JP2014057541A - Temperature control device - Google Patents

Temperature control device Download PDF

Info

Publication number
JP2014057541A
JP2014057541A JP2012204702A JP2012204702A JP2014057541A JP 2014057541 A JP2014057541 A JP 2014057541A JP 2012204702 A JP2012204702 A JP 2012204702A JP 2012204702 A JP2012204702 A JP 2012204702A JP 2014057541 A JP2014057541 A JP 2014057541A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
heat
power
heat transport
temperature control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012204702A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6107016B2 (en
Inventor
Nobuo Sasaki
展雄 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2012204702A priority Critical patent/JP6107016B2/en
Publication of JP2014057541A publication Critical patent/JP2014057541A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6107016B2 publication Critical patent/JP6107016B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control device improving power consumption.SOLUTION: The temperature control device comprises: a reaction part 2 on which a reaction tank 10 performing PCR reaction is installed; a heat spreader 3 on which the reaction part 2 is attached; a plurality of heat transfer elements 4 provided to the heat spreader 3 and capable of heating and absorbing heat of the heat spreader 3 by being supplied with electric power; and a power feed part supplying the electric power to the plurality of heat transfer elements 4. The plurality of heat transfer elements 4 include a first group G1 having at least one heat transfer element 4 supplied with the electric power from the power feed part, and a second group G2 having at least one heat transfer element 4 different from the heat transfer element 4 included in the first group G1. The power feed part includes a control microcomputer controlling feeding timing so that peak power of electric power supply to the first group G1 and peak power of electric power supply to the second group G2 are not overlapped.

Description

本発明は温度制御装置に関する。特に、遺伝子増幅のためにペルチェ素子を用いて加熱と吸熱をくり返す温度制御装置に関する。   The present invention relates to a temperature control device. In particular, the present invention relates to a temperature control device that repeats heating and heat absorption using a Peltier element for gene amplification.

DNA(デオキシリボ核酸)を増幅させるための技術として、特許文献1が開示されている。特許文献1に開示されているPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)は、試薬と検体(DNAを含む水溶液)の混合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。   Patent Document 1 is disclosed as a technique for amplifying DNA (deoxyribonucleic acid). The PCR (polymerase chain reaction) disclosed in Patent Document 1 is a technique that can amplify DNA in a short time by periodically raising and lowering the temperature of a mixed solution of a reagent and a sample (aqueous solution containing DNA). It is.

加熱・吸熱をくり返すPCR用の温度制御装置の例として、特許文献2が開示されている。特許文献2に記載の装置では、加熱・吸熱の手段としてペルチェ素子が採用されている。ペルチェ素子は、素子に与える電流の向きを変えることで加熱にも吸熱にも使用できるという長所をもつため、PCR用の温度制御装置にしばしば搭載される。   Patent Document 2 is disclosed as an example of a temperature control device for PCR that repeats heating and heat absorption. In the apparatus described in Patent Document 2, a Peltier element is employed as a means for heating and heat absorption. Peltier elements are often mounted on temperature control devices for PCR because they have the advantage that they can be used for both heating and heat absorption by changing the direction of current applied to the elements.

また、集積回路のピーク電力を低減する手法として、特許文献3が開示されている。特許文献3に開示された技術は、集積回路が動作するタイミングを分散させることで、ピーク電力を低減している。   Further, Patent Document 3 is disclosed as a technique for reducing the peak power of an integrated circuit. The technique disclosed in Patent Document 3 reduces peak power by distributing timings at which integrated circuits operate.

特公平4−67957号公報Japanese Patent Publication No. 4-67957 米国特許第5475610号明細書US Pat. No. 5,475,610 特許第4428489号公報Japanese Patent No. 4428489

しかしながら、特許文献2に記載の発明をはじめ、一般的なPCR用の温度制御装置は、消費電力について考慮されていない。ペルチェ素子は、比較的に大きな電流を必要とする。特に、加熱や吸熱の初期に定常時より大きな電流を必要とするため、高速に加熱・吸熱をくり返す場合には、非常に大きな電流を必要とする。   However, general temperature control devices for PCR, including the invention described in Patent Document 2, do not consider power consumption. A Peltier element requires a relatively large current. In particular, since a larger current is required in the initial stage of heating and heat absorption than in a steady state, a very large current is required when heating and heat absorption are repeated at high speed.

実験室で装置を使用する場合は、一般に電源容量が大きいため消費電力が問題になることはあまり多くなく、容量が不足する場合には増やすといった選択肢もあった。しかしながら、近年、遺伝子診断は実験室から臨床現場へと普及しつつあり、一般的な部屋の電力容量で対応できることがこれらの装置に求められている。   When the apparatus is used in a laboratory, the power supply capacity is generally large, so power consumption is not a problem, and there is an option to increase when the capacity is insufficient. However, in recent years, genetic diagnosis is spreading from laboratories to clinical sites, and these devices are required to be able to cope with the power capacity of a general room.

本発明は、消費電力を改善した温度制御装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a temperature control device with improved power consumption.

本発明の一態様は、PCR反応を行なう反応槽を備えた反応部と、前記反応部が取り付けられるヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダに設けられ電力の供給を受けて前記ヒートスプレッダを加熱・吸熱可能な複数の熱輸送素子と、前記複数の熱輸送素子に対して電力を供給する給電部と、を有し、前記複数の熱輸送素子は、前記給電部から電力の供給を受ける少なくとも1つの前記熱輸送素子を有する第一グループと、前記第一グループに含まれる前記熱輸送素子とは異なる少なくとも1つの前記熱輸送素子を有する第二グループと、を有し、前記給電部は、前記第一グループに対する給電のピーク電力と前記第二グループに対する給電のピーク電力とが重ならないように給電タイミングを調整するタイミング調整部を有することを特徴とする温度制御装置である。   One aspect of the present invention is a reaction unit including a reaction tank for performing a PCR reaction, a heat spreader to which the reaction unit is attached, and a plurality of heat spreaders that are provided in the heat spreader and can receive heat from the heat spreader and receive heat. A heat transport element, and a power supply unit that supplies electric power to the plurality of heat transport elements, wherein the plurality of heat transport elements receive at least one power supply from the power supply unit. And a second group having at least one heat transport element different from the heat transport element included in the first group, and the power feeding unit feeds power to the first group. A timing adjustment unit that adjusts the feeding timing so that the peak power of the second group does not overlap with the peak power of the feeding for the second group. A temperature control device to.

また、前記第一グループは、前記熱輸送素子が2以上直列に接続されており、前記第二グループは、前記熱輸送素子が2以上直列に接続されていてもよい。   In the first group, two or more heat transport elements may be connected in series, and in the second group, two or more heat transport elements may be connected in series.

本発明の温度調整装置によれば、ピーク電力を低く抑えることができるので、消費電力を改善した温度制御装置を提供することができる。   According to the temperature adjustment device of the present invention, the peak power can be kept low, so that a temperature control device with improved power consumption can be provided.

本発明の一実施形態の温度調整装置の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of temperature control apparatus of one Embodiment of this invention. 同温度調整装置における熱輸送素子の構成を示す図で、同温度調整装置を平面視した図である。It is a figure which shows the structure of the heat transport element in the same temperature control apparatus, and is the figure which planarly viewed the same temperature control apparatus. 同温度調整装置のブロック図である。It is a block diagram of the same temperature control apparatus. 同温度調整装置の使用時における第一グループと第二グループとの各々について、時間と消費電力との関係を重ねて示したグラフである。なお、図4において横軸は時間を示し、縦軸は消費電力の大きさを示す。It is the graph which accumulated and showed the relationship between time and power consumption about each of the 1st group and the 2nd group at the time of use of the temperature control device. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the power consumption. 同温度調整装置を使用し、第一グループと第二グループとを同時に駆動させた場合において、時間と消費電力との関係を重ねて示したグラフである。なお、図5において横軸は時間を示し、縦軸は消費電力の大きさを示す。It is the graph which overlapped and showed the relationship between time and power consumption, when using the same temperature control apparatus and driving a 1st group and a 2nd group simultaneously. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the power consumption.

本発明の一実施形態の温度調整装置について説明する。図1は本実施形態の温度調整装置の一部を示す斜視図である。図2は、同温度調整装置における熱輸送素子の構成を示す図で、同温度調整装置を平面視した図である。図3は、温度調整装置のブロック図である。   A temperature control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a part of the temperature adjusting device of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the heat transport element in the temperature adjusting device, and is a diagram in plan view of the temperature adjusting device. FIG. 3 is a block diagram of the temperature adjusting device.

図1ないし図3に示すように、温度調整装置1は、反応部2と、ヒートスプレッダ3と、熱輸送素子4と、ヒートシンク5と、給電部6とを備える。   As shown in FIGS. 1 to 3, the temperature adjustment device 1 includes a reaction unit 2, a heat spreader 3, a heat transport element 4, a heat sink 5, and a power feeding unit 6.

反応部2は、PCR反応を行なう反応槽10が設置される部位であり、本実施形態ではヒートスプレッダ3の一部に設定されている。即ち、本実施形態では、反応槽10がヒートスプレッダ3に接するように反応部2に反応槽10が設置され、この反応槽10が温度調整装置1による温度制御対象となっている。   The reaction unit 2 is a part where a reaction tank 10 for performing a PCR reaction is installed, and is set as a part of the heat spreader 3 in this embodiment. That is, in this embodiment, the reaction tank 10 is installed in the reaction unit 2 so that the reaction tank 10 is in contact with the heat spreader 3, and the reaction tank 10 is a target of temperature control by the temperature adjustment device 1.

温度調整装置1に適用される反応槽10の構成は特に限定されないが、例えば、PCR反応を行なう部位を有する公知のバイオチップ等を適宜採用することができる。   Although the structure of the reaction tank 10 applied to the temperature control apparatus 1 is not specifically limited, For example, the well-known biochip etc. which have the site | part which performs PCR reaction are employable suitably.

ヒートスプレッダ3は、熱伝導率の高い材料を有し、または熱輸送効率の高い部材を備えている。たとえば、ヒートスプレッダ3は、銅で形成されたブロックや、ヒートパイプを内蔵したアルミブロック等を有していてもよい。本実施形態では、ヒートスプレッダ3は、金属製の板状部材からなる。ヒートスプレッダ3には、反応部2の温度を測定するための温度センサ(不図示)が設けられている。温度センサは、給電部6における第一コントローラ7A及び第二コントローラ7Bに、フィードバックループで接続されている。   The heat spreader 3 includes a material having a high thermal conductivity or a member having a high heat transport efficiency. For example, the heat spreader 3 may have a block formed of copper, an aluminum block with a built-in heat pipe, or the like. In the present embodiment, the heat spreader 3 is made of a metal plate member. The heat spreader 3 is provided with a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the reaction unit 2. The temperature sensor is connected to the first controller 7A and the second controller 7B in the power feeding unit 6 through a feedback loop.

熱輸送素子4は、ヒートスプレッダ3とヒートシンク5との間で熱輸送を行なう素子である。熱輸送素子4としては、例えばペルチェ素子を用いることができる。なお、熱輸送素子4としてペルチェ素子が採用された場合、ペルチェ素子に対して給電することにより、熱輸送が起こるとともに、素子の電気抵抗によって発熱する。すなわち、ペルチェ素子を用いてヒートスプレッダ3を加熱する場合には、ヒートシンク5側からヒートスプレッダ3側へと熱輸送をすることによってヒートスプレッダ3を加熱するとともに、ペルチェ素子に給電することによるペルチェ素子自身の発熱によってヒートスプレッダ3を加熱する。なお、ヒートスプレッダ3を冷却する場合には、加熱する場合と逆向きにペルチェ素子に給電しヒートスプレッダ3からヒートシンク5へ向かってペルチェ素子を介して熱輸送を行なう。   The heat transport element 4 is an element that performs heat transport between the heat spreader 3 and the heat sink 5. As the heat transport element 4, for example, a Peltier element can be used. When a Peltier element is employed as the heat transport element 4, power is supplied to the Peltier element to cause heat transport and generate heat due to the electrical resistance of the element. That is, when heating the heat spreader 3 using a Peltier element, the heat spreader 3 is heated by transporting heat from the heat sink 5 side to the heat spreader 3 side, and the Peltier element itself generates heat by supplying power to the Peltier element. To heat the heat spreader 3. When the heat spreader 3 is cooled, power is supplied to the Peltier element in the opposite direction to the case of heating, and heat is transferred from the heat spreader 3 toward the heat sink 5 via the Peltier element.

本実施形態では、熱輸送素子4は複数設けられている。例えば、図1及び図2に示すように、ヒートシンク5とヒートスプレッダ3との間に8個の熱輸送素子4が並べられている。図2に示すように、8個の熱輸送素子4は、ヒートスプレッダ3を板厚方向から見たときに反応部2を囲むように配置されている。   In the present embodiment, a plurality of heat transport elements 4 are provided. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, eight heat transport elements 4 are arranged between the heat sink 5 and the heat spreader 3. As shown in FIG. 2, the eight heat transport elements 4 are arranged so as to surround the reaction unit 2 when the heat spreader 3 is viewed from the plate thickness direction.

図2及び図3に示すように、8個の熱輸送素子4のうちの4つは、互いに直列に接続されており第一グループG1を構成している(図中において第一グループG1に属する熱輸送素子4には符号4Aが付されている。)。また、8個の熱輸送素子4のうち第一グループG1に属していない4つは、互いに直列に接続されており第二グループG2を構成している(図中において第二グループG2に属する熱輸送素子4には符号4Bが付されている。)。第二グループG2に属する熱輸送素子4(4B)は、第一グループG1に属する2つの熱輸送素子4(4A)の間に配されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, four of the eight heat transport elements 4 are connected to each other in series to form a first group G1 (belonging to the first group G1 in the figure). The heat transport element 4 is labeled 4A). In addition, four of the eight heat transport elements 4 that do not belong to the first group G1 are connected in series to form the second group G2 (the heat belonging to the second group G2 in the figure). The transport element 4 is labeled 4B.) The heat transport element 4 (4B) belonging to the second group G2 is arranged between the two heat transport elements 4 (4A) belonging to the first group G1.

図3に示すように、第一グループG1に属する熱輸送素子4(4A)は、給電部6における第一コントローラ7Aに接続されており、第一コントローラ7Aにより給電状態が制御される。第二グループG2に属する熱輸送素子4(4B)は、給電部6における第二コントローラ7Bに接続されており、第二コントローラ7Bにより給電状態が制御される。   As shown in FIG. 3, the heat transport elements 4 (4A) belonging to the first group G1 are connected to the first controller 7A in the power feeding unit 6, and the power feeding state is controlled by the first controller 7A. The heat transport element 4 (4B) belonging to the second group G2 is connected to the second controller 7B in the power feeding unit 6, and the power feeding state is controlled by the second controller 7B.

図1に示すように、ヒートシンク5は、熱輸送素子4においてヒートスプレッダ3に接する面と反対側の面に接している。ヒートシンク5は、熱伝導率の高い材料を有している。ヒートシンク5の形状は、熱交換効率を高めるために表面積が広い形状であることが好ましい。例えば、ヒートシンク5は、複数のフィンが取り付けられた、あるいは複数のフィンが一体成形された構造を有していてもよい。   As shown in FIG. 1, the heat sink 5 is in contact with the surface of the heat transport element 4 opposite to the surface in contact with the heat spreader 3. The heat sink 5 has a material having high thermal conductivity. The shape of the heat sink 5 is preferably a shape having a large surface area in order to increase the heat exchange efficiency. For example, the heat sink 5 may have a structure in which a plurality of fins are attached or a plurality of fins are integrally formed.

図3に示すように、給電部6は、第一グループG1の熱輸送素子4を制御するための第一コントローラ7Aと、第二グループG2の熱輸送素子4を制御するための第二コントローラ7Bと、第一コントローラ7A及び第二コントローラ7Bに接続された制御マイコン8(タイミング調整部)とを備える。   As shown in FIG. 3, the power feeding unit 6 includes a first controller 7A for controlling the heat transport elements 4 of the first group G1, and a second controller 7B for controlling the heat transport elements 4 of the second group G2. And a control microcomputer 8 (timing adjustment unit) connected to the first controller 7A and the second controller 7B.

第一コントローラ7A及び第二コントローラ7Bは、温度センサを参照してヒートスプレッダ3上の反応部2の温度を取得し、反応部2の温度を制御目標温度と一致させるように給電状態を制御する。   The first controller 7A and the second controller 7B acquire the temperature of the reaction unit 2 on the heat spreader 3 with reference to the temperature sensor, and control the power supply state so that the temperature of the reaction unit 2 matches the control target temperature.

制御マイコン8は、第一コントローラ7Aを用いた第一グループG1への給電を開始してから所定時間後に第二コントローラ7Bを用いた第二グループG2への給電を開始するように第一コントローラ7A及び第二コントローラ7Bを制御する。
熱輸送素子4としてペルチェ素子が採用されている場合、ペルチェ素子へ電力を供給する初期に、消費電力がピークに達する。制御マイコン8は、第一グループG1に属するペルチェ素子の消費電力がピークを過ぎた後に第二コントローラ7Bを駆動させる。これにより、第一グループG1に属するペルチェ素子の消費電力のピークと第二グループに属するペルチェ素子の消費電力とは時間的に分散される。
すなわち、制御マイコン8は、第一グループG1に対する給電のピーク電力と第二グループG2に対する給電のピーク電力とが重ならないように給電タイミングを調整する。
The control microcomputer 8 starts the power supply to the second group G2 using the second controller 7B after a predetermined time from the start of power supply to the first group G1 using the first controller 7A. And the second controller 7B is controlled.
When a Peltier element is employed as the heat transport element 4, the power consumption reaches a peak in the initial stage of supplying power to the Peltier element. The control microcomputer 8 drives the second controller 7B after the power consumption of the Peltier elements belonging to the first group G1 has passed the peak. Thereby, the peak of the power consumption of the Peltier elements belonging to the first group G1 and the power consumption of the Peltier elements belonging to the second group are temporally dispersed.
That is, the control microcomputer 8 adjusts the power feeding timing so that the peak power for feeding to the first group G1 and the peak power for feeding to the second group G2 do not overlap.

また、制御マイコン8は、PCR等の熱サイクル反応のためのプロトコルを記憶可能であり、外部からの入力や設定に基づいて生成されたプロトコルに基づいて動作する。PCR等の熱サイクル反応のためのプロトコルとは、例えば、加熱時間、加熱速度、冷却時間、及び冷却速度等である。   Further, the control microcomputer 8 can store a protocol for a thermal cycle reaction such as PCR, and operates based on a protocol generated based on an external input or setting. Examples of the protocol for the thermal cycle reaction such as PCR include a heating time, a heating rate, a cooling time, and a cooling rate.

次に、本実施形態の温度調整装置1の作用について説明する。図4は、温度調整装置1の使用時における第一グループG1と第二グループG2との各々について、時間と消費電力との関係を重ねて示したグラフである。なお、図4において横軸は時間を示している。また、図4において縦軸は消費電力の大きさを模式的に示しており、消費電力のピークを1とした相対値である。図5は、温度調整装置1を使用し、第一グループG1と第二グループG2とを同時に駆動させた場合において、時間と消費電力との関係を重ねて示したグラフである。なお、図5において横軸は時間を示している。また、図5において縦軸は消費電力の大きさを模式的に示しており、消費電力のピークを1とした相対値である。   Next, the operation of the temperature adjustment device 1 of the present embodiment will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between time and power consumption for each of the first group G1 and the second group G2 when the temperature control apparatus 1 is used. In FIG. 4, the horizontal axis represents time. In FIG. 4, the vertical axis schematically shows the magnitude of power consumption, and is a relative value where the peak of power consumption is 1. FIG. 5 is a graph showing the relationship between time and power consumption when the temperature control device 1 is used and the first group G1 and the second group G2 are driven simultaneously. In FIG. 5, the horizontal axis represents time. Further, in FIG. 5, the vertical axis schematically shows the magnitude of power consumption, and is a relative value where the peak of power consumption is 1.

温度調整装置1は、例えば、PCR反応のように、急激に温度を上下させる熱サイクル反応を行なう場合に使用される。一例を挙げると、PCRに必要な試薬及び被検体(以下、「試薬類」と称する。)を反応槽10に収容して反応部2に設置し、反応部2に設置された試薬類に対して加熱や冷却を行なう。   The temperature adjusting device 1 is used when performing a heat cycle reaction that rapidly raises or lowers the temperature, such as a PCR reaction. For example, a reagent necessary for PCR and an analyte (hereinafter referred to as “reagents”) are accommodated in the reaction vessel 10 and installed in the reaction unit 2, with respect to the reagents installed in the reaction unit 2. Heating and cooling.

例えば、ユーザは、PCR反応をするために、給電部6に対してプロトコルを入力する。例えば、プロトコルは、パソコンにユーザが入力したプロトコルを給電部6に転送したり、規定のプロファイルを呼び出して給電部6に設定したりすることにより、給電部6における動作を規定するプロトコルとして給電部6に認識される。   For example, the user inputs a protocol to the power supply unit 6 in order to perform a PCR reaction. For example, the protocol is such that the protocol input by the user to the personal computer is transferred to the power supply unit 6 or a specified profile is called and set in the power supply unit 6 to define the operation of the power supply unit 6. 6 is recognized.

一例を挙げると、例えば、PCRでは、95℃30秒、68℃30秒という組みを25回繰り返すようにプロトコルを設定してよい。   For example, in PCR, for example, the protocol may be set so that a combination of 95 ° C. for 30 seconds and 68 ° C. for 30 seconds is repeated 25 times.

これにより、第一コントローラ7A及び第二コントローラ7Bにおける制御目標が決定される。なお、熱輸送素子4を制御するためには、例えば一般的なPIDを用いてよい。   Thereby, control targets in the first controller 7A and the second controller 7B are determined. In order to control the heat transport element 4, for example, a general PID may be used.

温度調整装置1において消費電力が最も高くなるのは、全工程のうち、PCRの熱サイクル工程(温度の上下を繰り返す工程)である。例えば、PCR工程においては、熱輸送素子4を用いた加熱・吸熱をするために消費電力が数百ワットに達する場合があり、温度調整装置1における消費電量の最大値が1500W程度に設定される場合がある。   The highest power consumption in the temperature adjusting device 1 is the PCR thermal cycle step (step in which the temperature is increased and decreased) among all the steps. For example, in the PCR process, power consumption may reach several hundred watts for heating and heat absorption using the heat transport element 4, and the maximum value of power consumption in the temperature control device 1 is set to about 1500 W. There is a case.

なお、熱輸送素子4としてペルチェ素子が使用されている場合、給電されたペルチェ素子自身の発熱により消費される電力が必要であるので、ヒートスプレッダ3を冷却する工程では、ヒートスプレッダ3を加熱する工程よりも多くの電力を要する場合がある。   When a Peltier element is used as the heat transport element 4, electric power consumed by the heat generated by the supplied Peltier element is necessary. Therefore, in the process of cooling the heat spreader 3, the process of heating the heat spreader 3 is performed. May require a lot of power.

図4に示すように、本実施形態では、8つの熱輸送素子4が第一グループG1と第二グループG2とに分けられており、第一グループG1に含まれる熱輸送素子4への供給電力のピークと、第二グループG2に含まれる熱輸送素子4への供給電力のピークは互いに異なるタイミングで生じる。このため、8つの熱輸送素子4に対して同時に電力を供給した場合(図5参照)と比較して、供給電力のピークが低い。なお、第一グループG1及び第二グループG2ともに、消費電力がピークに達した後消費電力が低下しているが、この領域においても第一グループG1及び第二グループG2ともに熱輸送をしている。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, the eight heat transport elements 4 are divided into the first group G1 and the second group G2, and the power supplied to the heat transport elements 4 included in the first group G1. And a peak of power supplied to the heat transport element 4 included in the second group G2 occur at different timings. For this reason, compared with the case where electric power is simultaneously supplied to the eight heat transport elements 4 (see FIG. 5), the peak of the supplied electric power is low. Note that the power consumption of both the first group G1 and the second group G2 decreases after the power consumption reaches its peak, but both the first group G1 and the second group G2 are also transporting heat in this region. .

例えば、本実施形態では、8つの熱輸送素子4を全て同時に動作させて上述のプロトコルを実行するとピーク電力は8つの熱輸送素子4のピーク電力の和となり、相対値として2となるが、第一グループG1と第二グループG2とに分けて動作させると、温度調整装置1全体としてのピーク電力は1.3を超えない。これは、第一グループG1と第二グループG2との各々の消費電力がピークとなるタイミングが分散されていることによる。   For example, in the present embodiment, when all the eight heat transport elements 4 are operated simultaneously and the above protocol is executed, the peak power becomes the sum of the peak powers of the eight heat transport elements 4 and becomes 2 as a relative value. When the operation is divided into one group G1 and the second group G2, the peak power of the temperature adjusting device 1 as a whole does not exceed 1.3. This is because the timing at which the power consumption of each of the first group G1 and the second group G2 peaks is distributed.

また、PCRでは、温度上昇速度や温度下降速度が高い方が感度の高い反応ができる。本実施形態では、第一グループG1に対する給電が開始された後第二グループG2に対して給電するまでのタイムラグが設定されており、温度上昇速度や温度下降速度が高められている。
例えば、熱輸送素子4にペルチェ素子が採用されている場合、ペルチェ素子に供給することができる電力の上限に近い電力を長時間かけると、ペルチェ素子による温度上昇速度や温度下降速度が鈍ってくる。
この点に対応して、第一グループG1に対する給電が開始された後第二グループG2に対して給電するまでのタイムラグの設定方法の一例としては、たとえば、第一グループG1に含まれる熱輸送素子4において温度上昇速度や温度下降速度が鈍る前に第一グループG1への供給電力を低下させ、その直後に第二グループG2へ電力を供給する。これにより、第一グループG1と第二グループG2とを同時に駆動させた場合と略同様の温度変化が得られるとともに、温度調整装置1全体としてのピーク電力は、第一グループG1におけるピーク電力と第二グループG2におけるピーク電力との単純和よりも低い。
In PCR, a reaction with higher sensitivity can be performed when the temperature increasing rate or the temperature decreasing rate is higher. In the present embodiment, a time lag from when power supply to the first group G1 is started until power is supplied to the second group G2 is set, and the temperature increase rate and temperature decrease rate are increased.
For example, when a Peltier element is employed for the heat transport element 4, if a power close to the upper limit of the power that can be supplied to the Peltier element is applied for a long time, the temperature increase rate and temperature decrease rate due to the Peltier element become dull. .
Corresponding to this point, as an example of a method of setting a time lag until power is supplied to the second group G2 after power supply to the first group G1 is started, for example, a heat transport element included in the first group G1 In step 4, the power supplied to the first group G1 is reduced before the temperature rising speed and the temperature falling speed are slowed down, and immediately thereafter, the power is supplied to the second group G2. Thereby, substantially the same temperature change as when the first group G1 and the second group G2 are driven simultaneously is obtained, and the peak power of the entire temperature adjusting device 1 is the same as the peak power in the first group G1. It is lower than the simple sum with the peak power in the two groups G2.

以上説明したように、本実施形態の温度調整装置1によれば、2つのグループに分けられた熱輸送素子4を同時に用いた場合と略同様の急激な温度制御を可能としつつ、装置全体としてのピーク電力を低く抑えることができ、消費電力が改善される。   As described above, according to the temperature control device 1 of the present embodiment, the temperature control device 1 according to the present embodiment can perform the same rapid temperature control as when the heat transport elements 4 divided into two groups are used at the same time. The peak power can be kept low, and the power consumption is improved.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態で説明した熱輸送素子に加えて、反応槽を間に挟んで前記熱輸送素子と反対側に他の熱輸送素子をさらに備え、これらの熱輸送素子によって反応槽を挟んでもよい。
また、熱輸送素子は8つのペルチェ素子には限られず、2つ以上のペルチェ素子であればよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, in addition to the heat transport element described in the above-described embodiment, another heat transport element is further provided on the opposite side of the heat transport element with the reaction tank interposed therebetween, and the reaction tank is sandwiched by these heat transport elements. But you can.
Further, the heat transport element is not limited to eight Peltier elements, and may be two or more Peltier elements.

1 温度調整装置
2 反応部
3 ヒートスプレッダ
4 熱輸送素子
5 ヒートシンク
6 給電部
7A 第一コントローラ
7B 第二コントローラ
8 制御マイコン(タイミング調整部)
10 反応槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature adjustment apparatus 2 Reaction part 3 Heat spreader 4 Heat transport element 5 Heat sink 6 Power supply part 7A 1st controller 7B 2nd controller 8 Control microcomputer (timing adjustment part)
10 Reaction tank

Claims (2)

PCR反応を行なう反応槽が設置される反応部と、
前記反応部が取り付けられるヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダに設けられ電力の供給を受けて前記ヒートスプレッダを加熱・吸熱可能な複数の熱輸送素子と、
前記複数の熱輸送素子に対して電力を供給する給電部と、
を有し、
前記複数の熱輸送素子は、
前記給電部から電力の供給を受ける少なくとも1つの前記熱輸送素子を有する第一グループと、
前記第一グループに含まれる前記熱輸送素子とは異なる少なくとも1つの前記熱輸送素子を有する第二グループと、
を有し、
前記給電部は、前記第一グループに対する給電のピーク電力と前記第二グループに対する給電のピーク電力とが重ならないように給電タイミングを調整するタイミング調整部を有する
ことを特徴とする温度制御装置。
A reaction section in which a reaction vessel for performing a PCR reaction is installed;
A heat spreader to which the reaction part is attached;
A plurality of heat transport elements that are provided in the heat spreader and receive heat supply to heat and absorb the heat spreader;
A power feeding section for supplying power to the plurality of heat transport elements;
Have
The plurality of heat transport elements are:
A first group having at least one heat transport element that receives power from the power supply;
A second group having at least one heat transport element different from the heat transport elements included in the first group;
Have
The temperature control device, wherein the power supply unit includes a timing adjustment unit that adjusts a power supply timing so that a peak power supplied to the first group does not overlap a peak power supplied to the second group.
請求項1に記載の温度調整装置であって、
前記第一グループは、前記熱輸送素子が2以上直列に接続されており、
前記第二グループは、前記熱輸送素子が2以上直列に接続されている
ことを特徴とする温度調整装置。
The temperature control device according to claim 1,
In the first group, two or more heat transport elements are connected in series,
In the second group, two or more heat transport elements are connected in series.
JP2012204702A 2012-09-18 2012-09-18 Temperature control device Expired - Fee Related JP6107016B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012204702A JP6107016B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Temperature control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012204702A JP6107016B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Temperature control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014057541A true JP2014057541A (en) 2014-04-03
JP6107016B2 JP6107016B2 (en) 2017-04-05

Family

ID=50614655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012204702A Expired - Fee Related JP6107016B2 (en) 2012-09-18 2012-09-18 Temperature control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6107016B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015216850A (en) * 2014-05-14 2015-12-07 凸版印刷株式会社 Temperature control device and method
CN112198202A (en) * 2020-10-10 2021-01-08 杭州绿洁环境科技股份有限公司 Electrochemical electrolytic cell

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008117209A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with integrated circuit
JP2010051265A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Thermogen Kk Apparatus for thermal cycling treatment
US20100086991A1 (en) * 2007-03-23 2010-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with reduced peak power consumption

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008117209A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with integrated circuit
US20100086991A1 (en) * 2007-03-23 2010-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated microfluidic device with reduced peak power consumption
JP2010051265A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Thermogen Kk Apparatus for thermal cycling treatment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015216850A (en) * 2014-05-14 2015-12-07 凸版印刷株式会社 Temperature control device and method
CN112198202A (en) * 2020-10-10 2021-01-08 杭州绿洁环境科技股份有限公司 Electrochemical electrolytic cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP6107016B2 (en) 2017-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113275057B (en) Thermal control device and method of use thereof
JP5743891B2 (en) Thermocycle device
US20080271463A1 (en) Heat pipe measuring system
US8795592B2 (en) Sample thermal cycling
JP6107016B2 (en) Temperature control device
CN110724631A (en) Heating control device of nucleic acid amplification instrument
CN107430985B (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP5470655B2 (en) Temperature control device and power supply device for temperature element
JP2007280121A (en) Temperature control system, and temperature controller applied to temperature control system
JP2007198718A (en) Temperature control method
JP5853550B2 (en) Temperature control apparatus and temperature control method
JP4967781B2 (en) Temperature control apparatus and temperature control method
US9399219B2 (en) Thermal Array
CN210826139U (en) Auxiliary control device for porous module
JP5822448B2 (en) Temperature control device and temperature element
JP4482684B2 (en) Microfluidic device temperature controller
JP2013198409A (en) Device and method for controlling temperature
KR101882239B1 (en) Pcr module capable of multi-temperature setting, pcr system including the same, and pcr testing method
WO2016117334A1 (en) Temperature control device and temperature control method
JP2014052127A (en) Peltier cooling device, and its cooling method
JP2015064842A (en) Temperature control device, and temperature control method
JP5820459B2 (en) Thermocycle device
KR20130128724A (en) Apparatus for polymerase chain reaction thermocycler
JP2007079893A (en) Temperature controller
CN112251348A (en) PCR circulating temperature partition control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150820

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160520

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20161214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6107016

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees