間に熱伝導グリースを介在させ、ネジ等の固定具を利用して各サーモモジュール３…と基盤部５を固定する。
【００４４】
このように構成する処理ブロック２は、処理ブロック２自身の熱容量及び熱膨張差による反り等の変形の影響を小さくできるとともに、熱伝導性を高めることができるため、迅速な昇温制御及び降温制御が可能となる。この結果、融通性のある的確な温度制御を実現できるとともに、１工程にかかる所要時間の短縮化により、処理効率の向上及び省電力性の向上を図ることができる。また、処理ブロック２における熱応答性が良好になることにより、サーモモジュール３…の放熱側における温度変化も小さくなるため、サーモモジュール３…での熱応力破壊を防止でき、もって耐久性（寿命）を高めることができる。しかも、サーモモジュール３…を構成するペルチェ素子ｄ…に付加されるストレスを低減し、より耐久性を向上させることができる。さらに、基盤部５を、金属素材Ｍにより形成した上基板部６及び下基板部７を固着して構成し、下基板部７における少なくともセル部Ｃ…の下方に位置する部位Ｘｃ…の厚さＬｄを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成するとともに、セル部Ｃ…を上基板部６及び／又は下基板部７に固定するようにすれば、品質の高い処理ブロック２を容易に得ることができる。
【００４５】
ところで、このような処理ブロック２は、次のように変更して用いることも可能である。即ち、上述した例では、下基板部７を銅素材を用いて形成したが、セラミックス素材Ｅを用いて形成することもできる。セラミックス素材Ｅとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3），窒化アルミナ（ＡｌＮ），窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）等を利用し、厚さＬｄは０．３〜１．０〔ｍｍ〕（望ましくは、０．６〜０．７〔ｍｍ〕）に選定する。また、上基板部６に対する接着は、熱伝導性に優れたシリコン素材系の接着剤を用いることができる。なお、セラミックス素材Ｅにより下基板部７を形成する場合には、上述したスリット部１４…は不要である。
【００４６】
このようなセラミックス素材Ｅを用いることにより、銅素材よりも熱伝導率が小さい分温度制御の迅速性が若干緩慢になるものの、昇温時及び降温時の膨張（収縮）による上基板部６の変形をより防止することができ、各セル部Ｃ…における温度の均一性を高めることができるとともに、上基板部６の変形に対する追従性向上により上基板部６に対して剥離しにくくなる利点がある。
【００４７】
さらに、下基板部７を用いない処理ブロック２を構成することも可能である。この場合、下基板部７を用いないため、図３に示す上基板部（基板部）６のみとなり、この基板部６の下面にサーモモジュール３…を直接当接して構成する。また、基板部６の端辺縁部６ｅ…には、当該端辺縁部６ｅ…に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部１４…を、端辺縁部６ｅ…に沿って所定間隔おきに設ける点、基板部６の所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設ける点は、前述した図１及び図２に示した上基板部６と同じになる。そして、セル部Ｃ…は、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を圧入して固定することができる。この際、必要によりロー付け等の固定手段を補助的に用いることも可能である。
【００４８】
このような基板部６のみを用いることにより、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現することができる利点がある。
【００４９】
次に、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１の使用方法及び動作について、図１〜図４を参照して説明する。
【００５０】
まず、コントローラ４には、図４に示す温度パターンＦが得られるように、サーモモジュール３…を通電制御するためのシーケンス制御機能を持たせる。この場合、温度パターンＦに示す処理温度は、セル部Ｃ…の内部温度である。したがって、図示は省略したが、処理ブロック２における所定位置には、一又は二以上の温度センサが装着され、処理温度に対するフィードバック制御が行われる。この際、セル部Ｃ…の内部温度は、予め実験等により求めたデータベースにより推定することもできる。また、コントローラ４は、送風ファン３３…を作動モードに制御する。なお、必要により、送風ファン３３…はインバータ制御することができる。
【００５１】
一方、セル部Ｃ…内には、ＤＮＡ検体に対してこのＤＮＡ検体と反応させるプライマ，酵素及びデオキシリボヌクレオシド三リン酸を加えた反応溶液を収容する。そして、コントローラ４は、最初に、サーモモジュール３…を通電制御し、９４〔℃〕によりＴ１〔秒〕（例えば、１５〔秒〕）間加熱を行う。これにより、二重螺旋構造のＤＮＡを解離させる。次いで、サーモモジュール３…を通電制御し、５０〔℃〕まで冷却するとともに、５０〔℃〕に達したなら、５０〔℃〕にＴ２〔秒〕（例えば、１５〔秒〕）間維持する。これにより、ＤＮＡの特定部位にプライマを結合させる（アニーリング）。次いで、サーモモジュール３…を通電制御し、７２〔℃〕まで加熱するとともに、７２〔℃〕に達したなら、７２〔℃〕にＴ３〔秒〕（例えば、３０〔秒〕）間維持する。これにより、プライマが結合した特定遺伝子に対して酵素により相補鎖を合成する。以上が１熱サイクルとなり、この熱サイクルを数十回（例えば、３０回）繰り返すことによりＤＮＡの増幅処理を行うことができる。他方、このようなＤＮＡ増幅処理が終了したなら、図４に示すように、９４〔℃〕から４〔℃〕まで冷却（プルダウン）する。そして、４〔℃〕に達したなら同温度に維持する制御を行う。これにより、増幅したＤＮＡを低温保存することができる。
【００５２】
この場合、加熱動作時には、サーモモジュール３における加熱冷却側３ｓによって処理ブロック２が加熱され、かつ放熱側３ｒが冷却されるとともに、冷却動作時には、サーモモジュール３における加熱冷却側３ｓによって処理ブロック２が冷却され、かつ放熱側３ｒが加熱される。放熱側３ｒの熱量は放熱銅盤１５を介して放熱され、この放熱量は、処理ブロック２から奪った熱量とサーモモジュール３自身による冷却作用のための入力電力に基づく熱量の和となる。加熱冷却能力（加熱冷却速度）は、放熱側３ｒにおける放熱性にも大きく影響されるが、放熱銅盤１５による良好な熱拡散性と大きな熱容量により、サーモモジュール３…におけるペルチェ素子ｄ…と電極間の半田接合部における温度変化は、概ね３〔℃〕以内に抑えられる。したがって、熱応力（クリープ）により発生する半田接合部における接触不良や断線等の熱応力破壊を防止でき、サーモモジュール３…の耐久性（寿命）を飛躍的に高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るＤＮＡ増幅装置１によれば、放熱銅盤１５による良好な放熱性により、サーモモジュール３の放熱側３ｒにおける熱の籠もりが無くなるとともに、加えて、処理ブロック２の構造により、加熱性能及び冷却性能を高めることができる。この結果、図４における降温時間Ｔｄ及び昇温時間Ｔｆ，Ｔｓが短縮され、迅速な昇温制御及び降温制御を実現できる。特に、増幅処理終了後、保存モードに移行する際における９４〔℃〕から４〔℃〕までの降温時間Ｔｈ（図４）は、できるだけ短くなることが望ましいが、放熱銅盤１５による良好な放熱性により、降温時間Ｔｈの短縮が可能になる。よって、ＤＮＡ増幅における１工程全体にかかる所要時間の短縮化を図れるとともに、省電力化にも貢献でき、しかも、サーモモジュール３…の小型化にも寄与できる。
【００５４】
さらに、複数のサーモモジュール３…を分散させて配する場合であっても、各サーモモジュール３…間における温度のバラツキが低減されるため、全てのセル部Ｃ…における均質なＤＮＡ増幅を実現することができる。
【００５５】
次に、処理ブロック２及び冷却手段１６の変更実施形態について、図５〜図１４を参照して説明する。
【００５６】
図５は処理ブロック２の変更実施形態を示す。図５に示す処理ブロック２は、同図（ｂ）に示すように、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄをセル位置決め部６ｓに挿入（又は圧入）した後、セル位置決め部６ｓの外周部に対してカシメ処理を行うことによりカシメ部６２を設けて固定したものである。これにより、セル位置決め部６ｓからのセル部Ｃの抜けをより確実に阻止することができ、セル部Ｃを上基板部６に対してより強固に固定することができる。このため、同図（ａ）に示すように、セル部Ｃの外周面下部Ｃｄには、予め凹凸部６１を設けることが望ましい。なお、図５において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５７】
図６及び図７は、上基板部６と下基板部７の変更実施形態を示す。この変更実施形態は、セル位置決め部６ｓの下端にドーナツリング板状の上基板部６を一体形成し、下基板部７に、当該上基板部６が嵌合する収容凹部６３を形成したものであり、図６に示すように、収容凹部６３の内部に上基板部６を嵌め込み、ロー付けにより固定することができる。したがって、下基板部７の厚さを、図１〜図３に示した上基板部６と下基板部７を重ねた厚さ０．４〔ｍｍ〕とし、下基板部７における収容凹部６３を形成した部位の厚さを０．２〔ｍｍ〕に選定することができる。なお、図６及び図７において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５８】
図８は、セル位置決め部６ｓを、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃの底面部Ｃｂに空けた孔部１２に挿入する筒状のバーリング部１３により形成したものである。このため、図８（ａ）に示すように、セル部Ｃの底面部Ｃｂには、予め孔部１２を空けておく。そして、組付ける際には、バーリング部１３を孔部１２に対して下側から挿入し、セル部Ｃの内部からバーリング部１３に対して上端側から加圧し、図８（ｂ）に示すように、バーリング部１３を外側に拡げるカシメ処理を施すことによりカシメ部６４を設ける。これにより、セル部Ｃの底面部Ｃｂがカシメ部６４により挟まれて固定される。このように構成することにより、下基板部７自身がセル部Ｃの実質的な底面部となるため、処理ブロック２における更なる熱容量の低減及び熱伝導性の向上を実現できる。なお、図８において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００５９】
図９は、図８におけるセル位置決め部６ｓとセル部Ｃを固定する他の固定手段を示す。図９の場合も図８と同様に、セル位置決め部６ｓを、上基板部６の所定位置から上方に突出し、セル部Ｃの底面部Ｃｂに空けた孔部１２に挿入する筒状のバーリング部１３により形成したものである。これにより、組付ける際には、図９（ｂ）に示すように、バーリング部１３を孔部１２に対して下側から挿入し、セル部Ｃの内部からバーリング部１３の先端とセル部Ｃの内周面をロー付け部６５により固定する。したがって、孔部１２は、図９（ａ）に示すように、セル部Ｃの底面部Ｃｂの全体にわたって設けることが望ましい。
【００６０】
図１０〜図１３は、処理ブロック２を、金属素材Ｍによる基板部６及びこの基板部６に支持されるセル部Ｃ…により構成し、基板部６に、所定位置から上方に突出することによりセル部Ｃ…の外周面下部Ｃｄ…に嵌合する筒状のバーリング部１１…により形成したセル位置決め部６ｓ…を設け、このセル位置決め部６ｓ…にセル部Ｃ…を嵌合して固定するとともに、加えて、各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合し、かつ各セル部Ｃ…の位置に対応した規制孔部１７ｓ…を有する保持板部１７を設けたものである。したがって、基板部６の下面にはサーモモジュール３…が当接する。
【００６１】
この場合、基板部６及び保持板部１７には、それぞれ厚さが０．１〜０．５〔ｍｍ〕、望ましくは０．３〔ｍｍ〕の銅素材を用いる。また、保持板部１７における規制孔部１７ｓ…は、セル部Ｃ…の上端が嵌合する円孔により形成する。なお、例示したセル部Ｃの外周面には、当該セル部Ｃの上端よりもやや下側位置に外方へ突出したリング状のフランジ部Ｃｓｆが設けられているが、このフランジ部Ｃｓｆは、図１２に示すように、銅素材による薄板材Ｐｃのプレス加工によりセル部Ｃを絞り成形した後、切出す際に生じる残痕部Ｃｍを利用している。通常、図２で示したセル部Ｃは、図１２に示すように、セル部Ｃを絞り成形した後、セル部Ｃの変形を防止するため、符号Ｚｕで示す範囲で切出すとともに、切出した後、符号Ｋｕのラインで切断している。しかし、この変更実施形態では、図１３に示すように、下型８１，上型８２及びコア型８３を利用し、残痕部Ｃｍに対して再プレス加工を行うことにより、上述したフランジ部Ｃｓｆ及びこのフランジ部Ｃｓｆの上縁部から上方に突出して規制孔部１７ｓに嵌合する筒部Ｃｓｃからなる位置保持部Ｃｓを設けている。これにより、規制孔部１７ｓにセル部Ｃの上端が嵌合するため、セル部Ｃは保持板部１７に対して正確に位置決めされる。この際、保持板部１７と各セル部Ｃ…は、圧入により係止させてもよいし、ロー材等により接合してもよい。さらに、この変更実施形態における処理ブロック２は、基板部６のみを用いている。即ち、図３の実施形態における下基板部７は使用せずに、同図に示す上基板部６のみを用いた構成と同じになる。したがって、板部６には、前述した反り吸収用のスリット部１４…を設けてある。
【００６２】
この変更実施形態によれば、基板部６により各セル部Ｃ…を支持し、この基板部６の下面にサーモモジュール３…を当接する構成を有するため、サーモモジュール３…に対する部分的な熱接触の安定性は若干低下するものの、処理ブロック２における熱容量をより小さくできるとともに、熱伝導性を更に高めることができるため、より迅速（高速）な昇温制御及び降温制御を実現できる。
【００６３】
また、保持板部１７を設けたため、基板部６の反りを防止できる。即ち、基板部６の外縁側に位置するセル部Ｃは、高温（９０〔℃〕以上）時に、図１０に仮想線で示すセル部Ｃｏのように、中央側のセル部Ｃに対して角度Ｒにより傾斜する。この原因は、基板部６の中央側が高温になっても基板部６の外縁側は放熱により温度が低下し、基板部６に反りが発生するためである。この反りを吸収するため、前述した反り吸収用のスリット部１４…を設けているが、完全な吸収は困難である。保持板部１７は、各セル部Ｃの上端位置を規制するため、この保持板部１７の存在により、基板部６の反り防止できる。
【００６４】
なお、例示の保持板部１７は、セル部Ｃ…の上端に嵌合する場合を示したが、図１０に仮想線で示す保持板部１７ｅのように、セル部Ｃ…の上下方向中間位置における外周面に係止するようにしてもよい。この場合、当該中間位置における外周面の外径に相当する規制孔部１７ｅｓ…を設けるとともに、組立てる際に、保持板部１７ｅの各規制孔部１７ｅｓ…に各セル部Ｃ…を落し込んだ後、各セル部Ｃ…の上端を平坦面に当てるなどにより位置（高さ）を合わせ、この後、基板部６の各セル位置決め部６ｓ…に各セル部Ｃ…を装着すればよい。この場合も保持板部１７ｅと各セル部Ｃ…は、圧入により係止させてもよいし、ロー材等により接合してもよい。したがって、この変更実施形態において、保持板部１７を各セル部Ｃ…の上部に係合又は接合するとは、基板部６よりも上方の位置に係合又は接合する意味である。
【００６５】
よって、この変更実施形態によれば、各セル部Ｃ…間を保持板部１７により連結するため、熱の広がりの均一化により各セル部Ｃ…間における温度のバラツキを低減することができるとともに、各セル部Ｃ…の組立時及び使用時における位置のバラツキ及び変動を低減することができる。したがって、図１０に示す各セル部Ｃ…間のピッチＬｐをできるだけ短くすることにより、より温度のバラツキを低減することができる。その他、図１０〜図１３において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
図１４は、冷却手段１６の変更実施形態を示す。図１４に示す冷却手段１６は、放熱銅盤１５の内部に冷却液Ｗを循環させて冷却する冷却装置７１により構成したものである。即ち、放熱銅盤１５の内部には、冷却液Ｗを循環させる通液路（ジャケット）７２を形成する。また、外部には、冷却液Ｗを収容する冷却液タンク７３，送液ポンプ７４，ラジエータ（熱交換器）７５及び送風ファン７６を備える。これにより、冷却液タンク７３に収容された冷却液Ｗは、送液ポンプ７４によりラジエータ７５に供給され、このラジエータ７５により空冷された後、通液路７２の流入口７２ｉに供給される。そして、通液路７２を流れ、熱交換された冷却液Ｗは、通液路７２の流出口７２ｏから排出され、冷却液タンク７３に戻される。図１４に示す冷却装置７１によれば、放熱銅盤１５の内部が冷却液Ｗにより強制冷却されるため、比較的高い冷却性能を確保できる。なお、図１４は、ラジエータ７５を、送風ファン７６により冷却（空冷）する場合を示したが、ラジエータ７５を図１５に示したサーモモジュール３と同様のサーモモジュール等により冷却してもよい。その他、図１４において、図１と同一部分には、同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
以上、最良の実施形態（及び変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、金属素材Ｍとしては、銅素材が最も望ましいがアルミニウム素材等の他の金属素材Ｍの利用を排除するものではない。また、本発明におけるＤＮＡ増幅装置１は、酵素反応装置も含む概念である。さらに、図１〜図１４において、部分構成や部品構成に係わる各種実施形態を挙げたが、これらは用途等に応じて適宜組合わせて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の最良の実施形態に係るＤＮＡ増幅装置の構成図、
【図２】同ＤＮＡ増幅装置における処理ブロックを示す一部断面斜視図、
【図３】同ＤＮＡ増幅装置における処理ブロックの一部を示す分解斜視図、
【図４】同ＤＮＡ増幅装置を動作させる際における時間対処理温度特性図、
【図５】同ＤＮＡ増幅装置における変更実施形態に係る処理ブロックの一部の断面構成を含む組付説明図、
【図６】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの一部の断面構成図、
【図７】図６に示した処理ブロックの一部を示す分解斜視図、
【図８】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成を含む組付説明図、
【図９】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成を含む組付説明図、
【図１０】同ＤＮＡ増幅装置における他の変更実施形態に係る処理ブロックの断面構成図、
【図１１】同処理ブロックの斜視図、
【図１２】同処理ブロックのセル部を成形する際の一工程の説明図、
【図１３】同処理ブロックのセル部を成形する際の他工程の説明図、
【図１４】同ＤＮＡ増幅装置における変更実施形態に係る冷却手段の構成図、
【図１５】同ＤＮＡ増幅装置におけるサーモモジュールの模式的構成図、
【符号の説明】
【００６９】
１ ＤＮＡ増幅装置
２ 処理ブロック
３… サーモモジュール
３ｒ… サーモモジュールの放熱側
４ コントローラ
５ 基盤部
５ｅ 端辺縁部
６ 上基板部（基板部）
６ｓ… セル位置決め部
７ 下基板部
１１… バーリング部
１２… 孔部
１３… バーリング部
１４… スリット部
１５ 放熱銅盤
１６ 冷却手段
１７ 保持板部
１７ｅ 保持板部
１７ｓ… 規制孔部
１７ｅｓ… 規制孔部
Ｃ… セル部
Ｃｂ… セル部の底面部
Ｃｄ… セル部の外周面下部
Ｃｍ 残痕部
Ｃｓ 位置保持部
Ｃｓｃ 筒部
Ｃｓｆ フランジ部
ｄ… ペルチェ素子
Ｍ 金属素材
Ｅ セラミックス素材
Ｘｃ セル部の下方に位置する部位
Ｐｃ 薄板材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による上基板部と金属素材又はセラミックス素材による下基板部を固着してなる基盤部及びこの基盤部に支持されるセル部により構成し、前記セル部は、前記上基板部に設けた少なくとも前記セル部を位置決めするセル位置決め部を介して前記上基板部及び／又は前記下基板部に固定するとともに、前記下基板部における少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ前記基盤部の下面に前記サーモモジュールを当接してなることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項２】
前記上基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項３】
前記下基板部は、少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項４】
前記下基板部は、少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項５】
前記セル位置決め部は、前記上基板部の所定位置から上方に突出し、前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成することを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項６】
前記セル位置決め部は、前記上基板部の所定位置から上方に突出し、前記セル部の底面部に空けた孔部に挿入する筒状のバーリング部により形成することを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項７】
金属素材により形成した前記上基板部及び／又は前記下基板部には、端辺縁部から当該端辺縁部に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部を、前記端辺縁部に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項８】
前記サーモモジュールの放熱側に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤と、この放熱銅盤を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項９】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による基板部及びこの基板部に支持されるセル部により構成し、前記基板部に、所定位置から上方に突出することにより前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成したセル位置決め部を設け、このセル位置決め部に前記セル部を嵌合して固定し、かつ前記基板部の下面に前記サーモモジュールを当接するとともに、前記基板部の端辺縁部に、当該端辺縁部に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部を、前記端辺縁部に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項１０】
前記基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項９記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１１】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による基板部及びこの基板部に支持されるセル部により構成し、前記基板部に、所定位置から上方に突出することにより前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成したセル位置決め部を設け、このセル位置決め部に前記セル部を嵌合して固定し、かつ前記基板部の下面に前記サーモモジュールを当接するとともに、各セル部の上部に係合又は接合し、かつ各セル部の位置に対応した規制孔部を有する保持板部を設けたことを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項１２】
前記基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１３】
前記保持板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１４】
前記セル部の上端には、薄板材のプレス加工により当該セル部を絞り成形して切出す際に生じる残痕部を再プレス加工することにより前記規制孔部に嵌合する筒部及びフランジ部を有する位置保持部を設けることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による上基板部と金属素材又はセラミックス素材による下基板部を固着してなる基盤部及びこの基盤部に支持されるセル部により構成し、前記セル部は、前記上基板部に設けた少なくとも前記セル部を位置決めするセル位置決め部を介して前記上基板部及び／又は前記下基板部に固定するとともに、前記下基板部における少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ前記基盤部の下面に前記サーモモジュールを当接してなることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項２】
前記上基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項３】
前記下基板部は、少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項４】
前記下基板部は、少なくとも前記セル部の下方に位置する部位の厚さを０．３〜１．０〔ｍｍ〕に形成したセラミックス素材を用いることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項５】
前記セル位置決め部は、前記上基板部の所定位置から上方に突出し、前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成することを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項６】
前記セル位置決め部は、前記上基板部の所定位置から上方に突出し、前記セル部の底面部に空けた孔部に挿入する筒状のバーリング部により形成することを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項７】
金属素材により形成した前記上基板部及び／又は前記下基板部には、端辺縁部から当該端辺縁部に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部を、前記端辺縁部に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項８】
前記サーモモジュールの放熱側に当接し、かつ厚さを４〔ｍｍ〕以上に選定した銅素材による放熱銅盤と、この放熱銅盤を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項９】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による基板部及びこの基板部に支持されるセル部により構成し、前記基板部に、所定位置から上方に突出することにより前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成したセル位置決め部を設け、このセル位置決め部に前記セル部を嵌合して固定し、かつ前記基板部の下面に前記サーモモジュールを当接するとともに、前記基板部の端辺縁部に、当該端辺縁部に対して交差方向となり、かつ所定長さにわたって形成した反り吸収用のスリット部を、前記端辺縁部に沿って所定間隔おきに設けてなることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項１０】
前記基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項９記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１１】
ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくとも前記サーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置において、前記処理ブロックを、金属素材による基板部及びこの基板部に支持されるセル部により構成し、前記基板部に、所定位置から上方に突出することにより前記セル部の外周面下部に嵌合する筒状のバーリング部により形成したセル位置決め部を設け、このセル位置決め部に前記セル部を嵌合して固定し、かつ前記基板部の下面に前記サーモモジュールを当接するとともに、各セル部の上部に係合又は接合し、かつ各セル部の位置に対応した規制孔部を有する保持板部を設けたことを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
【請求項１２】
前記基板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１３】
前記保持板部は、０．１〜０．５〔ｍｍ〕に形成した銅素材を用いることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【請求項１４】
前記セル部の上端には、薄板材のプレス加工により当該セル部を絞り成形して切出す際に生じる残痕部を再プレス加工することにより前記規制孔部に嵌合する筒部及びフランジ部を有する位置保持部を設けることを特徴とする請求項１１記載のＤＮＡ増幅装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２２３２９２（Ｐ２００６−２２３２９２Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５４２０（Ｐ２００５−１４５４２０）
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（３９１００１６１９）長野県 (64)
【出願人】（５０３００４１３８）サーモジェン有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（３９１００１６１９）長野県 (64)
【出願人】（５０３００４１３８）サーモジェン有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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