JP2005114298A - 温度調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の温度調節装置では、温度調節する部材としてたとえばマイクロ化学チップのように、様々なマイクロ化学チップの様々な化学反応部の位置にフレキシブルに対応して自由に温度調節することが特に温度調節装置を実際に使用するユーザー側ではできないという問題があった。
【解決手段】 熱電素子と温度センサーとを有する温度調節手段と、温度センサーで測定した温度により熱電素子に流す電流を制御して温度調節手段の一端の温度を調節する温度制御手段と、熱交換手段と、温度調節手段の他端と熱交換手段とを熱伝導良く接続し熱交換手段に対して温度調節手段を任意の位置に移動し固定する移動固定手段とを有する構造とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は温度調節装置に関し、とくに熱電素子を用いて温度調節を行う温度調節装置に関する。

熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに、また電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換することができるデバイスである。

一般的な熱電素子の構造は、ほぼ同じ長さで柱状のｐ型熱電半導体およびｎ型熱電半導体の両端部で対にして熱電対を作り、その熱電対を複数個平面的に並べて、ｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体が交互に規則的になるように配置し、その熱電対を電気的に直列に接続する構造を有する。

熱電素子の両端の間に温度差を与えると、ゼーベック効果により電圧を発生する。また、熱電素子に直流電流を流すと、ペルチェ効果により一端で吸熱し、他端で放熱（発熱）する。

熱電素子はこのような可逆の効果を併せ持つデバイスであり、熱エネルギーと電気エネルギーの変換素子として応用されている。

特に、熱電素子に流す電流の量や向き（極性）を制御することで、熱電素子の一端の面の温度を正確に制御することが可能で、温度調節装置として応用することができる。

このような温度調節を必要とする温度調節対象部材として、例えばマイクロ化学チップ等が挙げられる。

マイクロ化学チップは、ＤＮＡチップと呼ばれるＤＮＡ（ゲノム）解析用のチップ、タンパク質解析用のチップ、通常は実験室で行う様々な化学プロセスを数ｃｍの大きさのチップ上で行うマイクロＴＡＳ（Total Analysis System）、ラボオンチップ（lab-on-a-chip）、またはマイクロリアクターなどと呼ばれるチップ、などのことを示している。

上記のようにチップ上またはチップ内部で何らかの化学プロセスを生じるものを全てマイクロ化学チップと呼び、チップ上またはチップ内部で化学プロセスを生じる部分を化学反応部と呼ぶこととする。

化学反応部で生じる化学的変化には例えば混合したり、反応させたり、抽出したり、分離したり、濃縮したり、様々な化学プロセスがある。その各々の化学プロセスに対応して、例えば反応速度を高めたり、あるいは安定化させたり、活性化させたり、反応効率を上げたりするためには化学反応部を最適な温度にする必要がある。

このようなマイクロ化学チップの温度調節を目的としたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、上記従来技術の構造を示した図である。この構造は、マイクロ化学チップ１０１に化学反応部１０２を有し、化学反応部１０２の下部に熱電素子１０４を接合している。

この従来技術では、熱電素子１０４によって、化学反応部１０２を加熱、冷却、あるいは温度調節して、反応を制御することが目的である。

国際公開第ＷＯ００／４８７２４号パンフレット

ところがこの従来技術では、熱電素子１０４をマイクロ化学チップ１０１に接合固定しているために、異なった場所（化学反応部）を温度調節するためには、別の熱電素子を接合し直す必要があった。

つまり、温度調節を必要とする化学反応部の位置が異なるごとに熱電素子の接合部分の構造を変える必要があり、様々なマイクロ化学チップの様々な化学反応部の位置にフレキシブルに対応して自由に温度調節することが特に温度調節装置を実際に使用するユーザー側ではできないという問題があった。

〔発明の目的〕
そこで、本発明の目的は上記の問題を解決して、ユーザー側でも自由に温度調節する位置を変えられ、様々な温度調節対象部材（例えばマイクロ化学チップ）の様々な温度調節部分（例えば化学反応部）の位置にフレキシブルに対応して自由に温度調節することができる温度調節装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の温度調節装置においては、下記に記載する構成を採用する。

すなわち、本発明の温度調節装置は、熱電素子と温度センサーとを有する温度調節手段と、温度センサーで測定した温度により熱電素子に流す電流を制御して温度調節手段の一端の温度を調節する温度制御手段と、熱交換手段と、温度調節手段の他端と熱交換手段とを熱伝導良く接続し熱交換手段に対して温度調節手段を任意の位置に移動し固定する移動固定手段とを有することを特徴とする。
また、移動固定手段が、熱交換手段に対して温度調節手段を少なくとも２つ以上の異なる方向にスライド可能であることが好ましい。
また、移動固定手段が、複数の固定穴を有し、固定穴に温度調節手段を固定してもよい。
または、熱交換手段に移動固定手段を有し、移動固定手段が熱交換手段に直接設けた固定穴であってもよい。

〔作用〕
本発明の温度調節装置では、温度調節手段の位置を移動固定手段によって自由に移動し固定できる構造をもつため、ユーザー側でも自由に温度調節する位置を変えられ、様々な温度調節手段（例えばマイクロ化学チップ）の様々な温度調節部分（例えば化学反応部）の位置にフレキシブルに対応して自由に温度調節することができる。

以上の説明で明らかなように、本発明の温度調節装置は、移動固定手段を設けることによって、ナットおよび固定ネジの簡単な調節を行い、温度調節手段の位置を自由に移動し固定できる構造をもつ。そのため温度調節装置のユーザー側でも自由に温度調節する位置を変えられ、マイクロ化学チップのような様々な温度調節対象部材の様々な温度調節部分
の位置にフレキシブルに対応して、ユーザーが自由に任意の位置の温度調節をすることができる。このため、１つの温度調節装置で様々な温度調節対象部材の温度調節が可能となり、汎用性に優れ、コスト的にも有利となる。

また、熱交換手段に穴部を設け、フィンを熱交換手段の両側に上向きまたは横向きで設ける構造をとることで、温度調節対象部材としてマイクロ化学チップなどを例にとった場合に、観察に透過型の顕微鏡など使用する場合に対応することができ、また熱交換手段の下側のスペースが無い場合にも有効となる効果も持つ。

またスライド板のスリットをアレイ状穴に代える構造をとることで、スライド板の熱伝導経路が多くなり、温度調節手段と熱交換手段の熱伝導が良くなる効果を持つ。

また、熱交換部材にアレイ状穴を直接設けて温度調節手段を接続する構造をとることで、温度調節手段の位置をアレイ状穴の間隔で移動することができ、温度調節装置の構造を薄くすることができる効果を持つ。

以下、本発明の温度調節装置の構成における最適な実施形態について図面を用いて説明する。以下に示す実施の形態では温度調節対象部材としてマイクロ化学チップを使用した。

（第１の実施の形態）
図１〜図７を用いて本発明の第１の実施の形態における温度調節装置の構造について説明する。

図１は本発明の温度調節装置の全体的な構成を示す構造図である。図２は本発明の温度調節装置の平面図である。まず図１および図２によって本発明の温度調節装置の全体的な構成を説明する。

まず、マイクロ化学チップ１０１は内部または上部に複数の化学反応部１０２、１０３を有している。マイクロ化学チップ１０１は例えばガラス、樹脂、シリコン、セラミックス、半導体、金属などの材料で構成されており、化学反応部１０２、１０３は例えば機械加工、化学的エッチング、リソグラフィなどの微細加工法によってマイクロ化学チップ１０１の内部または上部に作り込まれている。

マイクロ化学チップ１０１に外部から薬液などを導入し、化学反応部１０２、１０３において、貯蔵、搬送、混合、反応、抽出、分離、濃縮、回収などの各種化学プロセスを行う。このとき、各種化学プロセスにおいて例えば、安定に貯蔵する、迅速に混合する、活性化する、反応速度を高める、反応効率を高める、反応を止めて安定化させる、ための最適な温度条件がある。

そのため例えば、ある実験では化学反応部１０２をある温度に温度調節し、また別の実験では化学反応部１０３をある温度に温度調節するような必要がある。
このような場合に本発明の構造によって温度調節装置のユーザーが自由に対応可能となることを以下に説明する。

熱交換手段１１５には、支柱１１９が設けてあり、支柱１１９には可動部材１１８が支柱１１９をスライド可能に取り付けられ、自由な位置で固定でき、可動部材１１８にはバネなどの弾性変形可能な弾性体１１７が固定されており、可動部材を適切な位置に移動して固定することにより、マイクロ化学チップ１０１を温度調節手段１０９の方向（下方）
へ適度に加重することができる。

本発明の説明では、熱伝導可能とは、銅、アルミニウムなどの金属や、窒化アルミ、アルミナ、ボロンナイトライドなどのセラミックスの微粒子（フィラー）などをシリコングリースなどに混ぜて熱伝導性を高めた熱伝導性グリース、あるいは上記微粒子（フィラー）を混ぜた厚さ方向に弾性のあるシリコン樹脂などの熱伝導性シートによる接続によって、あるいは半田や熱伝導性接着剤による接合によって、面と面との熱抵抗を極力小さくすることを意味し、具体的には熱抵抗率１×１０^-4ｍ²℃／Ｗ以下であることが望ましい。

温度調節手段１０９は、熱電素子１０４、熱伝導体１０５、熱伝導体１０６、タップ１０７、ナット１０８から成っている。熱電素子１０４は一端（温度調節を行う側）に熱伝導体１０５を半田や熱伝導性接着剤によって熱伝導可能に接合し、他端（熱交換を行う側）に熱伝導体１０６を半田や熱伝導性接着剤によって熱伝導可能に接合している。また、熱伝導体１０６とタップ１０７とは削り出しなどで一体に作られている。

マイクロ化学チップ１０１の化学反応部１０２近傍（直下）の面と温度調節手段１０９の熱伝導体１０５とを熱伝導性グリースなどを介して弾性体１１７の加重により適度な圧力で密着し、熱伝導可能に接続する。ここで、マイクロ化学チップ１０１は熱交換部材１１５に対して定まった位置に固定されることになる。

移動固定手段１１４は、スライド板１１０に複数のスリット１１１とスリット１１２が直交する方向に設けた構造を有し、固定ネジ１１３で熱交換手段１１５に熱伝導可能に接続されている。

ここで移動固定手段という用語は、ある場所に固定されているもの（具体的には温度調節手段）を、その場所から移動して場所（位置）を変えて、固定することができる手段という意味で使用している。

ここで、本発明の温度調節装置において最も特徴のある構成について説明する。

温度調節手段１０９のタップ１０７は移動固定手段１１４のスリット１１１に挿入され、スリット１１１の裏側（下側）でナット１０８によって固定可能な構造となっている。このナット１０８を緩めれば、温度調節手段１０９はスリット１１１に沿ってスライド板１１０上を移動することができ、ナット１０８を締めれば温度調節手段１０９は熱伝導可能にスライド板１１０に接続される。

また、移動固定手段１１４の固定ネジ１１３を緩めるか、または移動量が大きいときは、固定ネジ１１３を外して熱交換手段に複数開けている固定ネジ穴２０１の場所を変えることによってスライド板１１０がスリット１１２に沿って熱交換手段１１５上を移動することができ、固定ネジ１１３を締めればスライド板１１０は熱伝導可能に熱交換手段１１５に接続される。

熱交換手段１１５にはタップ１０７、ナット１０８を自由に動かせるために段差部１１６を設けてある。

上記構造によって、温度調節手段１０９は図２に示すように、熱交換手段１１５に対して、温度調節手段１０９ａの位置から自由に温度調節手段１０９ｂの位置に移動して、固定することが可能となる。

また、図２の温度調節手段１０９ｃのように新たな温度調節手段をスライド板１１０上
に自由に設けることも可能となる。

ここで、熱交換手段１１５に対して温度調節手段１０９を移動して固定することは、熱交換手段１１５に対して定まった位置のマイクロ化学チップ１０１（温度調節対象部材）に対しても温度調節手段１０９を移動して固定することとなり、その結果マイクロ化学チップ１０１の別の場所の化学反応部１０３を温度調節することが可能となる。

温度調節手段１０９の熱伝導体１０６と移動固定手段１１４、および移動固定手段１１４と熱交換手段１１５は、熱伝導性グリースなどを介して熱伝導可能に接続されている。

温度調節手段１０９の熱伝導体１０６側から出入りする熱は熱交換手段１１５を通って外部の雰囲気気体などに伝わり熱交換することができる。このため、温度調節手段１０９の熱伝導体１０５側を一定温度に温度調節することが可能となる。

このようにして、移動固定手段１１４を設けることにより、上記のようなナット１０７および固定ネジ１１３の調節によって、温度調節手段１０９を熱交換手段１１５上で自由に移動、新設、または削除することができ、かつ温度調節手段１０９と熱交換手段１１５を熱伝導可能に接続することが可能になる。

つまり温度調節手段１０９と移動固定手段１１４によって、ナット１０７および固定ネジ１１３を緩めたり締めたりするようなユーザーでも可能な非常に簡単な調節で、温度調節手段１０９を熱交換手段１１５上の任意の位置に自由に移動、新設または削除することができ、ユーザーが自由に任意の位置の温度調節が可能となる。

このようにして、ユーザーが自由にマイクロ化学チップの任意の場所を温度調節することができる。

以上の説明のような構造によって、ある実験では化学反応部１０２を５０℃に温度調節し、別の実験では化学反応部１０３を１０℃に温度調節する必要がある場合、温度調節装置を作り直す必要がなく、同じ温度調節装置を用いてユーザーが対応可能となる。

図３は本発明の温度調節装置のマイクロ化学チップ１０１の例示的な斜視図である。マイクロ化学チップ１０１の内部で、化学プロセスによって病気かどうか血液などのサンプルから調べる場合などの概念的な例を示す。

血液サンプルなどの試料を試料部３０１から、また溶媒を溶媒部３０２から搬送路３０３に流し込み、試料を溶媒に溶かして、抽出部３０４で目的の化学物質を抽出し、試薬部３０５から流し込む試薬と反応部３０６で反応させ、反応後の不必要な物質を廃液部３０７に分離して、必要な主生成物を検出部３０８で定量的に検出し、保存部３０９で主生成物を保存する。

ここで、試料部３０１、溶媒部３０２、搬送路３０３、抽出部３０４、試薬部３０５、反応部３０６、廃液部３０７、検出部３０８、保存部３０９はそれぞれ温度依存性の無い部分以外は適切な温度条件が存在する。

例えば、反応部３０６は反応効率を上げるために５０℃にしたり、検出部３０８は最も検出しやすい１０℃にしたり、廃液部３０７、保存部３０９は安定して保存するために４℃の低温にする。

このように、マイクロ化学チップ１０１には試料部３０１、溶媒部３０２、搬送路３０
３、抽出部３０４、試薬部３０５、反応部３０６、廃液部３０７、検出部３０８、保存部３０９のように様々な化学プロセスを行い、最適な温度条件にする必要のある化学反応部があり、ある実験では化学反応部１０２を、または別の実験では化学反応部１０３を最適な温度に温度調節する必要がある。

図４は本発明の温度調節装置の熱電素子１０４の構造を示す断面図である。ｐ型熱電半導体４０１とｎ型熱電半導体４０２を、交互に規則的になるように配置し、各々の熱電半導体の両端部分で配線電極４０３により配線し、複数のｐ型熱電半導体とｎ型熱電半導体が、交互に電気的に直列になるように接続する。

そして、直列に接続した両端の熱電半導体には電流を流すためのリード線４０７をつなげる２つの引き出し電極４０４がそれぞれ接続されている。また、配線電極４０３、引き出し電極４０４と熱伝導板４０５、４０６とはそれぞれ接合されており、一端が温接点、他端が冷接点となっている。電流を流す向きでどちらも温接点または冷接点になり得る。

熱電素子は、例えば図４で熱伝導板４０５側を冷接点となるように電流を流し、冷却する場合、冷接点で吸熱した熱量と熱電素子に流す電流によって生じるジュール熱を温接点となる熱伝導板４０６側に運ぶ。そのため、熱伝導板４０６側ではその熱を放熱可能な構造にしないと熱がたまって温度が上昇してしまう。そして、その影響で冷接点側の温度も上昇してしまう。

また熱伝導板４０５側を温接点になるようにして加熱する場合、つまりは逆に電流を流した場合は、熱伝導板４０６側が冷接点となり、熱伝導板４０６側で必要な熱を与える構造にて温度を保たないと、温度がさがってしまい、その影響で加熱したい熱伝導板４０５側の温度も下がってしまう。

つまり、熱電素子１０４の一端を冷却したり、加熱したり、温度調節したりするためには、他方で十分に熱交換できるヒートシンクのようなものが必要不可欠である。そのため、図１において、熱電素子１０４と熱交換手段１０５とを移動固定手段１１４を介して熱伝導可能に接続している。

熱伝導板４０５、熱伝導板４０６としては、窒化アルミニウムやアルミナなどの熱伝導率の良いセラミックスを用いる。

熱電半導体の材料としては、ｐ型熱電半導体４０１にはＢｉＴｅＳｂからなる合金を用い、またｎ型熱電半導体４０２にはＢｉＴｅＳｅからなる合金を用いている。しかし、熱電材料としてはこれに制限されるものではなく、他のＢｉＴｅ系など用途に応じて様々な材料を用いることができる。

熱電素子１０４は、熱交換手段が過不足する熱を適切に交換できる条件下では熱電素子１０４に流す電流を制御して逆転したり、または調節することにより、熱電素子の一端の面をマイナス数十℃からプラス百数十℃の範囲内で一定の温度に保つことができる。もちろん、ある程度の速さで温度を変化させることも可能である。

この熱電素子１０４の一端の面（化学反応部１０２に近い面）を上記の方法で温度調節することで、一定温度にする場合、プラスマイナス０．１℃程度の精度で温度調節できるため、化学反応部１０２の温度も十分に精度の高い温度調節が可能となる。

熱電素子１０４は図４に示した構造の他に、熱電半導体どうしの間を樹脂などで充填し、熱伝導板４０５、熱伝導板４０６の片方、または両方を省く構造のものでもよく、その
場合例えば、配線電極４０３と、接合固定する熱伝導体１０５、熱伝導体１０６との間に絶縁層を設ける構造などがある。このように樹脂を充填して、配線部分を覆うことにより、熱電素子に防水性を付与することができる。
また、熱電素子を複数上下に重ね、それらを合わせて熱電素子１０４として用いることにより、なおいっそう調節する温度範囲が広がり、温度調節の精度もより高くなる。

熱電素子１０４の大きさは、特に限定されるものではないが、マイクロ化学チップの温度調節部分（化学反応部）を考慮した場合では、数ｍｍ四方以下の大きさのものを使うことが好ましい。

図５の（ａ）は本発明の温度調節装置の温度調節手段１０９の構造を示した図である。熱電素子１０４の一端の面には、銅やアルミニウム、窒化アルミなどの熱伝導率が高い材料、またはヒートパイプや熱伝導率が異方性を有する材料などの優れた熱伝導性能を持つものからなる熱伝導体１０５を半田や熱伝導性接着剤などで熱伝導可能に接合固定する。

熱電素子１０４の他端の面には、タップ１０７を削り出しなどで一体成形した銅やアルミニウムなどの熱伝導率が高い材料からなる熱伝導体１０６を半田や熱伝導性接着剤などで熱伝導可能に接合固定する。

移動固定手段１１４のスリット１１１にタップ１０７を挿入し、熱伝導体１０６とナット１０８とで、移動固定手段１１４のスライド板１１０を挟み込み、接触面には熱伝導性グリースなどを設けて締め付けて固定することによって、熱伝導体１０６とスライド板１１０は熱伝導可能に接続される。

また、ナット１０８を緩めること、およびナット１０８を外して別のスリット１１１に挿入して締め直すことにより温度調節手段１０９はスライド板１１０上を移動可能となる。

そして、熱伝導体１０５には穴を開けてサーミスター、白金測温抵抗体（Ｐｔ１００Ω）、熱電対などの温度センサーを入れ込み、熱伝導性接着剤で封止して一体化してある。この温度センサーの温度を図６で説明する温度制御手段６０６にフィードバックして、熱伝導体１０５の温度を熱電素子１０４の電流を制御して一定の温度にコントロールする。

また、図５の（ｂ）のように、温度調節手段１０９として、熱電素子１０４を複数設けて、熱伝導体１０５、熱伝導体１０６の面積を大きくすれば、温度調節を行う面積が大きい場合に対応することができる。この場合、複数の熱電素子１０４を配線５０３によって直列に配線すれば、熱電素子１０４が複数になっても外に出すリード線４０７は２本で済む。

また、熱電素子１０４の熱伝導板４０５に温度センサー５０１を一体化させて、熱伝導体１０５の代用として用いてもよい。

図６は本発明の温度調節装置の温度制御手段６０６の制御システムを説明した図である。

温度センサー５０１は、リード線５０２によって温度センサー５０１の信号を温度に変換する温度変換回路６０１につながっている。温度変換回路６０１は、熱電素子１０４の電流を制御する電流制御回路６０２につながっている。電流制御回路６０２は電源回路６０３およびその先の外部コンセント６０４につながっている。電流制御回路６０２は、そのリアルタイムの温度と設定温度とを表示する表示部、設定を変更するスイッチ等が集ま
るコンソール６０５につながっている。そして１つの温度制御手段６０６が形成されている。

電流制御回路６０２では、温度センサー５０１で測定した温度が設定温度にな
るように、温度センサー５０１で測定した温度をフィードバック制御、例えば温度調節でよく使われるＰＩＤ制御などによって熱電素子１０４に流す電流を制御する。このような制御方法によって精度的には設定温度プラスマイナス０．１℃程度が実現できる。

図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の温度調節装置の熱交換手段１１５を説明する断面図である。

図７の（ａ）の熱交換手段１１５は、フィン７０１を有するヒートシンクである。この場合、周囲の雰囲気気体と熱交換を行う。図ではフィン７０１しか示していないが、フィン７０１とともに強制的に熱交換するためのファンを取り付けてもよい。

また図７の（ｂ）の熱交換手段１１５は、マイクロ化学チップの観察に透過型の顕微鏡などを使用する場合に、穴部７０２を設ける必要がある場合の物である。この場合、フィン７０１を熱交換手段１１５の両側に上向きまたは横向きで設けることで同様に熱交換可能となる。またこの構造は熱交換手段１１５の下側のスペースが無い場合にも有効である。

また図７の（ｃ）の熱交換手段１１５は、液体漕７０３を有し、配管７０４によって恒温装置７０５につながっており、液体を使って熱交換を行う。

ここで、（ａ）および（ｂ）はコンパクトで簡単な構造であり、温度調節範囲がそれほど広くない場合に用いる。（ｃ）は温度調節範囲が広く、特にマイナス数十度に冷やしたりする必要がある場合に用いる。

また図示はしないが、別の熱電素子とフィンを組み合わせて熱交換手段１１５としてもよい。この場合、熱電素子が２段となるため、温度制御の精度が高くなる、温度制御の範囲が広がるという効果がある。

本発明の特徴として、移動固定手段１１４を設けることにより、ナット１０８および固定ネジ１１３の調節をおこなうことによって、温度調節手段１０９を熱交換手段１１５上で自由に移動、新設または削除することができ、かつ温度調節手段１０９と熱交換手段１１５を熱伝導可能に接続することが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、図８を用いて本発明の第２の実施の形態における温度調節装置の構造について説明する。

図８においては、図１、および図２に示す第１の実施の形態におけるスリット１１１の代わりにアレイ状穴８０１を設け、固定穴２０１の代わりにスリット８０２を設けている。

ここでアレイ状とは、碁盤目のように平面的に縦方向と横方向に複数個存在するという意味の言葉として用いている。

第１の実施の形態においては、スリット１１１によって温度調節手段１０９を図面上で横方向に移動可能にしていたが、第２の実施の形態においてはアレイ状穴８０１を適当に
選び、スリット８０２とスリット１１２を同時に固定ネジ１１３で固定する。このとき図示はしないが固定ネジ１１３はナットで熱交換部材１１５の裏側から固定する。このときスリット８０２で横方向の移動量を微調整することによって、第１の実施の形態と同じ効果が得られる。

またこの場合、スリット１１１をアレイ状穴８０１に代えることで、スライド板１１０の熱伝導経路が多くなり、温度調節手段１０９と熱交換手段１１５の熱伝導が良くなる効果を持つ。

また、図示はしないが、熱交換手段１１５にアレイ状穴を直接設けて温度調節手段１０９を接続する構造をとることにより、温度調節手段１０９の位置をアレイ状穴の間隔で移動することができる。この場合温度調節手段の位置の微調節はできないが、第１の実施の形態におけるスライド板１１０、段差部１１６が必要ないため、その分温度調節装置の構造を薄くすることができる効果を持つ。

また、上記実施の形態では移動固定手段を固定ネジなどの固定方法で説明したが、これらは一つの実施の形態でありもちろんこれに限るものではなく、例えば板バネ力、磁力、静電気、真空チャックなどの方法も適用可能である。

以上、本発明の実施の形態をマイクロ化学チップの温度調節を目的に説明したが、温度調節する対象はマイクロ化学チップでなくてもよく、温度調節が必要なもの全てに対応可能である。

また、熱電素子は発電素子としても機能するため、マイクロ化学チップ内などの発熱反応、吸熱反応を利用して温度差を作り出し、同じ構造で熱電素子によって発電し、マイクロ化学チップ内などにおける電力として利用することもできる。

本発明の温度調節装置の全体的な構成を示す構造図である。 本発明の温度調節装置の全体的な構成を示す平面図である。 本発明の温度調節装置を使用して温度調節するマイクロ化学チップの例示的な斜視図である。 本発明の温度調節装置における熱電素子の構造を示す断面図である。 本発明の温度調節装置における温度調節手段の構造を示す断面図である。 本発明の温度調節装置における温度制御手段の制御システムを説明した図である。 本発明の温度調節装置における熱交換手段を説明する断面図である。 本発明の第２の実施の形態における温度調節装置の構造を示す平面図である。 従来の温度調節装置の構造を示す構造図である。

符号の説明

１０１ マイクロ化学チップ
１０２、１０３ 化学反応部
１０４ 熱電素子
１０５、１０６ 熱伝導体
１０７ タップ
１０８ ナット
１０９ 温度調節手段
１１０ スライド板
１１１、１１２、８０２ スリット
１１３ 固定ネジ
１１４ 移動固定手段
１１５ 熱交換手段
１１６ 段差部
１１７ 弾性体
１１８ 可動部材
１１９ 支柱
２０１ 固定ネジ穴
３０１ 試料部
３０２ 溶媒部
３０３ 搬送路
３０４ 抽出部
３０５ 試薬部
３０６ 反応部
３０７ 廃液部
３０８ 検出部
３０９ 保存部
４０１ ｐ型熱電半導体
４０２ ｎ型熱電半導体
４０３ 配線電極
４０４ 引き出し電極
４０５、４０６ 熱伝導板
４０７、５０２ リード線
５０１ 温度センサー
５０３ 配線
６０１ 温度変換回路
６０２ 電流制御回路
６０３ 電源回路
６０４ 外部コンセント
６０５ コンソール
６０６ 温度制御手段
７０１ フィン
７０２ 穴部
７０３ 液体漕
７０４ 配管
７０５ 恒温装置
８０１ アレイ状穴

Claims (5)

1. 熱電素子と温度センサーとを有する温度調節手段と、前記温度センサーで測定した温度により前記熱電素子に流す電流を制御して前記温度調節手段の一端の温度を調節する温度制御手段と、熱交換手段と、前記温度調節手段の他端と前記熱交換手段とを熱伝導良く接続し前記熱交換手段に対して前記温度調節手段を任意の位置に移動し固定する移動固定手段とを有する温度調節装置。
2. 前記移動固定手段が、前記熱交換手段に対して前記温度調節手段を少なくとも２つ以上の異なる方向にスライドさせることができることを特徴とする請求項１に記載の温度調節装置。
3. 前記移動固定手段が、複数の固定穴を有し、該固定穴に前記温度調節手段を固定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度調節装置。
4. 前記熱交換手段に前記移動固定手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度調節装置。
5. 前記移動固定手段が、前記熱交換手段に直接設けた複数の固定穴であることを特徴とする請求項４に記載の温度調節装置。

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