JP2010071476A - Temperature control device and method of preheating or precooling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ペルチェ素子を用いて温度制御対象物を加熱および吸熱する温度制御装置と、その予熱または予冷の方法に関する。特に、温度制御対象物が板状で、加熱と吸熱を高速でくり返す温度制御装置（例えばバイオチップのＰＣＲ装置）と、その予熱または予冷の方法に関する。 The present invention relates to a temperature control device that heats and absorbs a temperature control object using a Peltier element, and a preheating or precooling method thereof. In particular, the present invention relates to a temperature control device (for example, a biochip PCR device) that repeats heating and heat absorption at a high speed, and a preheating or precooling method.
ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）を増幅させるための技術としてＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）法が存在する。このＰＣＲ法は、ＤＮＡを含む水溶液の温度を周期的に上下させることにより、短時間でＤＮＡを増幅させることができる技術である。そして、このＰＣＲ法を用いて、ＤＮＡの任意の断片の増幅を行うにあたり、ＤＮＡを含む水溶液が格納されたＰＣＲ用容器に対して加熱または吸熱を行っている。なお、液冷式ヒートシンクを用いたＰＣＲの制御において、流す液体の温度を制御する装置の技術が特許文献１に開示されている。 As a technique for amplifying DNA (deoxyribonucleic acid), there is a PCR (polymerase chain reaction) method. This PCR method is a technique capable of amplifying DNA in a short time by periodically raising and lowering the temperature of an aqueous solution containing DNA. Then, in amplifying an arbitrary fragment of DNA using this PCR method, a PCR container in which an aqueous solution containing DNA is stored is heated or endothermic. In addition, in the control of PCR using a liquid-cooled heat sink, Patent Document 1 discloses a technique of an apparatus for controlling the temperature of a flowing liquid.
しかしながら、上述の特許文献１による技術では、液冷式ヒートシンクに流す液体の温度を変えるための可動機構が必要になるため、加熱・吸熱のサイクルが可動機構の動作に左右され、加熱・吸熱のサイクル速度が遅い。また当該可動機構により構造的に複雑となり、メンテナンスに労力がかかるという問題がある。 However, since the technique according to Patent Document 1 described above requires a movable mechanism for changing the temperature of the liquid flowing through the liquid-cooled heat sink, the heating / endothermic cycle depends on the operation of the movable mechanism, Slow cycle speed. In addition, the movable mechanism is structurally complicated, and there is a problem that labor is required for maintenance.
そこで特許文献２には、メンテナンス労力を軽減し、ＰＣＲ制御における加熱・吸熱のサイクル速度を容易に速めることのできる、２組のペルチェ素子と蓄熱手段を用いた温度制御装置および温度制御方法が開示されている。 Therefore, Patent Document 2 discloses a temperature control device and a temperature control method using two pairs of Peltier elements and heat storage means that can reduce maintenance labor and easily increase the heating / heat absorption cycle speed in PCR control. Has been.
しかしながら、特許文献２に記載の発明においては、各蓄熱手段をそれぞれの温度に予熱または予冷しておく必要があるが、各蓄熱手段はバイオチップに対して十分に大きな熱容量をもつため、その予熱または予冷の際に、多大なエネルギーが消費されるという問題があった。 However, in the invention described in Patent Document 2, each heat storage means needs to be preheated or precooled to each temperature. However, each heat storage means has a sufficiently large heat capacity with respect to the biochip. Alternatively, there has been a problem that a large amount of energy is consumed during pre-cooling.
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、ＰＣＲ制御における加熱・吸熱のサイクル速度が速く、かつ、予熱または予冷の際に消費されるエネルギーを削減可能な温度制御装置およびその予熱または予冷方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a temperature control device and a preheating or precooling method thereof capable of reducing the energy consumed at the time of preheating or precooling with a high heating / endothermic cycle speed in PCR control. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明の請求項１においては、温度制御対象物への加熱または前記温度制御対象物からの吸熱を行う温度制御装置であって、
温度制御対象物に接する面を備えた第１のペルチェ素子と、
前記温度制御対象物に前記第１のペルチェ素子とは離れて接する面を備えた第２のペル
チェ素子と、
前記第１のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第１の蓄熱体と、
前記第２のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第２の蓄熱体と、
前記第１のペルチェ素子の温度制御対象物に接する面の側に配置された第１の温度センサと、
前記第１のペルチェ素子と前記第１の蓄熱体の間に配置された第２の温度センサと、
前記第２のペルチェ素子の温度制御対象物に接する面の側に配置された第３の温度センサと、
前記第２のペルチェ素子と前記第２の蓄熱体の間に配置された第４の温度センサと、
前記第１〜第４の温度センサにより測定された温度を基づいて前記第１のペルチェ素子と前記第２のペルチェ素子のそれぞれに所定の電流を流す制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とした温度制御装置としたものである。
In order to achieve the above object, in claim 1 of the present invention, there is provided a temperature control device that performs heating to a temperature control object or heat absorption from the temperature control object,
A first Peltier element having a surface in contact with the temperature control object;
A second Peltier element having a surface that is in contact with the temperature control object away from the first Peltier element;
A first heat storage body in contact with another surface different from the surface of the first Peltier element;
A second heat storage body in contact with another surface different from the surface of the second Peltier element;
A first temperature sensor disposed on a side of the first Peltier element in contact with the temperature control object;
A second temperature sensor disposed between the first Peltier element and the first heat storage body;
A third temperature sensor disposed on the side of the surface of the second Peltier element that contacts the temperature control object;
A fourth temperature sensor disposed between the second Peltier element and the second heat storage body;
Control means for controlling the flow of a predetermined current to each of the first Peltier element and the second Peltier element based on the temperatures measured by the first to fourth temperature sensors;
The temperature control device is characterized by comprising:
また本発明の請求項２においては、請求項１に記載の温度制御装置を予熱または予冷する方法であって、
前記第１のペルチェ素子と前記第２のペルチェ素子を、前記温度制御対象物を介さずに直接接触させ、
前記制御手段が、前記第１のペルチェ素子および前記第２のペルチェ素子に対して、前記第２の蓄熱体から前記第１の蓄熱体へ熱が移動するように電流を流す制御を行う
ことを特徴とする予熱または予冷の方法としたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for preheating or precooling the temperature control device according to the first aspect,
Direct contact between the first Peltier element and the second Peltier element without the temperature control object;
The control means controls the first Peltier element and the second Peltier element to flow a current so that heat is transferred from the second heat storage body to the first heat storage body. This is a characteristic preheating or precooling method.
本発明の温度制御装置は、温度制御対象物および第１および第２の蓄熱体の加熱または冷却は、第１および第２のペルチェ素子によって行なわれ、他の加熱手段や冷却手段を必要としないため、装置構成を簡単なものとすることができる。 In the temperature control apparatus of the present invention, the temperature control object and the first and second heat storage bodies are heated or cooled by the first and second Peltier elements, and no other heating means or cooling means is required. Therefore, the apparatus configuration can be simplified.
また本発明の予熱または予冷の方法によれば、第２の蓄熱体からの吸熱分を、第１の蓄熱体の加熱に再利用することができるため、前記第１の蓄熱体と前記第２の蓄熱体の予熱または予冷のために消費されるエネルギーを削減することができる。 Further, according to the preheating or precooling method of the present invention, the endothermic component from the second heat storage body can be reused for heating the first heat storage body, so that the first heat storage body and the second heat storage body can be reused. It is possible to reduce the energy consumed for preheating or precooling the heat storage body.
以下、本発明の一実施形態である温度制御装置とその予熱または予冷方法を、図面を参照して説明する。
図１は同実施形態の、予熱または予冷時の温度制御装置の構成を示す図である。
この図は、２つのペルチェ素子と２つの蓄熱体を備えた温度制御装置の断面図を示している。図１に示すように、温度制御装置は第１のモジュール１０と第２のモジュール２０の２つのモジュールから構成されている。
Hereinafter, a temperature control apparatus and a preheating or precooling method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a temperature control device during preheating or precooling according to the embodiment.
This figure has shown sectional drawing of the temperature control apparatus provided with two Peltier elements and two heat storage bodies. As shown in FIG. 1, the temperature control device includes two modules, a first module 10 and a second module 20.
第１のモジュール１０は、第１のペルチェ素子１１、第１の蓄熱体１５、温度センサ１３、１４から構成されている。また、第２のモジュール２０は、第２のペルチェ素子２１、第２の蓄熱体２５、温度センサ２３、２４から構成されている。第１の蓄熱体１５、第２の蓄熱体２５はそれぞれ十分に大きい熱容量を持ち、温度センサ１３，１４，２３，２４及びペルチェ素子１１、２１には図示せぬ制御回路３０が接続されている。
The first module 10 includes a first Peltier element 11, a first heat storage body 15, and
第１のモジュール１０においては、第１の蓄熱体１５と第１のペルチェ素子１１が接する箇所に温度センサ１４が設置されており、この温度センサ１４は第１の蓄熱体１５の温度を計測している。また、第１のペルチェ素子１１の蓄熱体１５とは反対側の面には、温度センサ１３が設置されており、この温度センサ１３は第１のペルチェ素子１１のこの面に接する物体の温度を計測する。
In the first module 10, a
同様に、第２のモジュール２０においては、第２の蓄熱体２５と第２のペルチェ素子２１が接する箇所に温度センサ２４が設置されており、この温度センサ２４は第２の蓄熱体２５の温度を計測している。また、第２のペルチェ素子２１の蓄熱体２５とは反対側の面には、温度センサ２３が設置されており、この温度センサ２３は第２のペルチェ素子２１のこの面に接する物体の温度を計測する。
Similarly, in the second module 20, a
本実施形態の温度制御装置の予熱（または予冷）時は、第１のペルチェ素子１１と第２のペルチェ素子２１を直接接触させた状態とし、図示せぬ制御回路３０により、蓄熱体１５を加熱するようにペルチェ素子１１に電流を流し、蓄熱体２５を吸熱するようにペルチェ素子２１に電流を流す。なお、図１は、温度センサ１３と温度センサ２３が接触するような配置の場合を示したものとなっているが、必ずしも温度センサ１３と温度センサ２３を接触させる必要はなく、適宜ずらした配置としてもよい。
At the time of preheating (or precooling) of the temperature control device of this embodiment, the first Peltier element 11 and the second Peltier element 21 are brought into direct contact with each other, and the heat storage body 15 is heated by the control circuit 30 (not shown). Thus, a current is passed through the Peltier element 11 and a current is passed through the Peltier element 21 so as to absorb the heat storage body 25. FIG. 1 shows an arrangement in which the
ペルチェ素子１１内部の異金属接合面は、蓄熱体１５との接触面と略平行な方向にあり、同様にペルチェ素子２１内部の異金属接合面も、蓄熱体２５との接触面と略平行な方向にある。ペルチェ素子の発熱または吸熱は異金属接合面で起きるため、異金属接合面が蓄熱体や温度制御対象物（後述）をなるべく広く覆うようにしたほうが、効率よく加熱または冷却することができるからである。 The different metal joint surface inside the Peltier element 11 is in a direction substantially parallel to the contact surface with the heat storage body 15. Similarly, the different metal joint surface inside the Peltier element 21 is also substantially parallel to the contact surface with the heat storage body 25. In the direction. Since heat generation or heat absorption of the Peltier element occurs at the dissimilar metal joint surface, it is possible to efficiently heat or cool the dissimilar metal joint surface so as to cover the heat storage body and the temperature control object (described later) as much as possible. is there.
図２は、本実施形態の温度制御対象物Ａ（ＰＣＲ容器；本実施形態においては化学反応用チップと呼ぶ）である化学反応用チップの構成を示す図である。
図２に示すように、化学反応用チップは、上板部１と下板部２の対応する面が接合して成る構造となっており、上板部１にはＤＮＡ水溶液の注入孔３が２つ備えられている。また、下板部２には水溶液が溜まる反応槽の凹部４が設けられている。図２においては簡略化して反応層の凹部４が３つのみ備えられた様子を示しているが、本実施形態においては３６個が備えられているものとする。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a chemical reaction chip that is a temperature control object A (PCR container; referred to as a chemical reaction chip in the present embodiment) of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the chemical reaction chip has a structure in which the corresponding surfaces of the upper plate portion 1 and the lower plate portion 2 are joined, and the upper plate portion 1 has a DNA aqueous solution injection hole 3. Two are provided. Further, the lower plate part 2 is provided with a reaction tank recess 4 in which an aqueous solution is accumulated. FIG. 2 shows a simplified state in which only three concave portions 4 of the reaction layer are provided, but in the present embodiment, it is assumed that 36 are provided.
図３は、本実施形態の温度制御装置にて温度制御対象物Ａである化学反応用チップの温度制御を行う時の構成を示す図である。
本実施形態の温度制御装置を予熱（または予冷）が完了した状態とし、温度制御対象物Ａの一方の面の側に第１のモジュール１０を、もう一方の面の側に第２のモジュール２０を接触させて配置する。モジュール１０、２０とも、それぞれのペルチェ素子１１および２１が、温度制御対象物Ａに接触するように配置される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration when the temperature control of the chemical reaction chip that is the temperature control object A is performed in the temperature control apparatus of the present embodiment.
The temperature control device of the present embodiment is in a state in which preheating (or precooling) is completed, the first module 10 is placed on one side of the temperature control object A, and the second module 20 is placed on the other side. Place them in contact with each other. In each of the modules 10 and 20, the respective Peltier elements 11 and 21 are arranged so as to contact the temperature control object A.
本実施形態による温度制御装置は、温度制御対象物Ａである化学反応用チップを加熱するときは、主として第１のペルチェ素子１１に電流を流して駆動し、また、化学反応用チップから吸熱するときは、主として第２のペルチェ素子２１に電流を流して駆動する。 When the temperature control device according to the present embodiment heats the chemical reaction chip as the temperature control object A, the temperature control apparatus is driven mainly by passing a current through the first Peltier element 11 and absorbs heat from the chemical reaction chip. In some cases, the second Peltier element 21 is driven mainly by passing a current.
次に、図１を用いて、十分に大きい熱容量をもつ蓄熱体１５と、十分に大きい熱容量をもつ蓄熱体２５を用いた場合の実施例について説明する。 Next, with reference to FIG. 1, an embodiment in which a heat storage body 15 having a sufficiently large heat capacity and a heat storage body 25 having a sufficiently large heat capacity are used will be described.
本実施形態の温度制御装置の予熱（または予冷）時は、第１のペルチェ素子１１と第２のペルチェ素子２１を直接接触させた状態とする。図示せぬ制御回路３０により、蓄熱体１５を加熱するようにペルチェ素子１１に電流を流し、また、蓄熱体２５を吸熱するようにペルチェ素子２１に電流を流す。 At the time of preheating (or precooling) of the temperature control device of the present embodiment, the first Peltier element 11 and the second Peltier element 21 are in direct contact with each other. A control circuit 30 (not shown) causes a current to flow through the Peltier element 11 so as to heat the heat storage body 15, and allows a current to flow through the Peltier element 21 so as to absorb the heat storage body 25.
一般的には、高温物から低温物へは自然に熱が流れ、やがて温度が等しくなるが、低温物から高温物へは自然に熱が流れることはない。しかしペルチェ素子は、電流を利用して強制的に熱を流すことができる素子であり、低温物から高温物に強制的に熱を流すこともできる。 In general, heat naturally flows from a high temperature object to a low temperature object, and eventually the temperature becomes equal. However, heat does not naturally flow from a low temperature object to a high temperature object. However, the Peltier element is an element that can forcibly flow heat using an electric current, and can also forcibly flow heat from a low temperature object to a high temperature object.
第２のペルチェ素子２１を用いて蓄熱体２５を吸熱すると、反対側の面へ熱が移動するため、ペルチェ素子２１の蓄熱体２５に接していない側の面は加熱される。この側に何も配置されていない状態であれば、この熱は空気中へ放出されるが、図１のように第１のペルチェ素子１１と第２のペルチェ素子２１を直接接触させた状態であれば、この熱を蓄熱体１５を加熱するために有効利用することができる。 When the second Peltier element 21 is used to absorb the heat storage body 25, the heat moves to the opposite surface, so the surface of the Peltier element 21 that is not in contact with the heat storage body 25 is heated. If nothing is arranged on this side, this heat is released into the air, but with the first Peltier element 11 and the second Peltier element 21 in direct contact as shown in FIG. If present, this heat can be effectively used to heat the heat storage body 15.
このようにして、蓄熱体１５と蓄熱体２５の予熱または予冷のために消費されるエネルギーを削減することができる。 In this way, the energy consumed for preheating or precooling the heat storage body 15 and the heat storage body 25 can be reduced.
図３は同実施形態による化学反応チップを加熱または吸熱するときにおける温度制御装置の構成を示す図である。
温度センサ１３は化学反応チップと第１のペルチェ素子１１が接する箇所に設置されており、この温度センサ１３は化学反応用チップの第１のモジュール１０側の面の温度を計測している。また、温度センサ２３は化学反応チップと第２のペルチェ素子２１が接する箇所に設置されており、この温度センサ２３は化学反応用チップの第２のモジュール２０側の面の温度を計測している。これらの温度センサ１３および２３の測定値を基に、制御回路３０は、化学反応チップが高温時には９５℃、低温時には６８℃に、迅速に加熱または吸熱されるようにペルチェ素子１１、２１に電流を流す。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a temperature control device when the chemical reaction chip according to the embodiment is heated or absorbed.
The
このとき、温度制御対象物Ａである化学反応用チップへの吸加熱量Ｑｃｈｉｐは、ペルチェ素子への入力電流をＩｉｎ、ペルチェ素子の温度制御対象物側の温度をＴｃｈｉｐ、ペルチェ素子のヒートシンク側の温度をＴｓｉｎｋとすると、
Ｑｃｈｉｐ＝｛α×（Ｔｃｈｉｐ＋２７３）Ｉｉｎ｝＋｛１／２×Ｒ×Ｉｉｎ ２｝
−｛Ｌ×（Ｔｃｈｉｐ−Ｔｓｉｎｋ）｝
という式（１）で表すことができる。
At this time, the heat absorption amount Q chip to the chemical reaction chip that is the temperature control object A is the current input to the Peltier element I in , the temperature of the Peltier element on the temperature control object side is T chip , If the temperature on the heat sink side is T sink ,
Q chip = {α × (T chip +273) I in } + {1/2 × R × I in 2 }
− {L × (T chip −T sink )}
(1).
この式（１）においてαはペルチェ係数、Ｒは電気抵抗、１／Ｌが熱抵抗でありペルチェ素子に固有の値である。この式から分かるように、温度制御対象物Ａである化学反応用チップへの吸加熱量Ｑｃｈｉｐは、『α×（Ｔｃｈｉｐ＋２７３）Ｉｉｎ』の第１項と、『１／２×Ｒ×Ｉｉｎ ２』の第２項と、『−Ｌ×（Ｔｃｈｉｐ−Ｔｓｉｎｋ）』の第３項とにより表すことができる。ここで、第１項はペルチェ素子の一方の面から他方の面へ強制的に熱移動を行うペルチェ効果によるものである。また第２項はペルチェ素子に電流を流すことによりペルチェ素子自体が発生させるジュール熱によるものである。また第３項はペルチェ素子の一方の面から他方の面への通常の物体における熱伝導によるものである。そして、これら第１項〜第３項の効果により、温度制御対象物Ａである化学反応用チップの温度が昇降する。 In this formula (1), α is a Peltier coefficient, R is an electrical resistance, 1 / L is a thermal resistance, and is a value inherent to the Peltier element. As can be seen from this equation, the heat absorption amount Q chip to the chemical reaction chip which is the temperature control object A is the first term of “α × (T chip +273) I in ” and “1/2 × R The second term of “× I in 2 ” and the third term of “−L × (T chip −T sink )”. Here, the first term is due to the Peltier effect that forcibly transfers heat from one surface of the Peltier element to the other surface. The second term is due to Joule heat generated by the Peltier element itself by passing a current through the Peltier element. The third term is due to heat conduction in a normal object from one surface of the Peltier element to the other surface. And the temperature of the chip | tip for chemical reaction which is the temperature control target object A raises / lowers by the effect of these 1st term-3rd term.
そして、蓄熱体１５が９９℃に保温されている間に、式（１）で算出される吸加熱量Ｑｃｈｉｐの熱量が温度制御対象物Ａである化学反応用チップに与えられ、これにより化学反応用チップの温度が増加する。なお、ペルチェ素子を用いて温度制御対象物である化学反応用チップの温度を制御する従来の技術においては、式（１）における第１項と第２項の効果を用いていたが、本実施形態においては、第１のヒートシンクを用いて式（１）の第３項の効果をもたらすことにより、従来に比べて迅速に化学反応用チップの温度を増加させることができる。 While the heat storage body 15 is kept at 99 ° C., the amount of heat of the heat absorption amount Q chip calculated by the equation (1) is given to the chip for chemical reaction which is the temperature control object A, thereby The temperature of the reaction chip increases. In the conventional technique for controlling the temperature of the chemical reaction chip that is a temperature control object using the Peltier element, the effects of the first term and the second term in the formula (1) are used. In the embodiment, the temperature of the chemical reaction chip can be increased more rapidly than in the conventional case by using the first heat sink to bring about the effect of the third term of the formula (1).
そして、温度センサ１３が、温度制御対象物Ａである化学反応用チップの第１のモジュール１０側の面の温度を計測し、制御回路３０が温度センサ１３の計測する温度を読み取る。そして制御回路３０は、温度センサ１３の温度が９５℃に達してから１５秒経過した後に、第１のペルチェ素子１１への電流を停止する。そして、制御回路３０は、第２のペルチェ素子２１がマイナスの温度を発するように電流を流す。そして、第２のペルチェ素子２１は、上記式（１）の算出式による熱量を、温度制御対象物Ａである化学反応用チップから温度を吸熱し、その熱を蓄熱体２５へ伝える。制御回路３０は、温度センサ２３の温度が６８℃に達して４５秒経過したら、ペルチェ素子２１への電流を停止し、上記加熱の処理を再度行う。
Then, the
なお、温度制御対象物Ａである化学反応用チップとして、アルミ合金とポリカーボネイト樹脂を積層した厚さ１ｍｍの板を用いる。化学反応用チップは微細加工されていて容量１０マイクロリットルの反応槽３６個をもち、それぞれの反応槽にＰＣＲ反応液が充填されている。そして制御回路３０は、上記の加熱と吸熱の処理を繰り返す。ここで反応試薬のＰＣＲ工程は２温度設定、例えば（９５℃１５秒、６８℃４５秒）×３０サイクルであるとする。 In addition, as a chip for chemical reaction which is the temperature control object A, a 1 mm thick plate in which an aluminum alloy and a polycarbonate resin are laminated is used. The chip for chemical reaction is finely processed and has 36 reaction tanks with a capacity of 10 microliters, and each reaction tank is filled with a PCR reaction solution. The control circuit 30 repeats the above heating and endothermic processes. Here, the PCR step of the reaction reagent is set at 2 temperatures, for example (95 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 45 seconds) × 30 cycles.
なお、上述の構成においては、温度制御対象物Ａへの加熱を行う場合には、第１のペルチェ素子１１に対して、第２のペルチェ素子２１が移動させる熱より大きな熱を第１の蓄熱体１５から温度制御対象物Ａへ移動させるように電流を流す制御を行い、また、温度制御対象物Ａからの吸熱を行う場合には、第２のペルチェ素子２１に対して、第１のペルチェ素子１１が移動させる熱より大きな熱を温度制御対象物Ａから第２の蓄熱体２５へ移動させるように電流を流す制御を行っている。 In the above-described configuration, when heating the temperature control object A, the first Peltier element 11 receives heat larger than the heat moved by the second Peltier element 21 for the first heat storage. When the current is controlled to move from the body 15 to the temperature control object A, and when the heat absorption from the temperature control object A is performed, the second Peltier element 21 is in contact with the first Peltier element. Control is performed so that current larger than the heat moved by the element 11 is transferred from the temperature control object A to the second heat storage body 25.
そして、この構成によれば、加熱時において第１のペルチェ素子１１の両面の温度差Ｔｃｈｉｐ−Ｔｓｉｎｋを第１の蓄熱体１５を備えることにより強制的に負の値にすることができるため、第１のペルチェ素子１１に対して、従来と同じ電流値Ｉｉｎを流したとしても、従来の１組のペルチェ素子１１と空冷式ヒートシンクで加熱も吸熱も行う場合に比べて、加熱量Ｑｃｈｉｐが増加する。すなわち、温度制御対象物Ａである化学反応用チップの加熱を高速化することができる。また空冷式ヒートシンクに比べて第１の蓄熱体１５の温度を安定させることが出来るので、安定した加熱の制御を行うことができる。 According to this configuration, the temperature difference T chip -T sink between both surfaces of the first Peltier element 11 can be forcibly set to a negative value by providing the first heat storage body 15 during heating. Even if the same current value I in is applied to the first Peltier element 11 as compared with the conventional case, the heating amount Q is higher than that in the case where heating and heat absorption are performed with a pair of conventional Peltier elements 11 and an air-cooled heat sink The chip increases. That is, the heating of the chemical reaction chip that is the temperature control object A can be accelerated. Moreover, since the temperature of the 1st heat storage body 15 can be stabilized compared with an air-cooling type heat sink, stable heating control can be performed.
また、この構成によれば、空冷式ヒートシンクに比べて第２の蓄熱体２５の温度を安定させることが出来るので、安定した吸熱の制御を行うことができる。 Further, according to this configuration, since the temperature of the second heat storage body 25 can be stabilized as compared with the air-cooled heat sink, stable heat absorption can be controlled.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本温度制御装置によれば、温度制御対象物である化学反応用チップを加熱または吸熱するための機構に機械的構造を不要としたため、故障がなく、管理者のメンテナンス労力を軽減することができる。また、第１及び第２のヒートシンクを用い、ペルチェ素子の一方の面から他方の面への熱移動の効果を利用することで、従来に比べて安定して迅速に温度制御対象物である化学反応用チップを加熱または吸熱することができる。 As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, according to the present temperature control apparatus, a mechanical structure is not required for a mechanism for heating or absorbing a chemical reaction chip that is a temperature control object, so that there is no failure. The maintenance effort of the administrator can be reduced. Further, by using the first and second heat sinks and utilizing the effect of heat transfer from one surface of the Peltier element to the other surface, a chemical which is a temperature control object can be stably and quickly compared with the conventional one. The reaction chip can be heated or absorbed.
上述の温度制御装置における制御回路は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 The control circuit in the above temperature control apparatus has a computer system inside. The process described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
１０・・・第１のモジュール
２０・・・第２のモジュール
１１・・・第１のペルチェ素子
１３，１４，２３，２４・・・温度センサ
１５・・・蓄熱体
２１・・・第２のペルチェ素子
２５・・・蓄熱体
Ａ・・・温度制御対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st module 20 ... 2nd module 11 ...
Claims (2)
温度制御対象物に接する面を備えた第１のペルチェ素子と、
前記温度制御対象物に前記第１のペルチェ素子とは離れて接する面を備えた第２のペル
チェ素子と、
前記第１のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第１の蓄熱体と、
前記第２のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第２の蓄熱体と、
前記第１のペルチェ素子の温度制御対象物に接する面の側に配置された第１の温度センサと、
前記第１のペルチェ素子と前記第１の蓄熱体の間に配置された第２の温度センサと、
前記第２のペルチェ素子の温度制御対象物に接する面の側に配置された第３の温度センサと、
前記第２のペルチェ素子と前記第２の蓄熱体の間に配置された第４の温度センサと、
前記第１〜第４の温度センサにより測定された温度を基づいて前記第１のペルチェ素子と前記第２のペルチェ素子のそれぞれに所定の電流を流す制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とした温度制御装置。 A temperature control device that heats a temperature control object or absorbs heat from the temperature control object,
A first Peltier element having a surface in contact with the temperature control object;
A second Peltier element having a surface that is in contact with the temperature control object away from the first Peltier element;
A first heat storage body in contact with another surface different from the surface of the first Peltier element;
A second heat storage body in contact with another surface different from the surface of the second Peltier element;
A first temperature sensor disposed on a side of the first Peltier element in contact with the temperature control object;
A second temperature sensor disposed between the first Peltier element and the first heat storage body;
A third temperature sensor disposed on the side of the surface of the second Peltier element that contacts the temperature control object;
A fourth temperature sensor disposed between the second Peltier element and the second heat storage body;
Control means for controlling the flow of a predetermined current to each of the first Peltier element and the second Peltier element based on the temperatures measured by the first to fourth temperature sensors;
A temperature control device comprising:
前記第１のペルチェ素子と前記第２のペルチェ素子を、前記温度制御対象物を介さずに直接接触させ、
前記制御手段が、前記第１のペルチェ素子および前記第２のペルチェ素子に対して、前記第２の蓄熱体から前記第１の蓄熱体へ熱が移動するように電流を流す制御を行う
ことを特徴とする予熱または予冷の方法。 A method for preheating or precooling the temperature control device according to claim 1, comprising:
Direct contact between the first Peltier element and the second Peltier element without the temperature control object;
The control means controls the first Peltier element and the second Peltier element to flow a current so that heat is transferred from the second heat storage body to the first heat storage body. Characterized preheating or precooling method.
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