JP2013181931A - Temperature measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は温度計測装置に関わる。より具体的には、ＤＮＡあるいはＲＮＡなどの核酸の塩基配列を解読するための方法および核酸配列解析装置に関わる。 The present invention relates to a temperature measuring device. More specifically, the present invention relates to a method and a nucleic acid sequence analyzer for decoding the base sequence of a nucleic acid such as DNA or RNA.
１９９０年から２００５年の間に３０億ドルの予算を投じたヒトゲノム計画では、解読が最も容易な部分（全体の９３％）を予定よりも２〜３年早く読み取ることができ、非特許文献１にみられるように解読に必要な技術や方法を遺産として残した。そうした技術はその後もさらに改良が進み、今日では約２０００万ドル（＄２×１０7）程度で、実用に耐えられる精度でのゲノム解読が可能になった。それでもなお、この金額では大規模な塩基配列解読ができるのは、専門の解読センターか、巨額の予算を得た大きな研究プロジェクトに限られる。しかし、配列決定のコストが下がれば、より大量のゲノムを多数扱うことができる。例えば患者と健常者のゲノムの比較が可能となり、結果としてゲノム情報の価値の向上が期待される。非特許文献２にみられるようにこのような基礎的データの取得は将来のテーラーメード医療への発展に大きく寄与することが予想される。 In the Human Genome Project with a budget of 3 billion dollars between 1990 and 2005, the most easily decipherable part (93% of the whole) can be read 2 to 3 years earlier than planned. As you can see, the techniques and methods necessary for decoding were left as a legacy. Such technology has been further improved since then, and it is now possible to perform genome decoding at an accuracy of about 20 million dollars ($ 2 × 10 7 ). Nonetheless, large amounts of base sequence decoding with this amount is limited to specialized decoding centers or large research projects with large budgets. However, if the sequencing cost is reduced, a larger number of larger genomes can be handled. For example, it becomes possible to compare the genomes of patients and healthy individuals, and as a result, the value of genome information is expected to be improved. As seen in Non-Patent Document 2, the acquisition of such basic data is expected to greatly contribute to the future development of tailor-made medicine.
上述した状況の下、米国立衛生研究所（ＮＩＨ）が資金援助している「革新的ゲノム配列決定技術」のための２つのプログラムは、２００９年までにヒトゲノム解読１人分で１０万ドル（＄１×１０5）、そしてそれを２０１４年までに１０００ドル（＄１×１０3）にすることを目標としている。いわゆる「１０００ドルゲノム」解読技術の開発である。 Under the circumstances described above, two programs for “Innovative Genome Sequencing Technology” funded by the National Institutes of Health (NIH) will cost $ 100,000 for one human genome decoding by 2009 ( $ 1 × 10 5 ), and the goal is to make it $ 1000 ($ 1 × 10 3 ) by 2014. This is the development of the so-called “$ 1000 genome” decoding technology.
既に非特許文献３にみられるように４５４LifeScience社、Solexa社およびＡＢ社の３社の次世代シーケンサが商品化されている。これらの技術は既に従来技術の１／１０〜１／１００のコストを達成している。また、１回の解析により計測可能な塩基数も１０9オーダーを達成している。医療現場において個人レベルのゲノム配列解読がルーチン・ワークとなるためにはコストのみならず配列解読の高スループット化が必要となる。したがって次世代シーケンサ装置においてもっとも重要とされる性能の１つはスループットである。 As seen in Non-Patent Document 3, the next-generation sequencers of 454 LifeScience, Solexa, and AB have been commercialized. These techniques have already achieved the cost of 1/10 to 1/100 of the prior art. In addition, the number of bases that can be measured by one analysis has reached 10 9 orders. In order to make genome sequencing at the individual level a routine work in the medical field, it is necessary to increase not only the cost but also the sequencing throughput. Therefore, one of the most important performances in the next-generation sequencer apparatus is the throughput.
次世代シーケンサのスループット増大は、これまでフローチップに固定する直径１μｍビーズの数量によって競われてきた。しかしながらビーズの固定技術はほぼ最密充填である５００００個／mm2というレベルまで到達している。したがって今後はビーズの直径を小さくすることで固定密度を増す、あるいはフローチップの上面と下面にもビーズを固定する、あるいはフローチップの寸法を大きくして、更なるスループットの向上を実現することが可能である。上記のスループット向上技術の中で最も単純かつ容易であるのがフローチップ形状の巨大化である。より具体的にみられるように従来のＬＴ社ＳＯＬｉＤ３シーケンサでは２５×７５mmであったフローチップが、２０１１年に販売が開始されたＳＯＬｉＤ５５００シリーズでは６０×１３０mmと巨大化している。これらの変化に伴い、当然フローチップを温度調節するためのチップホルダ自体も巨大化している。チップホルダが巨大化しても、スループット向上を達成するため、チップホルダ自体の温度調節仕様については従来以上の仕様が要求される。ヒートブロックの温度調整には一般的に（１）温度精度、（２）温度加熱・冷却速度、（３）オーバーシュート、（４）温度均一性の４つの計測から構成される。（１）温度精度はヒートブロックを例えば１０℃、７５℃に設定した場合に、その設定温度から実際にヒートブロックが到達した温度のばらつきの指標である。これが高精度であればあるほど、設定温度からのばらつきが小さくなるため、ヒートブロック上に設置した反応溶液内で進行する化学反応の精度を高めることが可能となる。一般的に温度精度調整には温度精度±０.０５℃程度の外部温度計を用いる。これは定常状態での測定である。ヒートブロックを所定温度に設定し、十分安定する時間を置いた後、装置外部より高精度温度計を装置に設置し、温度精度を測定する。これにより装置の温度精度を評価することが可能となる。装置内の温度センサが測温抵抗体のように、温度に対する抵抗の関係が線形性を持つセンサでは、更に温度精度の合わせ込み校正が可能である。より具体的には、装置設定温度と高精度温度計で計測された温度の間に一次関数による関係が成り立つ。高精度温度計で計測された温度に対して、装置内の温度センサの傾きとオフセットについて補正を行うことにより装置内の温度センサにより計測される温度を高精度温度計のそれに合わせ込むことが可能となる。これにより０.５℃より小さい範囲での温度精度を達成することができる。より具体的には±０.１℃までの温度精度を達成することも可能となる。（２）温度加熱・冷却速度についてはヒートブロックが装置で設定した温度についてどれだけ速く到達できるかを示す指標である。これは一般的に計測する温度センサの熱容量が小さく、応答性がいいセンサが用いられる。これは過渡状態での測定である。また、温度加熱・冷却速度の計測は一般的にヒートブロックの中央部で計測される。例えばヒートブロックの温度を４０℃から１０℃、あるいは２５℃から７５℃に変化させたとき、初期温度から所定の温度に到達するまでの温度変化率のことである。これが速ければ速いほど性能が高い。ハイスループット装置を作製するためには温度の上昇下降に要する時間の短縮も必要であり、装置評価の重要な指標となる。より具体的には、ハイスループットを目標とした装置においては、４０℃から１０℃において０.５℃／ｓ、２５℃から７５℃において２.０℃／ｓが要求される。（３）オーバーシュートは温度加熱・冷却時において所定の温度を通り越して、再び所定の温度に落ち着く際の温度の膨らみ具合を評価する指標である。（４）温度均一性はヒートブロック内の温度の位置依存性を評価する指標である。温度均一性については精度の高い温度計を用いることが望ましい。例えば１２８×６０mmの大きさのヒートブロック上で中央および四隅の５ポイントに温度プローブを設置し、温度均一性の評価を行う。ヒートブロックの温度を４０℃から１０℃に変化させてから２分後にヒートブロック上での温度ばらつきを評価する。５つのプローブの最大温度、最低温度のばらつきが温度均一性の数値となる。温度均一性が優れていれば優れているほど、温度の位置依存性が小さく、ヒートブロック面上において進行する反応のばらつきを小さくすることが可能となる。例えば、高温７５℃において７５＋５／−１℃、低温１０℃において１０＋１／−１℃の達成が望まれる。 The increase in throughput of next-generation sequencers has been competed by the quantity of beads having a diameter of 1 μm fixed to the flow chip. However, the bead fixing technology has reached the level of 50000 pieces / mm 2 which is almost close packing. Therefore, in the future, it is possible to increase the fixing density by reducing the diameter of the beads, to fix the beads on the upper and lower surfaces of the flow chip, or to increase the size of the flow chip to achieve further improvement in throughput. Is possible. The simplest and easiest of the above throughput improvement techniques is the enlargement of the flow chip shape. As can be seen more specifically, the flow chip, which was 25 × 75 mm in the conventional LT SOLiD3 sequencer, is enlarged to 60 × 130 mm in the SOLiD5500 series, which was launched in 2011. Along with these changes, the chip holder itself for adjusting the temperature of the flow chip is naturally enlarged. Even if the chip holder becomes enormous, in order to achieve an improvement in throughput, the temperature control specifications of the chip holder itself are required to be higher than conventional specifications. The temperature adjustment of the heat block is generally composed of four measurements: (1) temperature accuracy, (2) temperature heating / cooling rate, (3) overshoot, and (4) temperature uniformity. (1) Temperature accuracy is an index of variation in temperature at which the heat block actually reaches from the set temperature when the heat block is set to 10 ° C. or 75 ° C., for example. The higher the accuracy, the smaller the variation from the set temperature, so that the accuracy of the chemical reaction that proceeds in the reaction solution installed on the heat block can be increased. Generally, an external thermometer with a temperature accuracy of about ± 0.05 ° C. is used for temperature accuracy adjustment. This is a steady state measurement. After setting the heat block to a predetermined temperature and allowing sufficient time to stabilize, install a high-precision thermometer from the outside of the device and measure the temperature accuracy. This makes it possible to evaluate the temperature accuracy of the device. If the temperature sensor in the apparatus is a sensor having a linear relationship between the resistance and the temperature, such as a resistance temperature detector, further calibration with temperature accuracy can be performed. More specifically, a linear function relationship is established between the apparatus set temperature and the temperature measured by the high-precision thermometer. It is possible to match the temperature measured by the temperature sensor in the device with that of the high-precision thermometer by correcting the temperature sensor's tilt and offset with respect to the temperature measured by the high-precision thermometer. It becomes. Thereby, temperature accuracy in a range smaller than 0.5 ° C. can be achieved. More specifically, temperature accuracy up to ± 0.1 ° C. can be achieved. (2) The temperature heating / cooling rate is an index indicating how fast the heat block can reach the temperature set by the apparatus. In general, a temperature sensor to be measured has a small heat capacity, and a sensor with good response is used. This is a transient measurement. The temperature heating / cooling rate is generally measured at the center of the heat block. For example, when the temperature of the heat block is changed from 40 ° C. to 10 ° C., or from 25 ° C. to 75 ° C., the temperature change rate from the initial temperature until reaching a predetermined temperature. The faster this is, the higher the performance. In order to manufacture a high-throughput device, it is necessary to shorten the time required for temperature rise and fall, which is an important index for device evaluation. More specifically, in an apparatus aimed at high throughput, 0.5 ° C./s is required from 40 ° C. to 10 ° C., and 2.0 ° C./s is required from 25 ° C. to 75 ° C. (3) The overshoot is an index for evaluating the degree of expansion of the temperature when the temperature passes through a predetermined temperature during heating / cooling and settles back to the predetermined temperature. (4) Temperature uniformity is an index for evaluating the position dependency of the temperature in the heat block. It is desirable to use a highly accurate thermometer for temperature uniformity. For example, temperature probes are installed at five points at the center and four corners on a heat block having a size of 128 × 60 mm to evaluate temperature uniformity. Two minutes after the temperature of the heat block is changed from 40 ° C. to 10 ° C., the temperature variation on the heat block is evaluated. The variation in the maximum temperature and the minimum temperature of the five probes is a numerical value of temperature uniformity. The better the temperature uniformity, the lower the temperature position dependency, and the smaller the variation in the reaction that proceeds on the heat block surface. For example, it is desired to achieve 75 + 5 / −1 ° C. at a high temperature of 75 ° C. and 10 + 1 / −1 ° C. at a low temperature of 10 ° C.
しかしながら、温度精度に代表される定常状態の測定と、温度加熱・冷却速度に代表される過渡状態の測定に要求される温度プローブの特性は異なっている。そのため、定常状態と過渡状態の温度測定を同時に行うことができる温度調整装置はこれまで存在しなかった。非特許文献３に示されるように、これまで市販されている温度仕様確認装置は温度精度に特化したものであり、温度加熱・冷却速度などに代表される過渡状態の温度仕様を計測することができなかった。このためサービスマンは過渡状態の計測を行うために自前の装置を準備して調整に望む必要があった。また、これまでの温度調整については特許文献１に報告されているように、一般的にチューブ内部の溶液に対する温度調整が一般的であった。これまでにヒートブロックなどの平板による温度精度などの温度調整については報告がなかった。 However, the characteristics of the temperature probe required for the steady state measurement represented by the temperature accuracy and the transient state measurement represented by the temperature heating / cooling rate are different. For this reason, there has not been a temperature adjustment device that can perform temperature measurement in a steady state and a transient state at the same time. As shown in Non-Patent Document 3, the temperature specification confirmation devices that have been marketed so far are specialized in temperature accuracy, and measure temperature specifications in transient states typified by temperature heating / cooling rates. I could not. For this reason, the service person had to prepare his own device and hope for adjustment in order to measure the transient state. As for temperature adjustment so far, as reported in Patent Document 1, temperature adjustment for the solution inside the tube is generally used. There has been no report on temperature adjustment such as temperature accuracy using a flat plate such as a heat block.
上述した（１）温度精度、（２）温度加熱・冷却速度、（３）オーバーシュート、（４）温度均一性計測において問題であった点を以下に列挙する。これら３種類の温度計測に要求されるセンサの仕様はそれぞれ異なっていた。（１）温度精度計測において要求される外部温度センサの特性は異なっていた。温度精度計測を行う温度センサの温度精度は０.０５℃と高いものの、温度応答性が１.５ｓと著しく悪い。また、高精度温度センサおよびデータロガーはそれぞれ２０万円／センサ、５０万円と非常に高価である。（２）温度加熱・冷却速度およびオーバーシュート評価においては温度応答性が要求される。熱電対は非常に微小化可能であり、熱容量を小さくできるため、温度応答性を０.１ｓまで高速化することができる。しかし、一般に高速な温度応答が可能である熱電対は温度精度が±２℃以上である。（３）温度均一性評価は過渡現象の評価であり、装置に設定する温度変化指示は温度加熱・冷却速度評価と同一である。しかし、温度均一性においては±０.４℃以上の温度精度が要求される一方、温度応答性の速度は要求されない。したがって熱電対をそのまま用いることはできない。一方、±０.０５℃の高精度温度計をそのまま評価に用いることも可能であるが、高精度温度計は高価であるという問題がある。また、温度精度評価と温度均一性評価において設置する温度センサの位置は異なるため、両者の計測を同時に評価するためにはそれぞれ別個に温度センサを準備する必要があるため、温度計測装置が高価になるという問題点がある。上述したように上記４種の温度調整法では、温度センサに要求される温度精度、温度応答性がそれぞれ異なるため、異なる３種の温度仕様の計測を独立に行っていたため、に異なる種類の温度プローブを準備する必要があった。このため、計測作業が煩雑になり、計測に要する労力が大きいという問題があった。また、異なる温度プローブを準備しなければならないため、設備を準備する金額が高くなるという問題もあった。したがって、計測に要求されるコスト、時間および労力が増大した。 The following points are problems in (1) temperature accuracy, (2) temperature heating / cooling rate, (3) overshoot, and (4) temperature uniformity measurement. The specifications of the sensors required for these three types of temperature measurement were different. (1) The characteristics of the external temperature sensor required for temperature accuracy measurement were different. Although the temperature accuracy of the temperature sensor for measuring the temperature accuracy is as high as 0.05 ° C., the temperature response is remarkably poor at 1.5 s. Further, the high-accuracy temperature sensor and the data logger are very expensive at 200,000 yen / sensor and 500,000 yen, respectively. (2) Temperature responsiveness is required for temperature heating / cooling rate and overshoot evaluation. Since the thermocouple can be made very small and the heat capacity can be reduced, the temperature response can be increased to 0.1 s. However, in general, a thermocouple capable of high-speed temperature response has a temperature accuracy of ± 2 ° C. or more. (3) The temperature uniformity evaluation is an evaluation of a transient phenomenon, and the temperature change instruction set in the apparatus is the same as the temperature heating / cooling rate evaluation. However, the temperature uniformity requires a temperature accuracy of ± 0.4 ° C. or higher, while the temperature responsiveness speed is not required. Therefore, the thermocouple cannot be used as it is. On the other hand, a high-accuracy thermometer of ± 0.05 ° C. can be used for evaluation as it is, but there is a problem that the high-accuracy thermometer is expensive. In addition, since the position of the temperature sensor installed in the temperature accuracy evaluation and the temperature uniformity evaluation is different, it is necessary to prepare a temperature sensor separately to evaluate both measurements at the same time. There is a problem of becoming. As described above, in the above four types of temperature adjustment methods, the temperature accuracy and temperature responsiveness required for the temperature sensor are different from each other. It was necessary to prepare a probe. For this reason, there has been a problem that the measurement work becomes complicated and the labor required for the measurement is large. In addition, since different temperature probes have to be prepared, there is a problem that the amount of money for preparing the equipment becomes high. Therefore, the cost, time and labor required for measurement increased.
上述した課題を解決するために、本発明では温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュート、温度均一性の異なる４種の温度仕様の計測について、２種類あるいは１種類より構成される複数の温度センサを治具で一括して保持して１個以上のヒートブロック上に設置することにより、温度仕様の調整および合否について判断を自動的に下す手段を提供する。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a plurality of temperatures composed of two types or one type are measured for four types of temperature specifications having different temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity. By holding the sensor collectively with a jig and placing it on one or more heat blocks, a means is provided for automatically making a judgment on adjustment of the temperature specification and acceptance / rejection.
本発明の温度調整装置の適用により、複数の温度センサを一括して保持することにより、ヒートブロック上において温度センサを一括した位置決めが可能となる。 By applying the temperature adjusting device of the present invention, the temperature sensors can be collectively positioned on the heat block by holding the plurality of temperature sensors at the same time.
これにより、計測に要する時間および労力を軽減できる。また、手作業と比較して温度センサを正確な位置決めが可能となる。これにより、プローブの設置状態のばらつきを低減し、安定かつ正確で再現性の高い計測が可能となる。 Thereby, the time and labor required for measurement can be reduced. Further, the temperature sensor can be accurately positioned as compared with the manual operation. As a result, variations in probe installation state can be reduced, and stable, accurate, and highly reproducible measurement can be performed.
また、本発明の温度調整装置の適用により、応答性の速い熱電対に対して合わせ込み校正をおこなうことにより、本来±２℃である温度精度を±０.４℃まで向上させた。これにより、ともに過渡現象ではあるが、高速な応答性が要求される温度加熱・冷却速度およびオーバーシュート計測と、温度精度が要求される温度均一性の同時計測を可能にした。また、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性に必要となる温度センサの数を半分にすることが可能となるため、温度調整装置の低コスト化が図れる。また、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性に必要な計測を一挙に同時に行うことが可能となるため、計測時間の短縮、計測労力の軽減が可能となる。また、温度センサの数を半分にすることが可能となるため、温度調整装置の低コスト化が図れる。 In addition, by applying the temperature adjusting device of the present invention and performing calibration by matching a thermocouple with fast response, the temperature accuracy, which is inherently ± 2 ° C., is improved to ± 0.4 ° C. This makes it possible to simultaneously measure temperature heating / cooling rates and overshoots that require high-speed responsiveness, and temperature uniformity that requires temperature accuracy, both of which are transient phenomena. In addition, the number of temperature sensors required for temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity can be halved, so that the cost of the temperature adjusting device can be reduced. In addition, the measurement required for temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity can be performed simultaneously, so that the measurement time can be shortened and the measurement labor can be reduced. Moreover, since the number of temperature sensors can be halved, the cost of the temperature adjustment device can be reduced.
本発明の温度調節装置により、手作業を介さずに温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性における計測の自動化が可能となる。また、装置自体をコンパクトにできるため、持ち運びが可能となり、装置を納入した場所においてサービスマンが出向いて装置の温度調整を行うことが可能となる。 The temperature control device of the present invention enables automation of measurement in temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity without manual operation. Further, since the device itself can be made compact, it can be carried, and a service person can visit the place where the device is delivered to adjust the temperature of the device.
本発明の第１の実施例として、水冷方式によるフローチップの温度制御を行うことで遺伝子の塩基配列解析を行う装置について図１を用いて以下に説明する。 As a first embodiment of the present invention, an apparatus for analyzing a base sequence of a gene by controlling the temperature of a flow chip by a water cooling method will be described below with reference to FIG.
本装置の光学系は落射蛍光顕微鏡とほぼ同一である。キセノンランプ光源１１１から発せられた白色光はリキッドライトガイド１１２を経て、ターレット１１３に導入される。リキッドライトガイド１１２は柔軟性に富み、狭い装置庫内でのフレキシブルな光学配置を可能にするという特徴を持つ。ターレット１１３は４種類の蛍光色素に対応する蛍光キューブ１２１、１２２、１２３、１２４が搭載されている。それぞれの蛍光キューブ１２１、１２２、１２３、１２４には蛍光を検出するために最適化されたバンドパスフィルタ、ダイクロイックミラー、エミッションフィルタが保持されている。バンドパスフィルタを経ることにより計測に必要な波長帯域が選択される。更に光はダイクロイックミラーにより下方に反射される。光は２０倍の対物レンズ１１４によりフローチップ１０５上の反応場に集光され、蛍光物質を励起する。発せられた蛍光は再び対物レンズ１１４により集光される。更に蛍光はダイクロイックミラーを経てエミッションフィルタにより励起光の迷光および散乱光を除去し、計測したい蛍光のみを通過させる。ＣＣＤカメラ１１７直前には集光レンズ１１６が配置され、ここで平行光はＣＣＤカメラ１１７の受光面に集光され、像を結ぶ。なお対物レンズ１１４を保持するＺモータ１１５はフローチップ１０５上の反応場に焦点を合わせる機能を持つ。ＣＣＤカメラ１１７の画像取り込みタイミングおよびＺモータ１１５によるフォーカシングは制御用ＰＣ１１８により制御される。 The optical system of this device is almost the same as that of an epifluorescence microscope. White light emitted from the xenon lamp light source 111 is introduced into the turret 113 through the liquid light guide 112. The liquid light guide 112 is rich in flexibility and has a feature that enables a flexible optical arrangement in a narrow apparatus cabinet. The turret 113 is equipped with fluorescent cubes 121, 122, 123, and 124 corresponding to four types of fluorescent dyes. Each fluorescent cube 121, 122, 123, 124 holds a band pass filter, a dichroic mirror, and an emission filter optimized for detecting fluorescence. A wavelength band necessary for measurement is selected through a band pass filter. Further, the light is reflected downward by the dichroic mirror. The light is condensed on the reaction field on the flow chip 105 by the 20 × objective lens 114 to excite the fluorescent substance. The emitted fluorescence is collected again by the objective lens 114. Further, the fluorescence passes through the dichroic mirror and the excitation filter removes the stray light and scattered light of the excitation light, and passes only the fluorescence to be measured. A condensing lens 116 is disposed immediately before the CCD camera 117, and the parallel light is condensed on the light receiving surface of the CCD camera 117 to form an image. The Z motor 115 that holds the objective lens 114 has a function of focusing on the reaction field on the flow chip 105. The image capture timing of the CCD camera 117 and the focusing by the Z motor 115 are controlled by the control PC 118.
チップホルダはヒートブロック１０４とヒートシンク１０２と、その間に挟まれたペルチェ素子１３１により構成される。ペルチェ素子１３１はヒートブロック１０４の加熱・冷却を行う。温度の制御範囲は７５℃から１０℃である。ペルチェ素子１３１の駆動に伴い発生する熱はヒートシンク１０２内を循環する不凍液により回収される。不凍液はラジエータ１０３に送られる。 The chip holder includes a heat block 104, a heat sink 102, and a Peltier element 131 sandwiched therebetween. The Peltier element 131 heats and cools the heat block 104. The temperature control range is 75 ° C to 10 ° C. The heat generated by driving the Peltier element 131 is recovered by the antifreeze circulating in the heat sink 102. The antifreeze is sent to the radiator 103.
ラジエータ１０３には冷却空冷ファンが設置されている。ファンはペルチェ素子１３１の駆動により加熱あるいは冷却された不凍液をラジエータ１０３による熱交換を介して室温に保つという効果を持つ。ラジエータ１０３を経て室温に戻った不凍液はタンク内に注がれ、再びポンプに流入する。不凍液は更にチップホルダのヒートシンク１０２内に循環を続け、ヒートシンク１０２の冷却を続ける。ヒートシンク１０２を水冷方式により冷却する利点を以下に述べる。（１）空冷方式ではヒートシンク１０２の直下に冷却ファンを設置する必要があるが、これはフローチップ１０５内に固定された直径１μｍのビーズの振動を引き起こす。これは蛍光像から得られる信号のＳ／Ｎを低下させる。結果として蛍光信号を塩基配列に変換する際の精度を低下させる。水冷方式ではファンを光学検出中心部から遠方に設置できるため、この問題を克服することができる。（２）空冷方式ではヒートシンク１０２に放熱を促進するフィンを付加する必要がある。これにより空冷方式のヒートシンク１０２の高さは水冷方式と比較して高くなるため、ＸＹステージの駆動に伴う振動、ひいては蛍光像のぶれを引き起こし、最終的に塩基配列解読精度を劣化させる。水冷方式ではヒートシンクの高さを水冷方式と比較して低くできるため、ステージからのフローチップ設置位置も低くできる。これにより、振動を低減でき、塩基配列解読精度を向上できる。（３）空冷方式ではペルチェ素子１３１から発生する熱を光学検出中心部直下において排熱・排気する。これは光学検出中心部の部品の伸長を引き起こす。対物レンズ１１４の焦点深度は±１.７μｍである。金属の熱膨張率は約１０-5／℃であるため、高さ０.１ｍの部品における１℃の温度変化は１μｍの移動を引き起こす。これは焦点深度を超える場合があるため、これも信号の劣化を引き起こす。これに対し水冷方式では温度の上昇・加熱により発生した熱を光学検出部から遠方において排熱することができる。これにより光学系中心部の機械部品の伸長によるフォーカスずれを低減することが可能となる。 The radiator 103 is provided with a cooling air cooling fan. The fan has an effect of keeping the antifreeze liquid heated or cooled by driving the Peltier element 131 at room temperature through heat exchange by the radiator 103. The antifreeze liquid that has returned to room temperature via the radiator 103 is poured into the tank and flows into the pump again. The antifreeze further continues to circulate in the heat sink 102 of the chip holder and continues to cool the heat sink 102. Advantages of cooling the heat sink 102 by the water cooling method will be described below. (1) In the air cooling system, it is necessary to install a cooling fan directly under the heat sink 102, but this causes vibration of beads having a diameter of 1 μm fixed in the flow chip 105. This reduces the S / N of the signal obtained from the fluorescent image. As a result, the accuracy in converting the fluorescence signal into the base sequence is reduced. In the water cooling method, this problem can be overcome because the fan can be installed far from the optical detection center. (2) In the air cooling system, it is necessary to add fins that promote heat dissipation to the heat sink 102. As a result, the height of the air-cooled heat sink 102 is higher than that of the water-cooled method, causing vibration associated with driving of the XY stage, and hence blurring of the fluorescent image, which ultimately degrades the base sequence decoding accuracy. In the water cooling method, the height of the heat sink can be made lower than that in the water cooling method, so the flow chip installation position from the stage can also be lowered. Thereby, vibration can be reduced and the base sequence decoding accuracy can be improved. (3) In the air cooling system, heat generated from the Peltier element 131 is exhausted and exhausted immediately below the optical detection center. This causes an extension of the optical detection center part. The focal depth of the objective lens 114 is ± 1.7 μm. Since the coefficient of thermal expansion of the metal is about 10 −5 / ° C., a 1 ° C. temperature change in a 0.1 m high part causes a 1 μm movement. Since this can exceed the depth of focus, this also causes signal degradation. On the other hand, in the water cooling method, the heat generated by the temperature rise / heating can be exhausted away from the optical detection unit. As a result, it is possible to reduce the focus shift due to the extension of the mechanical part at the center of the optical system.
また、チップホルダはフローチップ１０５を固定・保持し、塩基伸長反応を進行させるための化学反応の温度制御を行う機能を有している。ＸＹステージ１０１上には２つのフローチップ１０５が装着可能であり、１つのフローチップで伸長反応を行っている間にもう１つのフローチップ１０５を用いて光学検出を行う。塩基伸長反応を促進するためには正確な温度調節を行う必要がある。この温調機能を担うのがセルホルダであり、２つのフローチップ１０５の温度を独立に精度よく制御する。これらの構成によってフローチップ１０５内に固定された蛍光ビーズからの信号を高速に検出し、ハイスループットの塩基配列解析装置を実現することができる。 Further, the chip holder has a function of fixing and holding the flow chip 105 and controlling the temperature of the chemical reaction for allowing the base extension reaction to proceed. Two flow chips 105 can be mounted on the XY stage 101, and optical detection is performed using the other flow chip 105 while the extension reaction is performed with one flow chip. In order to promote the base extension reaction, it is necessary to adjust the temperature accurately. The cell holder is responsible for this temperature control function and controls the temperatures of the two flow chips 105 independently and accurately. With these configurations, a signal from the fluorescent beads fixed in the flow chip 105 can be detected at high speed, and a high-throughput base sequence analyzer can be realized.
本発明の第２の実施例として、装置に搭載されている温度調節装置であるチップホルダ２０８と、チップホルダ２０８の温調仕様を調節・確認するための温度調節仕様チェッカ２０９について以下に説明する。温度調節仕様チェッカ２０９は装置外部の温度計測装置である。 As a second embodiment of the present invention, a chip holder 208, which is a temperature control device mounted on the apparatus, and a temperature control specification checker 209 for adjusting and confirming the temperature control specification of the chip holder 208 will be described below. . The temperature adjustment specification checker 209 is a temperature measurement device outside the device.
チップホルダ２０８はアルミニウム製のヒートブロック２０１、ヒートブロック２０１の加熱・冷却を行うペルチェ素子２０２、ペルチェ素子２０２で発生する熱を排熱する機能を担うヒートシンク２１０から構成される。次世代シーケンサ開発ではスループット向上のため、ヒートブロック２０１上に搭載されるフローチップサイズの巨大化の傾向が顕著である。本実施例では４０mm角のペルチェ素子を４枚配置することで６０×２２０mmのフローチップの温調が可能となる。なお、ペルチェ素子単体の大きさは４０mm角で限定される。温度調節時においてはペルチェ素子の片面は加熱され、もう一方の片面は冷却される。このため、ペルチェ素子自体に反り応力が発生する。４０mmよりも大きいペルチェ素子を作成すると、この反り応力が大きくなり、ペルチェ素子自体の寿命が短くなる。これを防止するため、本実施例では４０mm角のペルチェ素子を複数用いることでチップホルダの温度調節を行う。 The chip holder 208 includes an aluminum heat block 201, a Peltier element 202 that heats and cools the heat block 201, and a heat sink 210 that performs a function of exhausting heat generated in the Peltier element 202. In the development of next-generation sequencers, the trend of enlarging the size of the flow chip mounted on the heat block 201 is remarkable for improving the throughput. In this embodiment, by arranging four 40 mm square Peltier elements, it is possible to control the temperature of a 60 × 220 mm flow chip. Note that the size of a single Peltier element is limited to 40 mm square. At the time of temperature adjustment, one side of the Peltier element is heated and the other side is cooled. For this reason, a warping stress is generated in the Peltier element itself. When a Peltier element larger than 40 mm is produced, this warping stress increases, and the life of the Peltier element itself is shortened. In order to prevent this, in this embodiment, the temperature of the chip holder is adjusted by using a plurality of 40 mm square Peltier elements.
ヒートブロック２０１は１０〜７５℃の温度範囲で温調される。このチップホルダ２０８の温度性能をチェックするための装置が温度調節仕様チェッカ２０９である。これは装置に内在する温度調節装置であるチップホルダ２０８に対して装置外部から基準となる温度計を導入し、装置内部の温度計の仕様を確認するものである。温度調節仕様チェッカ２０９は異なる２つの温度センサを固定板２０７に複数保持する。本実施例ではクオーツ温度計２０３（東京電波、ＰＴＲ−３０７−Ｎ）と熱電対２０４（安立計器、Ｓ−２１１Ｅ−０１−１−ＴＣＰ１−ＡＳＰ、Ｅ型熱電対（クロメル−コンスタンタン））をそれぞれ４個、５個固定板に配置している。 The heat block 201 is temperature-controlled within a temperature range of 10 to 75 ° C. A device for checking the temperature performance of the chip holder 208 is a temperature adjustment specification checker 209. In this method, a thermometer serving as a reference is introduced from the outside of the apparatus to a chip holder 208 which is a temperature adjusting apparatus in the apparatus, and the specifications of the thermometer inside the apparatus are confirmed. The temperature adjustment specification checker 209 holds a plurality of two different temperature sensors on the fixed plate 207. In this embodiment, a quartz thermometer 203 (Tokyo radio wave, PTR-307-N) and a thermocouple 204 (Anritsu Seki, S-211E-01-1-TCP1-ASP, E-type thermocouple (chromel-constantan)) are respectively used. 4 and 5 are arranged on a fixed plate.
クオーツ温度計２０３および熱電対２０４の温度精度はそれぞれ±０.０５℃、±０.４℃である。また、熱応答速度はそれぞれ１.５秒、０.１秒である。なお、通常熱電対は熱応答速度には優れるが、温度精度は１℃より悪いことが知られている。この問題を克服するために、今回は合わせ込み校正をおこなった。合わせ込み校正とは、標準機校正体系に基づき、国家標準にトレースされた温度標準器で所定の温度計を校正することである。これにより、従来温度精度が±２.５℃であるＥ型熱電対の温度精度を±０.４℃まで高めることが可能となる。これにより、温度均一性の仕様が±１℃である場合、熱電対を用いて仕様のチェックを行うことが可能となる。 The temperature accuracy of the quartz thermometer 203 and the thermocouple 204 are ± 0.05 ° C. and ± 0.4 ° C., respectively. The thermal response speeds are 1.5 seconds and 0.1 seconds, respectively. It is known that a normal thermocouple is excellent in thermal response speed, but its temperature accuracy is worse than 1 ° C. In order to overcome this problem, calibration was performed this time. The calibration with calibration is to calibrate a predetermined thermometer with a temperature standard traced to a national standard based on a standard machine calibration system. This makes it possible to increase the temperature accuracy of an E-type thermocouple, which has a conventional temperature accuracy of ± 2.5 ° C., to ± 0.4 ° C. As a result, when the temperature uniformity specification is ± 1 ° C., it is possible to check the specification using a thermocouple.
また、熱電対２０４は接触式表面温度センサであり、接触板２０５の中央部の裏側に熱電対２０４の熱接点を接合させている。これにより熱電対２０４をヒートブロック２０１直接接触させることなく、固定板２０７をヒートブロック２０１に接地するだけでヒートブロック２０１の温度を計測することが可能となる。これにより計測者が特別な技術を有さずとも、計測が簡便に行える。また、クオーツ温度計２０３のヒートブロック２０１への接地は、バネ２０６を介して達成される。バネ２０６はクオーツ温度計２０３を平面板であるヒートブロック２０１へ押し付けることにより、温度精度の高精度で計測することが可能となる。ここでヒートブロック２０１への温度センサの押し付け方が異なるのは、熱電対２０４が極めて微小に作成できるのに対して、クオーツ温度計の体積が２mm3と大きいためである。これがクオーツ温度計２０３ではバネ２０６、熱電対２０４は接触板２０５を用いる理由である。また、クオーツ温度計２０３のヒートブロック２０１への接触を更に向上させるためにサーマルグリースをクオーツ温度計２０３のヒートブロック２０１に対する接触面に塗布する場合もある。 The thermocouple 204 is a contact-type surface temperature sensor, and a thermal contact of the thermocouple 204 is joined to the back side of the center portion of the contact plate 205. As a result, the temperature of the heat block 201 can be measured only by grounding the fixing plate 207 to the heat block 201 without bringing the thermocouple 204 into direct contact with the heat block 201. Thereby, even if the measurer does not have a special technique, the measurement can be easily performed. In addition, the grounding of the quartz thermometer 203 to the heat block 201 is achieved through a spring 206. The spring 206 can measure with high accuracy of temperature accuracy by pressing the quartz thermometer 203 against the heat block 201 which is a flat plate. The reason why the temperature sensor is pressed against the heat block 201 is different because the thermocouple 204 can be made very minute, whereas the quartz thermometer has a large volume of 2 mm 3 . This is why the quartz thermometer 203 uses the spring 206 and the thermocouple 204 uses the contact plate 205. Further, thermal grease may be applied to the contact surface of the quartz thermometer 203 with respect to the heat block 201 in order to further improve the contact of the quartz thermometer 203 with the heat block 201.
以下にチップホルダ２０８が満たすべき目標仕様について説明する。満たすべき仕様は温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュート、温度均一性の４点である。まず、温度精度の要求仕様は１０℃および７５℃の２点において±０.５℃を満たすことである。温度加熱速度については２５℃から７５℃への加熱速度が２.０℃／ｓ以上であることである。また冷却速度については４０℃から１０℃への冷却速度が０.５℃／ｓ以上であることである。オーバーシュートについては２５℃から７５℃への加熱時におけるオーバーシュートが５℃以下であることである。また、冷却時のオーバーシュートは、４０℃から１０℃へのオーバーシュートが２℃以下であることである。さらに温度均一性については、ヒートブロック２０１上の中央および４隅に計５本の温度センサを設置し、２５℃から７５℃への加熱制御開始から２分後において得られる５本の温度センサからの温度の最大最小値が７５＋５／−１℃であることである。同様に４０℃から１０℃への冷却制御開始から２分後において得られる５本の温度センサからの温度の最大最小値が１０＋１／−１℃であることである。 The target specifications that the chip holder 208 should satisfy will be described below. The specifications to be satisfied are temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity. First, the required specification of temperature accuracy is to satisfy ± 0.5 ° C at two points of 10 ° C and 75 ° C. Regarding the temperature heating rate, the heating rate from 25 ° C. to 75 ° C. is 2.0 ° C./s or more. Moreover, about a cooling rate, it is that the cooling rate from 40 degreeC to 10 degreeC is 0.5 degreeC / s or more. Regarding overshoot, the overshoot during heating from 25 ° C. to 75 ° C. is 5 ° C. or less. Moreover, the overshoot at the time of cooling is that the overshoot from 40 degreeC to 10 degreeC is 2 degrees C or less. Furthermore, for temperature uniformity, a total of five temperature sensors are installed at the center and four corners on the heat block 201, and the five temperature sensors obtained two minutes after the start of heating control from 25 ° C. to 75 ° C. The maximum and minimum values of the temperature are 75 + 5 / −1 ° C. Similarly, the maximum and minimum values of the temperatures from the five temperature sensors obtained 2 minutes after starting the cooling control from 40 ° C. to 10 ° C. are 10 + 1 / −1 ° C.
ヒートブロック２０１全域について±０.５℃の温度精度を達成するためには、４枚のペルチェ素子２０２の出力をそれぞれ調整する必要がある。したがってペルチェ素子２０２それぞれの中央部に対して±０.０５℃の精度を持つクオーツ温度計２０３を設置する。図示はされていないが、ペルチェ素子２０２にはそれぞれ測温抵抗体が付与されている。チップホルダを所定の温度に制御したときのクオーツ温度計２０３の温度を記録する。完全に理想的な状態においては、この場合クオーツ温度計２０３は所定の温度を示す。実際にはクオーツ温度計は装置の設定温度から０〜１℃程度ずれる。この測定結果より補正値を算出することにより、チップホルダの温度精度を±０.５℃に抑え込むことが可能である。より具体的には装置設定温度およびクオーツ温度計２０３の値を（１０.００、１０.５６）、（７５.００、７５.１８）と表記することとする。両者の関係を線形と捉え、傾きとオフセットを算出する。この場合、傾きは０.９９４０４、オフセットは０.６２１９２となる。この数値が１つのペルチェに対する出力補正値となる。８個の全てのペルチェ素子これを装置に装着されている温度制御用基板の不揮発性ＲＡＭに書き込むことにより、チップホルダの温度精度±０.５℃の仕様を満たすことができる。温度加熱・冷却速度はヒートブロック２０１中央に位置する熱電対２０４について計算する。既に温度精度の補正後であるため、誤差の少ない加熱・冷却速度を求めることが可能である。温度加熱・冷却速度については温度応答性０.１秒である熱電対２０４を用いて計測することが可能である。オーバーシュートについても同様に計測可能である。熱電対２０４は接触式表面温度センサであり、接触板２０５の中央部の裏側に熱電対２０４の熱接点を接合させている。これにより熱電対２０４をヒートブロック２０１直接接触させることなく、固定板２０７をヒートブロック２０１に接地するだけでヒートブロック２０１の温度を計測することが可能となる。これにより計測者が特別な技術を有さずとも、計測が簡便に行える。 In order to achieve a temperature accuracy of ± 0.5 ° C. over the entire heat block 201, it is necessary to adjust the outputs of the four Peltier elements 202, respectively. Therefore, a quartz thermometer 203 having an accuracy of ± 0.05 ° C. is installed at the center of each Peltier element 202. Although not shown, each Peltier element 202 is provided with a resistance temperature detector. The temperature of the quartz thermometer 203 when the chip holder is controlled to a predetermined temperature is recorded. In a perfectly ideal state, the quartz thermometer 203 in this case shows a predetermined temperature. Actually, the quartz thermometer deviates from the set temperature of the apparatus by about 0 to 1 ° C. By calculating a correction value from this measurement result, the temperature accuracy of the chip holder can be suppressed to ± 0.5 ° C. More specifically, the device set temperature and the value of the quartz thermometer 203 are expressed as (10.00, 10.56) and (75.00, 75.18). Taking the relationship between the two as linear, the slope and offset are calculated. In this case, the slope is 0.99404, and the offset is 0.61922. This numerical value becomes an output correction value for one Peltier. All eight Peltier elements are written in the nonvolatile RAM of the temperature control board mounted on the apparatus, so that the specification of the chip holder temperature accuracy of ± 0.5 ° C. can be satisfied. The temperature heating / cooling rate is calculated for the thermocouple 204 located in the center of the heat block 201. Since the temperature accuracy has already been corrected, it is possible to obtain a heating / cooling rate with less error. The temperature heating / cooling rate can be measured using a thermocouple 204 having a temperature responsiveness of 0.1 second. Similarly, overshoot can be measured. The thermocouple 204 is a contact-type surface temperature sensor, and a thermal contact of the thermocouple 204 is joined to the back side of the center portion of the contact plate 205. As a result, the temperature of the heat block 201 can be measured only by grounding the fixing plate 207 to the heat block 201 without bringing the thermocouple 204 into direct contact with the heat block 201. Thereby, even if the measurer does not have a special technique, the measurement can be easily performed.
上述したように温度調節仕様チェッカ２０９を用いることにより、ヒートブロック２０１に対して２種類から校正される計９個の温度プローブを治具により用いて一括して保持かつ接地することができる。これにより、従来必要であった手作業によるクオーツ温度計２０３の設置を簡略化することにより、接地に要する調整および労力を軽減できる。また、手作業と比較して温度センサの正確な位置決めが可能となる。また、温度精度、温度加熱・冷却速度、温度均一性、オーバーシュートの温度仕様の計測について、温度調節仕様チェッカ２０９を用いることにより、クオーツ温度計２０３や熱電対２０４の張り替えが不要となるため、計測の自動化が容易に行うことができる。 As described above, by using the temperature adjustment specification checker 209, a total of nine temperature probes calibrated from two types with respect to the heat block 201 can be collectively held and grounded using a jig. Thereby, adjustment and labor required for grounding can be reduced by simplifying the installation of the quartz thermometer 203 that has been required manually. Further, the temperature sensor can be accurately positioned as compared with the manual operation. In addition, for the measurement of temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, temperature uniformity, and overshoot temperature specifications, it is not necessary to replace the quartz thermometer 203 or the thermocouple 204 by using the temperature adjustment specification checker 209. Automation of measurement can be easily performed.
次に本発明の第３の実施例として、計測装置に搭載されている温度調節装置であるチップホルダの温度仕様を、温度調節仕様チェッカ３０８を用いて自動で計測する方法について以下に説明する。 Next, as a third embodiment of the present invention, a method for automatically measuring the temperature specification of a chip holder, which is a temperature adjustment device mounted on a measurement device, using a temperature adjustment specification checker 308 will be described below.
計測制御用ＰＣ３０９はチップホルダの温度を制御する。また、計測制御用ＰＣ３０９は温度調節仕様チェッカ３０８から出力される温度を計測する。ここで計測制御用ＰＣ３０９は積極的にチップホルダの温度を制御するのに対し、温度調節仕様チェッカ３０８は単に受動的にチップホルダの温度を記録するだけである。装置内にはチップホルダが２個搭載されているため、温度調節仕様チェッカ３０８も２個搭載される。判定が必要な温度仕様である温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュート、温度均一性について本実施例の構成を用いて、自動かつ同時に計測を行うことが可能となる。装置仕様確認の手順は２つのチップホルダに対して温度調節仕様チェッカ３０８を設置した後、計測制御用ＰＣ３０９でチップホルダの温度制御を開始する。チップホルダの温度変化状況は温度調節仕様チェッカで計測・記録され、その判定を自動で行うことが可能となる。 The measurement control PC 309 controls the temperature of the chip holder. The measurement control PC 309 measures the temperature output from the temperature adjustment specification checker 308. Here, the measurement control PC 309 actively controls the temperature of the chip holder, whereas the temperature adjustment specification checker 308 simply passively records the temperature of the chip holder. Since two chip holders are mounted in the apparatus, two temperature control specification checkers 308 are also mounted. Using the configuration of this embodiment, it is possible to automatically and simultaneously measure the temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity, which are temperature specifications that need to be determined. In the procedure for confirming the apparatus specifications, the temperature control specification checker 308 is installed for the two chip holders, and then the temperature control of the chip holder is started by the measurement control PC 309. The temperature change state of the chip holder is measured and recorded by a temperature adjustment specification checker, and the determination can be automatically performed.
チップホルダ内には４枚のペルチェ素子が配置されている。ヒートブロック３０２には温度センサである測温抵抗体３０４が４つ設置される。より具体的な設置方法はヒートブロック３０２内に機械加工により横穴を開け、その内部にサーマルグリースを充填後、測温抵抗体３０４を挿入する。サーマルグリースの漏洩を防止するため、横穴にセメダインを塗布する。ペルチェ素子１個について１つの測温抵抗体を使用することにより、ペルチェそれぞれの出力に対する固有パラメータを決定することが可能となる。サーマルプロテクタ３０５、３０６は温度暴走を防止するためにチップホルダあるいはヒートシンク３０１にそれぞれ設置される。また、チップホルダ自体の帯電を防止するためにアース線３０７をヒートシンク３０１に設置する。 Four Peltier elements are arranged in the chip holder. Four temperature measuring resistors 304 as temperature sensors are installed in the heat block 302. A more specific installation method is to make a horizontal hole in the heat block 302 by machining, fill the inside with thermal grease, and then insert the resistance temperature detector 304. Apply Cemedine to the side holes to prevent leakage of thermal grease. By using one resistance temperature detector for one Peltier element, it is possible to determine a specific parameter for each Peltier output. The thermal protectors 305 and 306 are respectively installed on the chip holder or the heat sink 301 in order to prevent temperature runaway. Further, a ground wire 307 is installed on the heat sink 301 in order to prevent charging of the chip holder itself.
本発明の第４の実施例として、図４、図５および図６を用いて以下に説明する。本実施例は実施例２、３で説明した方法についてペルチェの枚数が４枚から３枚に、温度仕様チェッカのプローブ種類が２種類から１種類とした簡略版である。本実施例では３枚のペルチェ素子４０２がヒートシンク４０１上にサーマルグリースあるいはサーマルパッドを介して設置される。ヒートブロック４０８がペルチェ素子の上に同様に設置される。これらの構成を温調装置としてのチップホルダとする。図５において温度調節仕様チェッカ５０９は装置外部の温度計測装置である。 A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4, 5, and 6. FIG. This embodiment is a simplified version of the method described in Embodiments 2 and 3 in which the number of Peltiers is changed from 4 to 3, and the temperature specification checker is changed from 2 types to 1 type. In this embodiment, three Peltier elements 402 are installed on the heat sink 401 via thermal grease or a thermal pad. A heat block 408 is similarly installed on the Peltier element. Let these structures be a chip holder as a temperature control device. In FIG. 5, a temperature adjustment specification checker 509 is a temperature measuring device outside the device.
ヒートブロック４０８は１０〜７５℃の温度範囲で温調される。このチップホルダの温度性能をチェックするための装置が温度調節仕様チェッカ５０９である。これは装置に内在する温度調節装置であるチップホルダに対して装置外部から基準となる温度計を導入し、装置内部の温度計の仕様を確認するものである。温度調節仕様チェッカ５０９は１種類の熱電対を５個固定板５０７に保持する。本実施例では熱電対２０４（安立計器、Ｓ−２１１Ｅ−０１−１−ＴＣＰ１−ＡＳＰ、Ｅ型熱電対（クロメル−コンスタンタン））５個固定板５０７に配置している。熱電対は合わせ込み校正されているため、従来温度精度が±２.５℃であるＥ型熱電対の温度精度が±０.４℃まで高精度化されている。これにより、温度均一性の仕様が±１℃である場合も、本熱電対を用いて仕様のチェックを行うことが可能となる。また、熱電対５０４は接触式表面温度センサであり、接触板５０５の中央部の裏側に熱電対５０４の熱接点を接合させている。これにより熱電対５０４をヒートブロックに直接接触させることなく、固定板２０７をヒートブロック２０１に接地するだけでヒートブロックの温度を計測することが可能となる。これにより計測者が特別な技術を有さずとも、計測が簡便に行える。図６に図示するように温度調節仕様チェッカを２つのチップホルダ上に設置する。制御用ＰＣ６２１は温度加熱・冷却の制御をチップホルダに対して行う。チップホルダの温度状態をモニタする方法として温度調節仕様チェッカを２つのチップホルダに対してそれぞれ設置する。温度調節仕様チェッカからの温度状態を制御用ＰＣは解析し、温度加熱・冷却速度、オーバーシュート、温度均一性の仕様について判定を下す。上記一連の動作を自動化が可能となる。 The heat block 408 is temperature-controlled within a temperature range of 10 to 75 ° C. A device for checking the temperature performance of the chip holder is a temperature adjustment specification checker 509. In this method, a thermometer serving as a reference is introduced from the outside of the device to a chip holder which is a temperature adjusting device in the device, and the specification of the thermometer inside the device is confirmed. The temperature adjustment specification checker 509 holds five types of thermocouples on the fixed plate 507. In this embodiment, five thermocouples 204 (Anritsu Seki, S-211E-01-1-TCP1-ASP, E-type thermocouple (chromel-constantan)) are arranged on a fixed plate 507. Since the thermocouple is calibrated by fitting, the temperature accuracy of the conventional E-type thermocouple, which has a temperature accuracy of ± 2.5 ° C., is improved to ± 0.4 ° C. As a result, even when the temperature uniformity specification is ± 1 ° C., the specification can be checked using the thermocouple. The thermocouple 504 is a contact-type surface temperature sensor, and a thermal contact of the thermocouple 504 is joined to the back side of the center portion of the contact plate 505. As a result, the temperature of the heat block can be measured only by grounding the fixing plate 207 to the heat block 201 without bringing the thermocouple 504 into direct contact with the heat block. Thereby, even if the measurer does not have a special technique, the measurement can be easily performed. As shown in FIG. 6, the temperature control specification checker is installed on the two chip holders. The control PC 621 performs temperature heating / cooling control on the chip holder. As a method of monitoring the temperature state of the chip holder, a temperature adjustment specification checker is installed for each of the two chip holders. The control PC analyzes the temperature state from the temperature adjustment specification checker, and makes a determination regarding the specifications of the temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity. The above series of operations can be automated.
５個の熱電対５０４を温度調節仕様チェッカとして一括して保持することで温度センサの位置決めを一括して行うことが可能となる。これによりヒートブロック上に複数の温度センサをテープなどで固定する作業を省略できる。また、手作業と比較して温度センサを正確な位置決めが可能となる。これにより温度センサの設置状態のばらつきを低減し、安定かつ良好な計測が可能となる。これにより計測に要する時間および労力を軽減でき、計測の制度を向上させることができる。また、プローブに対するテープ剥離による負荷を除去できるため、プローブの故障率を低減できる。また、温度合わせ込みを行った熱電対を用いて同時計測を行うため、温度加熱・冷却速度、オーバーシュート、および温度均一性について同一の温度センサの適用が可能となり、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性を一挙に同時に計ることができる。これにより、計測時間の短縮、計測労力の軽減が可能となる。また、温度加熱・冷却速度および温度均一性に必要となる温度センサの数を半分にすることが可能となるため、温度調整装置の低コスト化が図れる。 By holding the five thermocouples 504 collectively as a temperature adjustment specification checker, the temperature sensors can be positioned collectively. Thereby, the work which fixes a plurality of temperature sensors on a heat block with a tape etc. can be omitted. Further, the temperature sensor can be accurately positioned as compared with the manual operation. As a result, variation in the installation state of the temperature sensor is reduced, and stable and good measurement is possible. Thereby, the time and labor required for measurement can be reduced, and the measurement system can be improved. Further, since the load due to the tape peeling on the probe can be removed, the failure rate of the probe can be reduced. In addition, since simultaneous measurement is performed using a thermocouple with temperature matching, the same temperature sensor can be applied for temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity. Chute and temperature uniformity can be measured simultaneously. Thereby, measurement time can be shortened and measurement labor can be reduced. In addition, since the number of temperature sensors required for temperature heating / cooling rate and temperature uniformity can be halved, the cost of the temperature adjusting device can be reduced.
本発明の第５の実施例として、図７、図８および図９を用いて以下に説明する。本実施例は温度調節仕様チェッカを用いて温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性について自動計測を行う具体的な動作について説明する。なお、クオーツ温度計および熱電対のサンプリングレートは１ヘルツである。図７に示されるように温度仕様のチェック工程は大きく分けて２つに大別される。１つは温度精度計測領域であり、もう１つは温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性計測領域である。前者はさらに温度精度に必要な情報を取得するためのCalibration工程とそれを用いて補正を行うVerification工程に分けることができる。Calibration工程ではヒートブロックの温度を１０℃および７５℃に到達させた後、３分以上安定化させる。この場合、横軸に装置内部の温度計、縦軸にクオーツ温度計の温度をプロットすると、両者の関係はｙ＝ａｘ＋ｂの一次関数で近似することができる。このａをスロープ、ｂをオフセットとする。このパラメータを用いるペルチェ素子ひとつひとつについて算出し、ペルチェ素子ごとの出力に補正値を与える。もしもペルチェ素子の数が装置１台について６個であれば、入力するパラメータの数は１２個となる。なお、ここで装置内部の温度計は、温度変化に対する抵抗値の関係が直線的である温度センサを用いることが重要である。具体的には白金測温抵抗体が理想的である。サーミスタは温度変化に対する抵抗値の関係が直線的ではなく、Ｓ字状の応答を示すため、本方法に述べる補正方法は適用できない。 A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, a specific operation for automatically measuring temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity using a temperature control specification checker will be described. The sampling rate of the quartz thermometer and the thermocouple is 1 hertz. As shown in FIG. 7, the temperature specification checking process is roughly divided into two. One is a temperature accuracy measurement region, and the other is a temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity measurement region. The former can be further divided into a calibration process for acquiring information necessary for temperature accuracy and a verification process for performing correction using the calibration process. In the calibration process, the temperature of the heat block is allowed to reach 10 ° C. and 75 ° C. and then stabilized for 3 minutes or more. In this case, when the thermometer inside the apparatus is plotted on the horizontal axis and the temperature of the quartz thermometer is plotted on the vertical axis, the relationship between the two can be approximated by a linear function of y = ax + b. This a is a slope and b is an offset. Calculation is performed for each Peltier element using this parameter, and a correction value is given to the output of each Peltier element. If the number of Peltier elements is six for one device, the number of parameters to be input is twelve. Here, as the thermometer in the apparatus, it is important to use a temperature sensor in which the relationship of the resistance value with respect to the temperature change is linear. Specifically, a platinum resistance thermometer is ideal. The thermistor is not linear in the relationship of the resistance value with respect to the temperature change, and exhibits an S-shaped response. Therefore, the correction method described in this method cannot be applied.
Calibrationに用いる具体的な計算例を以下に示す。温調時に装置内部の温度計は１０.０℃および７５.０℃を示す。これは装置内部の温度計に対してフィードバック制御を行うため、装置内の温度計は必ず設定した温度を示すためである。しかし、これらの装置内部の温度精度は保証するためには、外部から外部機関により温度精度の校正証明を持った温度計により温度精度を保証する必要がある。本実施例では温度精度±０.０５℃、温度分解能０.０１℃のクオーツ温度計を用いて補正を行う。内部温度計が１０.０℃、７５℃を示すのに対し、ヒートブロックに装着したクオーツ温度計が、例えば１０.５７℃、７５.７０℃を示すとする。内部温度計の温度をｘ軸、クオーツ温度計の温度をｙ軸にとった場合、両者の関係が一次式で表すことができると仮定するとスロープとオフセットの算出が可能となる。本実施例ではスロープ値１.００２０、オフセット値０.５５４８を得る。これを基板内の不揮発性ＲＡＭに直接書き込むことにより、ペルチェ素子に対する電圧および電流を補正することが可能となる。Calibrationの次に再びヒートブロックの温度を１０および７５℃に変化させ、３分以上安定化させ、温度を計測することで温度精度を確認する。この工程がVerificationである。通常スロープとオフセットの補正により、温度精度は１０±０.１℃、７５.０±０.１℃以内に押さえ込むことが確認できる。本実施例における温度精度仕様は±０.３℃である。これを満たさない場合、チップホルダの温度精度仕様は仕様外と判定される。なお、後述する温度加熱冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性の計測と異なり、温度精度の計測では２つのチップホルダの温度を同時に１０℃あるいは７５℃へ温度調節する。温度精度測定は動的ではなく静的な計測であり、温度変化開始後３分間時間を置くことによりチップホルダの温度を十分平衡化させ、安定させる。この動作は温度精度の補正の精度に影響しない。したがって温度精度に要する時間の短縮のため、温度精度計測では２つのチップホルダの温度を同時に制御する。以上の手続きが温度精度のチェックである。 Specific calculation examples used for calibration are shown below. During temperature control, the thermometer inside the apparatus shows 10.0 ° C and 75.0 ° C. This is because feedback control is performed on the thermometer in the apparatus, and the thermometer in the apparatus always indicates the set temperature. However, in order to guarantee the temperature accuracy inside these devices, it is necessary to guarantee the temperature accuracy by a thermometer having a calibration certificate of temperature accuracy from the outside by an external engine. In this embodiment, correction is performed using a quartz thermometer having a temperature accuracy of ± 0.05 ° C. and a temperature resolution of 0.01 ° C. It is assumed that the internal thermometer indicates 10.0 ° C. and 75 ° C., whereas the quartz thermometer attached to the heat block indicates, for example, 10.57 ° C. and 75.70 ° C. When the temperature of the internal thermometer is taken on the x-axis and the temperature of the quartz thermometer is taken on the y-axis, it is possible to calculate the slope and offset assuming that the relationship between the two can be expressed by a linear expression. In this embodiment, a slope value of 1.0020 and an offset value of 0.5548 are obtained. By directly writing this in the nonvolatile RAM in the substrate, the voltage and current for the Peltier element can be corrected. Next to Calibration, change the temperature of the heat block to 10 and 75 ° C, stabilize for 3 minutes or more, and measure the temperature to check the temperature accuracy. This process is verification. By correcting the normal slope and offset, it can be confirmed that the temperature accuracy is kept within 10 ± 0.1 ° C. and 75.0 ± 0.1 ° C. The temperature accuracy specification in this example is ± 0.3 ° C. When this is not satisfied, it is determined that the temperature accuracy specification of the chip holder is out of specification. Note that, unlike the measurement of the temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity described later, the temperature of the two chip holders is simultaneously adjusted to 10 ° C. or 75 ° C. in the measurement of temperature accuracy. The temperature accuracy measurement is a static measurement rather than a dynamic measurement, and the temperature of the chip holder is sufficiently balanced and stabilized by allowing 3 minutes after the temperature change starts. This operation does not affect the accuracy of temperature accuracy correction. Therefore, in order to shorten the time required for temperature accuracy, the temperature of the two chip holders is controlled simultaneously in the temperature accuracy measurement. The above procedure is a temperature accuracy check.
次に温度加熱冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性を計測する。温度のサンプリングレートは１ヘルツである。これらは動的な温度変化に関する仕様である。もしも２つのチップホルダの温度を同時に冷却した場合、チップホルダが冷却されるため、ヒートシンクは反対に加熱される。このため、上流側にあるヒートシンク内を通過する不凍液の温度は流入前よりも高温となる。高温となった不凍液は下流にあるヒートシンクに流れ込む。したがって２つのヒートブロックを同時に温度制御した場合、ヒートシンクの温度は下流側が上流側と比較して高温となる。これはペルチェ素子とヒートシンク間の温度ΔＴが異なるということを意味する。ペルチェ素子はΔＴ＝０℃時に最も効率よく熱を移動させることができる。したがって下流側のヒートブロック内のペルチェ素子は上流側よりも大きなΔＴ条件下で動作するため、結果として下流側の動的な温度性能が低く出てしまう。したがって上流、下流にあるそれぞれのヒートブロックの動的な温度性能を正確に計測するためには、仕様を確認したいチップホルダのみの温度を変化させた状態で温度状態を計測する必要がある。 Next, the temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity are measured. The temperature sampling rate is 1 hertz. These are specifications for dynamic temperature changes. If the temperature of the two chip holders is cooled at the same time, the chip holder is cooled and the heat sink is heated in the opposite direction. For this reason, the temperature of the antifreeze liquid passing through the heat sink on the upstream side is higher than before the inflow. The antifreeze that has become hot flows into the heat sink downstream. Therefore, when the temperature of the two heat blocks is controlled simultaneously, the temperature of the heat sink is higher on the downstream side than on the upstream side. This means that the temperature ΔT between the Peltier element and the heat sink is different. The Peltier device can transfer heat most efficiently when ΔT = 0 ° C. Therefore, since the Peltier device in the downstream heat block operates under a ΔT condition larger than that on the upstream side, the dynamic temperature performance on the downstream side is lowered as a result. Therefore, in order to accurately measure the dynamic temperature performance of each of the upstream and downstream heat blocks, it is necessary to measure the temperature state while changing the temperature of only the chip holder whose specification is to be confirmed.
より具体的には、下流側のチップホルダＢの温度を２５.０℃に保ちながら上流側のチップホルダＡの温度を４０.１℃に加熱する。ここで４０.１℃に加熱する理由は、ヒートブロックから空気中への放熱の影響を考慮し、４０.１℃に設定した場合にヒートブロックの温度を４０.０℃にするためである。４０℃の状態を１分間保持し、ヒートブロックの温度を十分安定化させた後、９.９℃へ冷却を開始する。９.９℃の設定も空気中からの加温の影響を考慮したためである。９.９℃への冷却から１５０秒間９.９℃にて温度を保持する。まず、温度冷却速度については、３９.５℃以下に初めて到達した温度測定Ｔ１から１０.５℃以下に初めて到達した温度測定点Ｔ２より算出する。Ｔ１、Ｔ２を計測した時刻をそれぞれｔ１、ｔ２とする。温度冷却速度は（Ｔ１−Ｔ２）／（ｔ２−ｔ１）となる。本実施例においてはこの温度加熱速度が０.５℃／ｓ以上である場合に仕様を満たすと判定する。なお、加熱・冷却速度はヒートブロック中央の熱電対からの測定値より算出する。一般に中央の温度速度が最も速い。もし周囲からの応答速度が中央よりも高速である場合、ヒートブロックとペルチェ素子の接触不良、あるいはヒートシンクとペルチェ素子の接触不良が推定原因とされる。また、冷却時オーバーシュートは次のように計算される。温度冷却開始より１２０秒から１３０秒後の温度を１０秒間平均化した温度を安定化した温度とする。温度冷却開始より１３０秒間で最も温度が低い温度と安定化した温度の差分がオーバーシュート温度となる。本実施例における温度冷却時のオーバーシュート仕様は２℃である。また、温度均一性については１２０秒から１３０秒後の複数の熱電対で計測された温度を平均する。本実施例では合わせ込み校正をおこなった熱電対の温度精度±０.４℃の誤差分を±１℃より差し引き、温度の最大および最小の温度が１０±０.６℃以内に収まれば、冷却時温度均一性の仕様の達成と判定する。 More specifically, the temperature of the upstream chip holder A is heated to 40.1 ° C. while maintaining the temperature of the downstream chip holder B at 25.0 ° C. The reason for heating to 40.1 ° C. is to set the temperature of the heat block to 40.0 ° C. when the temperature is set to 40.1 ° C. in consideration of the influence of heat radiation from the heat block to the air. After maintaining the temperature at 40 ° C. for 1 minute to sufficiently stabilize the temperature of the heat block, cooling is started to 9.9 ° C. This is also because the setting of 9.9 ° C. takes into account the influence of heating from the air. Hold the temperature at 9.9 ° C. for 150 seconds after cooling to 9.9 ° C. First, the temperature cooling rate is calculated from the temperature measurement point T2 that first reaches 10.5 ° C. or less from the temperature measurement T1 that first reaches 39.5 ° C. or less. The times when T1 and T2 are measured are t1 and t2, respectively. The temperature cooling rate is (T1-T2) / (t2-t1). In this embodiment, it is determined that the specification is satisfied when the temperature heating rate is 0.5 ° C./s or more. The heating / cooling rate is calculated from the measured value from the thermocouple at the center of the heat block. In general, the central temperature rate is the fastest. If the response speed from the surroundings is faster than the center, a poor contact between the heat block and the Peltier element or a poor contact between the heat sink and the Peltier element is assumed. Further, the overshoot during cooling is calculated as follows. The temperature obtained by averaging the temperatures 120 to 130 seconds after the start of temperature cooling for 10 seconds is defined as a stabilized temperature. The overshoot temperature is the difference between the lowest temperature and the stabilized temperature in 130 seconds from the start of temperature cooling. The overshoot specification at the time of temperature cooling in this embodiment is 2 ° C. As for temperature uniformity, temperatures measured by a plurality of thermocouples after 120 seconds to 130 seconds are averaged. In this example, the error of ± 0.4 ° C temperature accuracy of the thermocouple that has been calibrated is subtracted from ± 1 ° C, and if the maximum and minimum temperature are within 10 ± 0.6 ° C, cooling is performed. It is determined that the temperature uniformity specification is achieved.
次に加熱時のチップホルダＡの加熱速度、オーバーシュートおよび温度均一性について説明する。この場合もチップホルダＢの温度は２５℃に保ったままチップホルダＡの温度を変化させる。２５.０℃の状態でヒートブロックを１分間安定化させた後、温度を７８℃に変化させる。温度加熱開始より１５０秒間７８℃の温度を保つ。温度加熱速度の算出方法を以下に示す。温度調節仕様チェッカ内の中央に位置する熱電対を用いる。まず、温度加熱速度については、２６.０℃以下に初めて到達した温度測定Ｔ３から７４.０℃以下に初めて到達した温度測定点Ｔ４より算出する。Ｔ３、Ｔ４を計測した時刻をそれぞれｔ３、ｔ４とする。温度加熱速度は（Ｔ４−Ｔ３）／（ｔ４−ｔ３）となる。本実施例においてはこの温度加熱速度が２℃／ｓ以上である場合に仕様を満たすと判定する。加熱時オーバーシュートは次のように計算される。温度加熱開始より１２０秒から１３０秒後の温度を１０秒間平均化した温度を安定化した温度とする。温度加熱開始より１３０秒間で最も温度が高い温度と安定化した温度の差分がオーバーシュート温度となる。本実施例における温度加熱時のオーバーシュート仕様は５℃である。また、温度均一性については１２０秒から１３０秒後の複数の熱電対で計測された温度を平均する。本実施例では合わせ込み校正をおこなった熱電対の温度精度±０.４℃の誤差分を７５＋５／−１℃より差し引き、温度の最大および最小の温度が７５＋４.６／−０.６℃以内に収まれば、加熱時温度均一性の仕様の達成と判定する。 Next, the heating rate, overshoot, and temperature uniformity of the chip holder A during heating will be described. Also in this case, the temperature of the chip holder A is changed while keeping the temperature of the chip holder B at 25 ° C. After stabilizing the heat block for 1 minute at 25.0 ° C, the temperature is changed to 78 ° C. The temperature of 78 ° C. is maintained for 150 seconds from the start of temperature heating. The calculation method of the temperature heating rate is shown below. A thermocouple located in the center of the temperature control specification checker is used. First, the temperature heating rate is calculated from the temperature measurement point T4 that first reaches 74.0 ° C. or less from the temperature measurement T3 that first reaches 26.0 ° C. or less. The times when T3 and T4 are measured are t3 and t4, respectively. The temperature heating rate is (T4-T3) / (t4-t3). In this embodiment, it is determined that the specification is satisfied when the temperature heating rate is 2 ° C./s or more. The overshoot during heating is calculated as follows: The temperature obtained by averaging the temperatures 120 seconds to 130 seconds after the start of temperature heating for 10 seconds is defined as a stabilized temperature. The difference between the highest temperature and the stabilized temperature in 130 seconds from the start of temperature heating is the overshoot temperature. The overshoot specification at the time of temperature heating in this example is 5 ° C. As for temperature uniformity, temperatures measured by a plurality of thermocouples after 120 seconds to 130 seconds are averaged. In this example, the error of ± 0.4 ° C temperature accuracy of the thermocouple subjected to the calibration is subtracted from 75 + 5 / -1 ° C, and the maximum and minimum temperatures are within 75 + 4.6 / -0.6 ° C. If it falls within the range, it is determined that the specification of temperature uniformity during heating is achieved.
上述した温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性の確認をチップホルダＡについて行った後、チップホルダＡの温度を２５.０℃に変化させ、安定させる。この状態で同様の温度変化をチップホルダＢについて行い、チップホルダＢについての温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性について確認する。これらのタイミングについての詳細なステップを図９に示す。２つのチップホルダについて温度精度、温度加熱・冷却速度、オーバーシュートおよび温度均一性の仕様判定を行うために要する時間は２２５０秒≒４０分である。自動で計測を終了した後、計測および判定結果をプリントアウトする。 After checking the temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity described above for the chip holder A, the temperature of the chip holder A is changed to 25.0 ° C. and stabilized. In this state, the same temperature change is performed on the chip holder B, and the temperature heating / cooling rate, overshoot, and temperature uniformity of the chip holder B are confirmed. The detailed steps for these timings are shown in FIG. The time required for determining the specifications of temperature accuracy, temperature heating / cooling rate, overshoot and temperature uniformity for the two chip holders is 2250 seconds≈40 minutes. After completing the measurement automatically, print out the measurement and judgment results.
なお、従来温度プローブをヒートブロック上に手作業で設置していた。このため、プローブ設置位置が不正確、一個一個の温度プローブを手動で貼るため時間がかかる、作業性が悪い、貼り方にばらつきが出るため、計測ばらつきが大きいヒートブロックにおける温度プローブの固定を粘着テープなどで繰り返すうちに温度プローブが破損するなどの問題があった。これに対して、本発明によれば、複数の温度センサをテープなどで固定することなく、ヒートブロック上に設置させるだけで計測が可能となり、温度センサに対するテープ剥離による負荷を除去できるため、ため、温度センサの故障率が低減し、温度センサの耐用年数が延びる。 Conventionally, the temperature probe has been manually installed on the heat block. For this reason, the probe installation position is inaccurate, it takes time to apply each temperature probe manually, it is time consuming, the workability is poor, and the application method varies. There was a problem that the temperature probe was damaged while repeating with tape. On the other hand, according to the present invention, it is possible to measure by simply installing the temperature sensors on the heat block without fixing them with a tape or the like, and the load due to the tape peeling on the temperature sensors can be removed. The failure rate of the temperature sensor is reduced, and the service life of the temperature sensor is extended.
１０１、６０１ ＸＹステージ
１０２、２１０、３０１、４０１、６０２、６０３ ヒートシンク
１０３ ラジエータ
１０４、２０１、３０２、４０８、６０４、６０７、６１２ ヒートブロック
１０５ フローチップ
１１１ キセノンランプ光源
１１２ リキッドライトガイド
１１３ ターレット
１１４ 対物レンズ
１１５ Ｚモータ
１１６ 集光レンズ
１１７ ＣＣＤカメラ
１１８、３０９、６２１ 制御用ＰＣ
１２１、１２２、１２３、１２４ 蛍光キューブ
１３１、２０２、４０２、６０５、６０６ ペルチェ素子
２０３ クオーツ温度計
２０４ 熱電対
２０５、５０５ 接触板
２０６ バネ
２０７、５０７ 固定板
２０９、３０８、５０９ 温度調節仕様チェッカ
３０４、６０９ 測温抵抗体
３０５、３０６、６０８、６１１ サーマルプロテクタ
３０７、６１２ アース線
101, 601 XY stage 102, 210, 301, 401, 602, 603 Heat sink 103 Radiator 104, 201, 302, 408, 604, 607, 612 Heat block 105 Flow chip 111 Xenon lamp light source 112 Liquid light guide 113 Turret 114 Objective lens 115 Z motor 116 Condenser lens 117 CCD camera 118, 309, 621 PC for control
121, 122, 123, 124 Fluorescent cube 131, 202, 402, 605, 606 Peltier element 203 Quartz thermometer 204 Thermocouple 205, 505 Contact plate 206 Spring 207, 507 Fixed plate 209, 308, 509 Temperature adjustment specification checker 304, 609 Resistance thermometer 305, 306, 608, 611 Thermal protector 307, 612 Ground wire
Claims (8)
板状部材と、該板状部材の一方の面に位置する温度合わせ込み校正を行った複数の熱電対と、を備えた温度計測装置。 A temperature measuring device for measuring the temperature of the temperature control block,
A temperature measurement apparatus comprising: a plate-like member; and a plurality of thermocouples that have been subjected to temperature matching calibration located on one surface of the plate-like member.
前記熱電対は、前記板状部材の中央及び隅に設けられている、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 1,
The thermocouple is a temperature measuring device provided at the center and corner of the plate-like member.
前記各熱電対の温調ブロックとの接触側には接触板が設けられている、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 1,
A temperature measuring device in which a contact plate is provided on the side of the thermocouple that contacts the temperature control block.
板状部材と、該板状部材の一方の面に位置する±０.０５℃以上の温度精度を有する温度センサと、前記板状部材の同一の面に位置する温度合わせ込み校正を行った熱電対と、を備えた温度計測装置。 A temperature measuring device for measuring the temperature of the temperature control block,
A plate-shaped member, a temperature sensor having a temperature accuracy of ± 0.05 ° C. or higher located on one surface of the plate-shaped member, and a thermoelectric device that has been subjected to temperature matching calibration located on the same surface of the plate-shaped member. A temperature measuring device comprising a pair.
前記熱電対は、前記板状部材の中央及び隅に設けられている、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 4,
The thermocouple is a temperature measuring device provided at the center and corner of the plate-like member.
前記各熱電対の温調ブロックとの接触側には接触板が設けられている、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 4,
A temperature measuring device in which a contact plate is provided on the side of the thermocouple that contacts the temperature control block.
前記温度センサは、前記板状部材上に弾性部材を介して設けられている、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 4,
The temperature sensor is a temperature measuring device provided on the plate member via an elastic member.
前記温度センサには、サーマルグリースが塗布されていることを特徴とする、温度計測装置。 The temperature measuring device according to claim 7,
A temperature measuring device, wherein thermal grease is applied to the temperature sensor.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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