JP4626891B2

JP4626891B2 - Temperature control device

Info

Publication number: JP4626891B2
Application number: JP2007017540A
Authority: JP
Inventors: 勝彦尾上
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008185389A

Description

本発明は、温度制御装置に関し、特に板状のマイクロチップに設けられている被温度調節部の温度を制御する温度制御装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device, and more particularly to a temperature control device that controls the temperature of a temperature-adjusted portion provided in a plate-like microchip.

薄い板状のチップ上に微細な流路または槽領域などが形成されたマイクロチップが公知である。マイクロチップの流路あるいは槽領域では、例えば試料の分離、合成あるいは観察、または細胞や細菌の培養などが行われる。このようなマイクロチップとして、近年では、円盤状のマイクロチップも提案されている（特許文献１参照）。 A microchip in which a fine channel or a tank region is formed on a thin plate-shaped chip is known. In the flow path or tank region of the microchip, for example, sample separation, synthesis or observation, or cell or bacterial culture is performed. In recent years, a disk-shaped microchip has been proposed as such a microchip (see Patent Document 1).

特許文献１に開示されているマイクロチップは、透明な樹脂やガラスなどにより形成されている。そのため、試料の分離や合成だけでなく、分離や合成された試料のマイクロチップを通した観察が可能となる。
しかしながら、特許文献１に開示されているマイクロチップは、温度の制御については何ら考慮されていない。マイクロチップの流路や槽領域において試料の分離や合成、または細胞や細菌の培養などを行う場合、流路または槽領域などに設定された被温度調節部ごとに異なる温度で高精度かつ局所的に温度を制御する必要がある。特許文献１に開示されているマイクロチップの場合、全体を所定の温度に制御することは可能であるものの、局所的な温度制御は困難である。 The microchip disclosed in Patent Document 1 is formed of a transparent resin or glass. Therefore, not only the separation and synthesis of the sample but also the observation through the microchip of the separated and synthesized sample becomes possible.
However, the microchip disclosed in Patent Document 1 does not consider any temperature control. When separating or synthesizing samples or culturing cells or bacteria in the flow path or tank area of the microchip, high accuracy and locality at different temperatures depending on the temperature control part set in the flow path or the tank area. It is necessary to control the temperature. In the case of the microchip disclosed in Patent Document 1, although it is possible to control the whole to a predetermined temperature, local temperature control is difficult.

特開２００５−１４７９４９号公報JP 2005-147949 A

そこで、本発明の目的は、板状のマイクロチップに設けられた被温度調節部の温度を局所的に制御する温度制御装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a temperature control device that locally controls the temperature of the temperature-adjusted portion provided on the plate-like microchip.

（１）本発明の温度制御装置は、被温度調節部が設けられている板状のマイクロチップの前記被温度調節部の温度を制御する温度制御装置であって、前記被温度調節部に接触可能な温度調節部が周方向へ複数設けられているステージと、前記マイクロチップとともに軸方向へ往復移動および周方向へ回転可能に設けられる軸部材を有し、当該軸部材を周方向へ回転駆動することにより前記マイクロチップを前記ステージと平行に前記軸部材の周方向へ回転駆動する回転駆動部と、を備える。
ステージには、温度調節部が設けられている。そのため、回転駆動部によってマイクロチップをステージと平行に周方向へ回転することにより、マイクロチップの被温度調節部はステージに設けられた温度調節部に接触可能である。例えばステージに設定温度の異なる温度調節部が設けられている場合、マイクロチップを回転させ被温度調節部に接する温度調節部を変更することにより、被温度調節部は迅速かつ局所的に温度調節部の温度に制御される。したがって、マイクロチップに設けられた被温度調節部の温度を局所的に制御することができる。
また、本発明の温度制御装置は、前記軸部材を軸方向へ往復駆動することにより前記マイクロチップを前記軸部材の軸方向へ往復駆動する軸方向駆動部をさらに備える。
これにより、マイクロチップは、回転駆動されるだけでなく、ステージの軸方向へも駆動される。そのため、マイクロチップは、必要に応じてステージの温度調節部から離れたり、温度調節部に接したりする。したがって、回転駆動部によるマイクロチップの周方向への回転移動を円滑にすることができる。
さらに、本発明の温度制御装置では、前記回転駆動部が前記マイクロチップを回転駆動するとき、前記軸方向駆動部が前記軸部材を軸方向へ移動するよう駆動することにより前記マイクロチップは前記温度調節部から離れる。
これにより、マイクロチップが周方向へ回転移動するとき、マイクロチップと温度調節部との接触が低減される。そのため、マイクロチップは円滑に回転される。したがって、マイクロチップの被温度調節部は迅速に他の温度調節部に移動することができる。 (1) The temperature control device of the present invention is a temperature control device that controls the temperature of the temperature controlled portion of the plate-like microchip provided with the temperature controlled portion, and contacts the temperature controlled portion. A stage having a plurality of possible temperature control portions in the circumferential direction, and a shaft member that can be reciprocated in the axial direction and rotatable in the circumferential direction together with the microchip, and the shaft member is driven to rotate in the circumferential direction By doing so, a rotation driving unit that rotates the microchip in the circumferential direction of the shaft member in parallel with the stage is provided.
A temperature control unit is provided on the stage. Therefore, by rotating the microchip in the circumferential direction in parallel with the stage by the rotation drive unit, the temperature-adjusted unit of the microchip can contact the temperature adjusting unit provided on the stage. For example, if the stage is provided with temperature control units with different set temperatures, the temperature control unit can be quickly and locally controlled by rotating the microchip and changing the temperature control unit in contact with the temperature control unit. The temperature is controlled. Therefore, it is possible to locally control the temperature of the temperature adjusted portion provided in the microchip.
In addition, the temperature control apparatus of the present invention further includes an axial direction drive unit that reciprocally drives the microchip in the axial direction of the shaft member by reciprocatingly driving the shaft member in the axial direction.
As a result, the microchip is not only rotationally driven but also driven in the axial direction of the stage. Therefore, the microchip moves away from the temperature control unit of the stage or comes into contact with the temperature control unit as necessary. Therefore, the rotational movement of the microchip in the circumferential direction by the rotation driving unit can be made smooth.
Furthermore, in the temperature control device of the present invention, when the rotational drive unit rotationally drives the microchip, the axial drive unit drives the shaft member to move in the axial direction so that the microchip has the temperature. Move away from the adjuster.
Thereby, when the microchip rotates and moves in the circumferential direction, the contact between the microchip and the temperature adjusting unit is reduced. Therefore, the microchip is smoothly rotated. Therefore, the temperature control unit of the microchip can be quickly moved to another temperature control unit.

（２）本発明の温度制御装置では、前記軸方向駆動部は前記回転駆動部であり、前記軸部材は前記マイクロチップの中心を貫き軸方向へ往復移動および周方向へ回転する。
これにより、マイクロチップの中心を貫く軸部材が回転するとマイクロチップは周方向へ回転し、軸部材が軸方向へ移動するとステージとマイクロチップとの間の距離が変化する。そのため、軸方向駆動部は回転駆動部として、マイクロチップを回転駆動しつつ、往復駆動する。したがって、簡単な構造でマイクロチップを周方向へ回転駆動し、軸方向へ往復駆動することができる。 (2) In the temperature control device of the present invention, the axial drive unit is the rotational drive unit, and the shaft member passes through the center of the microchip and reciprocates in the axial direction and rotates in the circumferential direction .
Thus, when the shaft member passing through the center of the microchip rotates, the microchip rotates in the circumferential direction, and when the shaft member moves in the axial direction, the distance between the stage and the microchip changes. For this reason, the axial direction drive unit serves as a rotation drive unit and reciprocates while rotating the microchip. Therefore, the microchip can be rotationally driven in the circumferential direction with a simple structure, and can be reciprocated in the axial direction.

（３）本発明の温度制御装置では、前記軸方向駆動部は、前記マイクロチップを前記ステージ側へ押し付ける蓋部材を有する。
蓋部材によってマイクロチップをステージ側へ押し付けることにより、マイクロチップと温度調節部とを確実に接触させることができる。 ( 3 ) In the temperature control device of the present invention, the axial direction drive unit has a lid member that presses the microchip toward the stage.
By pressing the microchip toward the stage side with the lid member, the microchip and the temperature adjusting unit can be reliably brought into contact with each other.

（４）本発明の温度制御装置は、前記ステージの周方向において前記温度調節部の間または前記マイクロチップを挟んで前記ステージに対向する蓋部材に設けられている光分析部をさらに備える。
これにより、マイクロチップの被温度調節部は、温度調節部による温度の制御だけでなく、光分析部により分析される。光分析部は、例えば可視光、紫外線や赤外線などの照射部および被温度調節部を透過または反射した光を取得する取得部などを有している。したがって、マイクロチップの被温度調節部では、局所的に制御された温度により例えば試料の分離や合成または細胞や細菌の培養を行うことができるだけでなく、それらを容易に観察することができる。 ( 4 ) The temperature control apparatus of the present invention further includes an optical analysis unit provided on a lid member facing the stage between the temperature adjustment units or across the microchip in the circumferential direction of the stage.
As a result, the temperature adjustment unit of the microchip is analyzed not only by the temperature control by the temperature adjustment unit but also by the optical analysis unit. The optical analysis unit includes, for example, an acquisition unit that acquires light transmitted through or reflected by an irradiation unit such as visible light, ultraviolet light, and infrared light, and a temperature adjustment unit. Therefore, in the temperature controlled portion of the microchip, not only can the sample be separated and synthesized or the cells and bacteria can be cultured at a locally controlled temperature, but they can be easily observed.

（５）本発明の温度制御装置では、前記温度調節部は、設定温度が異なる。
これにより、マイクロチップの被温度調節部は、回転駆動部によって回転し、温度調節部に接することにより、それぞれ設定された温度に制御される。マイクロチップを回転させて被温度調節部を設定温度の異なる温度調節部へ移動させることにより、被温度調節部は迅速に接する温度調節部の温度に制御される。したがって、被温度調節部の温度を迅速かつ局所的に制御することができる。なお、複数の温度調節部は、すべてがそれぞれ異なる温度に設定されてもよく、複数のうちの一部が同一の温度に設定されてもよい。 (5) In the temperature control device of the present invention, the temperature adjusting unit has different set temperatures .
Thereby, the temperature controlled part of the microchip is controlled by the set temperature by rotating by the rotation driving part and contacting the temperature adjusting part. By rotating the microchip and moving the temperature adjusting unit to a temperature adjusting unit having a different set temperature, the temperature adjusting unit is quickly controlled to the temperature of the temperature adjusting unit that comes into contact therewith. Therefore, the temperature of the temperature adjusted portion can be quickly and locally controlled. Note that all of the plurality of temperature control units may be set to different temperatures, or some of the plurality of temperature control units may be set to the same temperature.

（６）本発明の温度制御装置では、前記マイクロチップは、円盤状に形成されている。
（７）本発明の温度制御装置では、前記マイクロチップの前記被温度調節部を挟んで前記温度調節部と対向する位置に設けられる第２温度調節部をさらに備える。そして、前記マイクロチップの前記被温度調節部は、前記温度調節部および前記第２温度調節部によって両面から温度が制御される。 ( 6 ) In the temperature control device of the present invention, the microchip is formed in a disk shape.
(7) The temperature control device of the present invention further includes a second temperature adjustment unit provided at a position facing the temperature adjustment unit with the temperature adjustment unit of the microchip interposed therebetween. The temperature adjustment unit of the microchip is controlled from both sides by the temperature adjustment unit and the second temperature adjustment unit.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置を図１および図２に示す。図１および図２は、本発明の第１実施形態による温度制御装置を示す概略図である。
図１および図２に示すように、第１実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置１０は、マイクロチップ１１が搭載される。温度制御装置１０は、ステージ１２、温度調節部２０、回転駆動部３０および蓋部材４０を備えている。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(First embodiment)
A temperature control device for a microchip according to a first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2 are schematic views showing a temperature control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the microchip temperature control device 10 according to the first embodiment includes a microchip 11 mounted thereon. The temperature control device 10 includes a stage 12, a temperature adjustment unit 20, a rotation drive unit 30, and a lid member 40.

マイクロチップ１１は、例えばガラス、シリコン、セラミックス、金属、プラスチック、シリコンゴムなどのゴム、あるいはこれらの複合材料などによって略円盤状に形成されている。なお、マイクロチップ１１は、単一の部材に限らず、例えば基板およびカバーなどの二つ以上の部材から形成してもよい。マイクロチップ１１は、例えばエッチング加工などにより、流路および槽領域が形成されている。第１実施形態の場合、マイクロチップ１１は図３に示すように四つの槽領域１１１を有している。マイクロチップ１１は、各槽領域１１１に接続する流路１１２を有している。各流路１１２の槽領域１１１とは反対側の端部は、注入部１１３を形成している。例えばマイクロチップ１１を用いて化学反応、試料の分離あるいは細胞の培養などを行う場合、注入部１１３は封止してもよい。マイクロチップ１１の槽領域１１１は、周方向へ９０°間隔で四箇所設けられている。マイクロチップ１１の槽領域１１１は、特許請求の範囲の被温度調節部を構成している。マイクロチップ１１は、中央部に板厚方向に貫く孔部１１４を有している。 The microchip 11 is formed in a substantially disk shape by using rubber such as glass, silicon, ceramics, metal, plastic, silicon rubber, or a composite material thereof. The microchip 11 is not limited to a single member, and may be formed of two or more members such as a substrate and a cover. The microchip 11 has a channel and a tank region formed by, for example, etching. In the case of the first embodiment, the microchip 11 has four tank regions 111 as shown in FIG. The microchip 11 has a flow path 112 connected to each tank region 111. An end portion of each flow path 112 opposite to the tank region 111 forms an injection portion 113. For example, when a chemical reaction, sample separation, or cell culture is performed using the microchip 11, the injection unit 113 may be sealed. Four tank regions 111 of the microchip 11 are provided at 90 ° intervals in the circumferential direction. The tank region 111 of the microchip 11 constitutes a temperature adjusted portion of the claims. The microchip 11 has a hole 114 penetrating in the thickness direction at the center.

ステージ１２は、例えば銅、アルミニウムまたは各種の合金など、熱伝導体により形成されている。ステージ１２は、図１および図２に示すように温度調節部２０からの排熱を放熱するヒートシンクを構成している。そのため、ステージ１２は、マイクロチップ１１とは反対側の端部にフィン１３を有している。また、ステージ１２には、例えば図示しないファンなどから送風してもよい。これにより、ステージ１２の放熱は促進される。 The stage 12 is formed of a heat conductor such as copper, aluminum, or various alloys. As shown in FIGS. 1 and 2, the stage 12 constitutes a heat sink that dissipates the exhaust heat from the temperature adjustment unit 20. For this reason, the stage 12 has fins 13 at the end opposite to the microchip 11. The stage 12 may be blown from a fan (not shown), for example. Thereby, the heat dissipation of the stage 12 is promoted.

温度調節部２０は、ペルチェ素子部２１および伝熱部２２を有している。ペルチェ素子部２１は、ステージ１２のマイクロチップ１１側の端面１４に搭載されている。略円柱状のステージ１２のマイクロチップ１１側の端面１４は円形状である。温度調節部２０は、ステージ１２の端面１４において周方向へ複数設けられている。第１実施形態の場合、温度調節部２０は、図４に示すようにステージ１２の周方向へ９０°間隔で四箇所設けられている。これにより、温度調節部２０は、マイクロチップ１１の被温度調節部である槽領域１１１に対応して設けられる。温度調節部２０は、それぞれ任意の設定温度に制御されている。温度調節部２０の設定温度は、それぞれ異なっていてもよく、すべてが同一、あるいは一部が同一であってもよい。 The temperature adjustment unit 20 includes a Peltier element unit 21 and a heat transfer unit 22. The Peltier element portion 21 is mounted on the end surface 14 of the stage 12 on the microchip 11 side. The end surface 14 on the microchip 11 side of the substantially cylindrical stage 12 is circular. A plurality of temperature adjusting units 20 are provided in the circumferential direction on the end surface 14 of the stage 12. In the case of the first embodiment, as shown in FIG. 4, the temperature adjusting unit 20 is provided at four locations at 90 ° intervals in the circumferential direction of the stage 12. Thereby, the temperature control part 20 is provided corresponding to the tank area | region 111 which is a temperature-controlled part of the microchip 11. FIG. Each of the temperature adjusting units 20 is controlled to an arbitrary set temperature. The set temperatures of the temperature control unit 20 may be different from each other, all may be the same, or some of them may be the same.

伝熱部２２は、例えば銅、アルミニウムまたは各種の金属など、熱伝導体により形成されている。伝熱部２２は、金属に限らず例えば熱伝導性を有するセラミックや樹脂などで形成してもよい。伝熱部２２は、図示しない温度検出部が設けられている。温度検出部は、例えばサーミスタなどを有しており、伝熱部２２の温度を検出する。温度検出部は、検出した伝熱部２２の温度を電気信号として図示しない制御部に出力する。 The heat transfer unit 22 is formed of a heat conductor such as copper, aluminum, or various metals. The heat transfer unit 22 is not limited to metal, and may be formed of, for example, ceramic or resin having thermal conductivity. The heat transfer unit 22 is provided with a temperature detection unit (not shown). The temperature detection unit includes, for example, a thermistor and detects the temperature of the heat transfer unit 22. The temperature detection unit outputs the detected temperature of the heat transfer unit 22 to the control unit (not shown) as an electrical signal.

伝熱部２２は、ペルチェ素子部２１のステージ１２とは反対側の面に接している。伝熱部２２とペルチェ素子部２１、およびペルチェ素子部２１とステージ１２とは、例えば接着剤などにより接着されている。ペルチェ素子部２１は、通電することにより一方の面が発熱し、他方の面が吸熱するペルチェ素子を有している。ペルチェ素子は、供給される電流の向きによって一方の端面から熱を吸収し、他方の端面に排熱する。これにより、ペルチェ素子に供給する電流の向きおよび大きさを制御することにより、伝熱部２２は加熱または冷却され、伝熱部２２は所定の温度に制御される。伝熱部２２の温度は、図示しない制御部によって制御される。制御部は、図示しない温度検出部で検出した伝熱部２２の温度に基づいて、ペルチェ素子部２１に供給する電流の向きおよび大きさ、または電流の供給の断続を制御する。 The heat transfer part 22 is in contact with the surface of the Peltier element part 21 opposite to the stage 12. The heat transfer part 22 and the Peltier element part 21, and the Peltier element part 21 and the stage 12 are bonded by, for example, an adhesive. The Peltier element unit 21 includes a Peltier element that generates heat on one side and absorbs heat on the other side when energized. The Peltier element absorbs heat from one end face depending on the direction of the supplied current, and exhausts heat to the other end face. Thus, by controlling the direction and magnitude of the current supplied to the Peltier element, the heat transfer unit 22 is heated or cooled, and the heat transfer unit 22 is controlled to a predetermined temperature. The temperature of the heat transfer unit 22 is controlled by a control unit (not shown). The control unit controls the direction and magnitude of the current supplied to the Peltier element unit 21 or the intermittent supply of current based on the temperature of the heat transfer unit 22 detected by a temperature detection unit (not shown).

なお、第１実施形態では、伝熱部２２とペルチェ素子部２１、およびペルチェ素子部２１とステージ１２とは接着剤により接着する例について説明した。接着剤は、例えばエポキシ樹脂などの熱伝導性の高い接着剤、シリコーン変性ポリマーなどの弾性接着剤、反応形アクリルなどの反応形樹脂系接着剤、α−シアノアクリレートなどの瞬間接着剤、ＳＢＳ、ＣＲ、ＮＢＲなどのゴム系溶剤形接着剤、またはＥＶＡ、オレフィン、合成ゴムなどのホットメルト系接着剤などを適用することができる。また、伝熱部２２とペルチェ素子部２１、およびペルチェ素子部２１とステージ１２とは、例えばはんだやろう材により接着してもよい。 In the first embodiment, the example in which the heat transfer unit 22 and the Peltier element unit 21 and the Peltier element unit 21 and the stage 12 are bonded with an adhesive has been described. The adhesive includes, for example, an adhesive having high thermal conductivity such as an epoxy resin, an elastic adhesive such as a silicone-modified polymer, a reactive resin adhesive such as reactive acrylic, an instantaneous adhesive such as α-cyanoacrylate, SBS, A rubber solvent adhesive such as CR or NBR, or a hot melt adhesive such as EVA, olefin, or synthetic rubber can be applied. Moreover, you may adhere | attach the heat-transfer part 22 and the Peltier element part 21, and the Peltier element part 21 and the stage 12 with a solder or a brazing material, for example.

また、第１実施形態では、温度調節部２０としてペルチェ素子部２１によって伝熱部２２の温度を制御する構成を例に説明している。しかし、温度調節部２０は、例えばヒータなどの発熱素子を有し、発熱素子によって伝熱部２２を加熱する構成としてもよい。
回転駆動部３０は、図１に示すようにモータ３１および回転軸部３２を有している。モータ３１は、回転軸部３２を周方向へ回転駆動する。回転軸部３２は、軸方向の一方の端部がモータ３１に接続されている。図示しない制御部を経由して電源からモータ３１へ電力を供給すると、モータ３１は周方向へ回転し、回転軸部３２を駆動する。図示しない制御部は、モータ３１へ電力を供給することにより、モータ３１および回転軸部３２の回転角度を制御する。回転軸部３２は、モータ３１とは反対の端部側にマイクロチップ１１が取り付けられる取付部３３を有している。マイクロチップ１１の孔部１１４を回転軸部３２に挿入して取付部３３に係止することにより、マイクロチップ１１は回転軸部３２に保持される。その結果、マイクロチップ１１は、モータ３１の回転によって回転軸部３２とともに回転する。回転軸部３２にマイクロチップ１１を取り付けたとき、ステージ１２の端面１４とマイクロチップ１１とは概ね平行となる。 Moreover, in 1st Embodiment, the structure which controls the temperature of the heat-transfer part 22 by the Peltier element part 21 as the temperature control part 20 is demonstrated to the example. However, the temperature adjustment unit 20 may include a heating element such as a heater, and the heat transfer unit 22 may be heated by the heating element.
The rotation drive unit 30 includes a motor 31 and a rotation shaft unit 32 as shown in FIG. The motor 31 rotates the rotary shaft portion 32 in the circumferential direction. One end of the rotating shaft 32 in the axial direction is connected to the motor 31. When power is supplied from the power source to the motor 31 via a control unit (not shown), the motor 31 rotates in the circumferential direction and drives the rotary shaft unit 32. A control unit (not shown) controls the rotation angles of the motor 31 and the rotating shaft unit 32 by supplying electric power to the motor 31. The rotating shaft part 32 has an attachment part 33 to which the microchip 11 is attached on the end part side opposite to the motor 31. By inserting the hole 114 of the microchip 11 into the rotary shaft portion 32 and locking it to the mounting portion 33, the microchip 11 is held by the rotary shaft portion 32. As a result, the microchip 11 rotates together with the rotating shaft portion 32 by the rotation of the motor 31. When the microchip 11 is attached to the rotating shaft portion 32, the end face 14 of the stage 12 and the microchip 11 are substantially parallel.

モータ３１は、ステージ１２の収容室１５に収容されている。モータ３１は、例えばコイルスプリングなどの弾性部材３４によってステージ１２に支持されている。弾性部材３４は、モータ３１をステージ１２に対し軸方向へ往復移動可能に支持している。これにより、モータ３１および回転軸部３２、ならびに回転軸部３２に支持されているマイクロチップ１１は、ステージ１２に対し軸方向へ相対移動可能である。 The motor 31 is accommodated in the accommodation chamber 15 of the stage 12. The motor 31 is supported on the stage 12 by an elastic member 34 such as a coil spring. The elastic member 34 supports the motor 31 so as to be capable of reciprocating in the axial direction with respect to the stage 12. As a result, the motor 31, the rotating shaft portion 32, and the microchip 11 supported by the rotating shaft portion 32 can move relative to the stage 12 in the axial direction.

マイクロチップ１１のステージ１２とは反対側には蓋部材４０が設けられている。蓋部材４０は、蓋駆動部４１によって回転軸部３２の軸方向へ往復駆動される。これにより、蓋部材４０は、図１および図２に示すように上下方向へ往復移動可能である。図２に示すように蓋部材４０が下方へ移動すると、蓋部材４０のステージ１２側の端部はマイクロチップ１１と接する。そのため、蓋部材４０は、マイクロチップ１１をステージ１２側へ押し付ける。モータ３１および回転軸部３２は、弾性部材３４によってステージ１２に対し相対移動可能である。その結果、マイクロチップ１１は回転軸部３２およびモータ３１とともにステージ１２側へ押し込まれ、マイクロチップ１１は温度調節部２０の伝熱部２２と接する。このとき、回転軸部３２に支持されているマイクロチップ１１は、弾性部材３４の押し付け力により、蓋部材４０側へ押し付けられる。第１実施形態における弾性部材３４および蓋部材４０は、特許請求の範囲の軸方向駆動部を構成している。 A lid member 40 is provided on the side of the microchip 11 opposite to the stage 12. The lid member 40 is driven to reciprocate in the axial direction of the rotary shaft portion 32 by the lid driving portion 41. Thereby, the cover member 40 can reciprocate in the up-down direction as shown in FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 2, when the lid member 40 moves downward, the end of the lid member 40 on the stage 12 side contacts the microchip 11. Therefore, the lid member 40 presses the microchip 11 toward the stage 12 side. The motor 31 and the rotating shaft 32 can be moved relative to the stage 12 by an elastic member 34. As a result, the microchip 11 is pushed into the stage 12 side together with the rotating shaft portion 32 and the motor 31, and the microchip 11 is in contact with the heat transfer portion 22 of the temperature adjusting portion 20. At this time, the microchip 11 supported by the rotating shaft portion 32 is pressed toward the lid member 40 by the pressing force of the elastic member 34. The elastic member 34 and the lid member 40 in the first embodiment constitute an axial direction drive unit of the claims.

一方、図１に示すように蓋部材４０が上方へ移動すると、蓋部材４０はマイクロチップ１１から離れる。そのため、マイクロチップ１１には蓋部材４０から力が加わらない。その結果、マイクロチップ１１は回転軸部３２およびモータ３１とともに弾性部材３４によって蓋部材４０側へ押し上げられ、マイクロチップ１１は伝熱部２２から離れる。
このように、蓋部材４０が回転軸部３２の軸方向へ移動することにより、マイクロチップ１１と温度調節部２０の伝熱部２２とは接触または離間する。 On the other hand, when the lid member 40 moves upward as shown in FIG. 1, the lid member 40 moves away from the microchip 11. Therefore, no force is applied to the microchip 11 from the lid member 40. As a result, the microchip 11 is pushed up to the lid member 40 side by the elastic member 34 together with the rotating shaft portion 32 and the motor 31, and the microchip 11 is separated from the heat transfer portion 22.
Thus, when the lid member 40 moves in the axial direction of the rotating shaft portion 32, the microchip 11 and the heat transfer portion 22 of the temperature adjusting portion 20 are brought into contact with or separated from each other.

次に、第１実施形態による温度制御装置１０を用いたマイクロチップ１１の温度制御について説明する。ここでは、一例としてマイクロチップ１１を用いて実験を行う場合について説明する。
マイクロチップ１１の槽領域１１１には、実験の対象となる試料が注入される。試料は、注入部１１３から槽領域１１１へ注入される。試料の注入は、温度制御装置１０からマイクロチップ１１を外した状態、または温度制御装置１０にマイクロチップ１１を搭載した状態のいずれでも行うことができる。このとき、槽領域１１１に試料が注入されたマイクロチップ１１は、図１に示すように温度制御装置１０の伝熱部２２から離れている。 Next, temperature control of the microchip 11 using the temperature control apparatus 10 according to the first embodiment will be described. Here, a case where an experiment is performed using the microchip 11 will be described as an example.
A sample to be experimented is injected into the tank region 111 of the microchip 11. The sample is injected into the tank region 111 from the injection unit 113. The sample can be injected either in a state where the microchip 11 is removed from the temperature control device 10 or in a state where the microchip 11 is mounted on the temperature control device 10. At this time, the microchip 11 in which the sample is injected into the tank region 111 is separated from the heat transfer unit 22 of the temperature control device 10 as shown in FIG.

実験が開始されると、蓋駆動部４１は蓋部材４０をマイクロチップ１１側へ駆動する。これにより、蓋部材４０はマイクロチップ１１に接し、マイクロチップ１１をステージ１２側へ押し付ける。そのため、マイクロチップ１１はステージ１２側へ移動し、マイクロチップ１１のステージ１２側の端面は伝熱部２２に接する。このとき、マイクロチップ１１は、周方向において槽領域１１１が温度調節部２０と対応する位置に合わせられている。そのため、マイクロチップ１１が蓋部材４０によってステージ１２側へ押し付けられることにより、槽領域１１１は伝熱部２２に接する。その結果、槽領域１１１の温度は、温度調節部２０の設定温度に制御される。 When the experiment is started, the lid driving unit 41 drives the lid member 40 to the microchip 11 side. Thereby, the cover member 40 contacts the microchip 11 and presses the microchip 11 toward the stage 12 side. Therefore, the microchip 11 moves to the stage 12 side, and the end surface of the microchip 11 on the stage 12 side is in contact with the heat transfer unit 22. At this time, the microchip 11 is aligned with a position in which the tank region 111 corresponds to the temperature adjusting unit 20 in the circumferential direction. Therefore, when the microchip 11 is pressed against the stage 12 side by the lid member 40, the tank region 111 is in contact with the heat transfer unit 22. As a result, the temperature of the tank region 111 is controlled to the set temperature of the temperature adjustment unit 20.

マイクロチップ１１の槽領域１１１の温度が所定の期間制御されると、その槽領域１１１の温度は変更される。このとき、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、周方向へ隣接または周方向で異なる位置にある温度調節部２０へ移動される。マイクロチップ１１の槽領域１１１を移動するとき、マイクロチップ１１は回転駆動部３０によって周方向へ回転される。例えば、マイクロチップ１１は、周方向へ９０°回転駆動される。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、異なる温度に制御されている隣接する温度調節部２０へ移動する。 When the temperature of the bath region 111 of the microchip 11 is controlled for a predetermined period, the temperature of the bath region 111 is changed. At this time, the tank area | region 111 of the microchip 11 is moved to the temperature control part 20 in the position which adjoins in the circumferential direction or is different in the circumferential direction. When moving the tank region 111 of the microchip 11, the microchip 11 is rotated in the circumferential direction by the rotation driving unit 30. For example, the microchip 11 is driven to rotate 90 ° in the circumferential direction. Thereby, the tank area | region 111 of the microchip 11 moves to the adjacent temperature control part 20 currently controlled by different temperature.

マイクロチップ１１を回転するとき、蓋駆動部４１は蓋部材４０をマイクロチップ１１から離間させる。すなわち、蓋駆動部４１は、蓋部材４０を図１に示すように上方へ移動させる。これにより、マイクロチップ１１は伝熱部２２から離れる。マイクロチップ１１が伝熱部２２から離れると、回転駆動部３０は回転軸部３２とともにマイクロチップ１１を回転させる。その結果、マイクロチップ１１の槽領域１１１は他の温度調節部２０へ移動する。そして、蓋駆動部４１は、蓋部材４０を再びマイクロチップ１１へ押し付ける。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、異なる温度に制御されている伝熱部２２に接し、温度制御が行われる。 When the microchip 11 is rotated, the lid driving unit 41 separates the lid member 40 from the microchip 11. That is, the lid driving unit 41 moves the lid member 40 upward as shown in FIG. As a result, the microchip 11 is separated from the heat transfer unit 22. When the microchip 11 is separated from the heat transfer unit 22, the rotation driving unit 30 rotates the microchip 11 together with the rotation shaft unit 32. As a result, the bath region 111 of the microchip 11 moves to another temperature control unit 20. Then, the lid driving unit 41 presses the lid member 40 against the microchip 11 again. Thereby, the tank area | region 111 of the microchip 11 touches the heat-transfer part 22 currently controlled by different temperature, and temperature control is performed.

以上説明したように、第１実施形態では、マイクロチップ１１はステージ１２と平行に周方向へ回転される。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１に接する温度調節部２０は変更される。蓋部材４０でマイクロチップ１１をステージ１２側へ押し込むことにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は温度調節部２０の伝熱部２２に接する。そのため、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、局所的に伝熱部２２によって温度が制御される。また、温度調節部２０を予め所定の温度に制御することにより、マイクロチップ１１が回転しマイクロチップ１１と伝熱部２２とが接触すると、槽領域１１１は設定された温度調節部２０の温度に迅速に制御される。したがって、槽領域１１１の温度を迅速、局所的かつ精密に制御することができる。 As described above, in the first embodiment, the microchip 11 is rotated in the circumferential direction in parallel with the stage 12. Thereby, the temperature control part 20 which touches the tank area | region 111 of the microchip 11 is changed. By pushing the microchip 11 toward the stage 12 with the lid member 40, the bath region 111 of the microchip 11 comes into contact with the heat transfer unit 22 of the temperature control unit 20. Therefore, the temperature of the bath region 111 of the microchip 11 is locally controlled by the heat transfer unit 22. Further, by controlling the temperature adjusting unit 20 to a predetermined temperature in advance, when the microchip 11 rotates and the microchip 11 and the heat transfer unit 22 come into contact with each other, the bath region 111 is set to the set temperature adjusting unit 20 temperature. Controlled quickly. Therefore, the temperature of the tank region 111 can be controlled quickly, locally and precisely.

また、第１実施形態では、マイクロチップ１１が回転するとき、マイクロチップ１１は温度調節部２０から離れる。そのため、マイクロチップ１１は、温度調節部２０によって移動が妨げられない。したがって、マイクロチップ１１を速やかに回転させることができる。
第１実施形態では、各温度調節部２０はあらかじめ所定の温度に設定され、マイクロチップ１１が回転することにより槽領域１１１の温度が制御される。そのため、各温度調節部２０の温度変化は小さい。第１実施形態のように各温度調節部２０の温度を設定し、マイクロチップ１１を回転させる構成とすることにより、マイクロチップ１１を固定し温度調節部２０の温度を変化させる場合と比較して、マイクロチップ１１の槽領域１１１の温度変化の速度は大きくなる。したがって、マイクロチップ１１の槽領域１１１の温度を迅速に制御することができる。また、各温度調節部２０は、一定の温度に維持され、温度変化が低減される。したがって、温度調節部２０のペルチェ素子部２１の寿命を延長することができる。 In the first embodiment, when the microchip 11 rotates, the microchip 11 moves away from the temperature adjustment unit 20. Therefore, the movement of the microchip 11 is not hindered by the temperature adjustment unit 20. Therefore, the microchip 11 can be quickly rotated.
In the first embodiment, each temperature adjusting unit 20 is set to a predetermined temperature in advance, and the temperature of the bath region 111 is controlled by the rotation of the microchip 11. Therefore, the temperature change of each temperature control unit 20 is small. Compared with the case where the temperature of each temperature adjusting unit 20 is set and the microchip 11 is rotated as in the first embodiment, so that the microchip 11 is fixed and the temperature of the temperature adjusting unit 20 is changed. The speed of temperature change in the tank region 111 of the microchip 11 is increased. Therefore, the temperature of the tank region 111 of the microchip 11 can be quickly controlled. Moreover, each temperature control part 20 is maintained at fixed temperature, and a temperature change is reduced. Therefore, the lifetime of the Peltier element part 21 of the temperature control part 20 can be extended.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による温度制御装置を図５に示す。
第２実施形態は、第１実施形態の変形である。第２実施形態では、温度制御装置１０は、軸駆動部３５を備えている。軸駆動部３５は、回転軸部３２を軸方向へ往復駆動する。すなわち、軸駆動部３５は軸方向駆動部である。これにより、回転軸部３２は、周方向へ回転するだけでなく、軸方向へ移動する。そのため、第２実施形態では、マイクロチップ１１は回転軸部３２とともに回転および軸方向へ移動する。 (Second Embodiment)
A temperature control apparatus according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, the temperature control device 10 includes a shaft driving unit 35. The shaft drive unit 35 drives the rotary shaft unit 32 to reciprocate in the axial direction. That is, the shaft drive unit 35 is an axial direction drive unit. Thereby, the rotating shaft part 32 not only rotates in the circumferential direction but also moves in the axial direction. Therefore, in the second embodiment, the microchip 11 rotates and moves in the axial direction together with the rotating shaft portion 32.

マイクロチップ１１と伝熱部２２とが接するとき、軸駆動部３５は回転軸部３２を図５の下方へ駆動する。これにより、回転軸部３２はステージ１２側へ移動するとともに、回転軸部３２に保持されたマイクロチップ１１は伝熱部２２側へ移動する。その結果、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２２に接する。一方、槽領域１１１と接する温度調節部２０を変更するために、マイクロチップ１１を回転するとき、軸駆動部３５は回転軸部３２を図５の上方へ駆動する。これにより、伝熱部２２に接するマイクロチップ１１は、伝熱部２２から離れる。そして、回転駆動部３０により回転軸部３２を駆動することにより、マイクロチップ１１は伝熱部２２から離れた状態で周方向へ回転する。マイクロチップ１１が所定の角度回転されると、軸駆動部３５は再び回転軸部３２を図５の下方へ駆動する。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、別の伝熱部２２に接する。 When the microchip 11 and the heat transfer unit 22 are in contact with each other, the shaft driving unit 35 drives the rotating shaft unit 32 downward in FIG. Thereby, while the rotating shaft part 32 moves to the stage 12 side, the microchip 11 hold | maintained at the rotating shaft part 32 moves to the heat-transfer part 22 side. As a result, the tank region 111 of the microchip 11 is in contact with the heat transfer unit 22. On the other hand, when the microchip 11 is rotated to change the temperature adjusting unit 20 in contact with the tank region 111, the shaft driving unit 35 drives the rotating shaft unit 32 upward in FIG. Thereby, the microchip 11 in contact with the heat transfer unit 22 is separated from the heat transfer unit 22. The microchip 11 rotates in the circumferential direction while being away from the heat transfer unit 22 by driving the rotation shaft unit 32 by the rotation drive unit 30. When the microchip 11 is rotated by a predetermined angle, the shaft driving unit 35 drives the rotating shaft unit 32 downward again in FIG. Thereby, the tank area | region 111 of the microchip 11 contacts another heat-transfer part 22. FIG.

第２実施形態では、回転軸部３２は、回転駆動部３０によって周方向へ回転駆動されるだけでなく、軸駆動部３５によって軸方向へ駆動される。これにより、マイクロチップ１１は、回転軸部３２に取り付けるだけで、伝熱部２２との接触および離間、ならびに伝熱部２２間の移動が行われる。したがって、簡単な構造でマイクロチップ１１の槽領域１１１の温度を迅速かつ局所的に制御することができる。 In the second embodiment, the rotating shaft portion 32 is not only rotationally driven in the circumferential direction by the rotation driving portion 30 but also driven in the axial direction by the shaft driving portion 35. Thereby, the microchip 11 is only attached to the rotating shaft part 32, and the contact and separation with the heat transfer part 22 and the movement between the heat transfer parts 22 are performed. Therefore, the temperature of the tank region 111 of the microchip 11 can be quickly and locally controlled with a simple structure.

上述の第２実施形態では、マイクロチップ１１を挟んでステージ１２と対向する蓋部材を備えてもよい。マイクロチップ１１を回転駆動部３０によって駆動しマイクロチップ１１と伝熱部２２とが接するとき、回転駆動部３０はマイクロチップ１１の中心部分を図５の下方へ引き込む。そのため、マイクロチップ１１に反りなどの変形が生じ、マイクロチップ１１と伝熱部２２との接触が不十分になるおそれがある。そこで、マイクロチップ１１を挟んでステージ１２とは反対側に蓋部材を設け、この蓋部材によってマイクロチップ１１の外周側の端部をステージ１２側へ押し付ける構成としてもよい。これにより、回転駆動部３０によって中心部がステージ１２側へ引き込まれたマイクロチップ１１は、蓋部材によって外周側がステージ１２側へ押し込まれる。その結果、マイクロチップ１１は、全体としてステージ側１２へ押し付けられ、各槽領域１１１と伝熱部２２とが確実に接触する。 In the second embodiment described above, a lid member facing the stage 12 with the microchip 11 interposed therebetween may be provided. When the microchip 11 is driven by the rotation driving unit 30 and the microchip 11 and the heat transfer unit 22 are in contact with each other, the rotation driving unit 30 pulls the central portion of the microchip 11 downward in FIG. For this reason, deformation such as warpage occurs in the microchip 11, and the contact between the microchip 11 and the heat transfer unit 22 may be insufficient. Therefore, a cover member may be provided on the opposite side of the stage 12 with the microchip 11 interposed therebetween, and the end on the outer peripheral side of the microchip 11 may be pressed against the stage 12 by the cover member. As a result, the microchip 11 whose central portion is drawn to the stage 12 side by the rotation driving unit 30 is pushed to the stage 12 side by the lid member. As a result, the microchip 11 is pressed against the stage side 12 as a whole, and each tank region 111 and the heat transfer section 22 are reliably in contact with each other.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による温度制御装置を図６に示す。
第３実施形態では、図６に示すように蓋部材４０の構成が第１実施形態と異なる。第３実施形態では、蓋部材４０は、蓋駆動部４１に加え、ヒートシンク４２および温度調節部４３を有している。ヒートシンク４２は、ステージ１２と同様に熱伝導率の高い金属などで形成されている。温度調節部４３は、温度調節部２０と同様にペルチェ素子部４４および伝熱部４５を有している。温度調節部４３のペルチェ素子部４４および伝熱部４５の構成は、温度調節部２０と同様であるので説明を省略する。蓋部材４０は、蓋駆動部４１によって回転軸部３２の軸方向へ往復駆動される。なお、ヒートシンク４２およびステージ１２の放熱を促進するために、送風用のファンを設けてもよい。 (Third embodiment)
A temperature control apparatus according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG.
In 3rd Embodiment, as shown in FIG. 6, the structure of the cover member 40 differs from 1st Embodiment. In the third embodiment, the lid member 40 includes a heat sink 42 and a temperature adjustment unit 43 in addition to the lid driving unit 41. The heat sink 42 is formed of a metal having a high thermal conductivity, like the stage 12. The temperature adjustment unit 43 includes a Peltier element unit 44 and a heat transfer unit 45 in the same manner as the temperature adjustment unit 20. Since the structure of the Peltier element part 44 and the heat transfer part 45 of the temperature control part 43 is the same as that of the temperature control part 20, description is abbreviate | omitted. The lid member 40 is driven to reciprocate in the axial direction of the rotary shaft portion 32 by the lid driving portion 41. A fan for blowing air may be provided in order to promote heat dissipation from the heat sink 42 and the stage 12.

蓋部材４０の温度調節部４３は、マイクロチップ１１の被温度調節部である槽領域１１１を挟んでステージ１２の温度調節部２０と対向する位置に設けられている。これにより、蓋部材４０がマイクロチップ１１側へ移動し、マイクロチップ１１と温度調節部２０の伝熱部２２とが接するとき、マイクロチップ１１は温度調節部２０とは反対側の端面が蓋部材４０の温度調節部４３と接する。すなわち、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、一方の端部がステージ１２に搭載されている温度調節部２０の伝熱部２２に接するとともに、他方の端部が蓋部材４０に設けられている温度調節部４３の伝熱部４５に接する。その結果、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、温度調節部２０および温度調節部４３によって両面から温度が制御される。 The temperature adjustment unit 43 of the lid member 40 is provided at a position facing the temperature adjustment unit 20 of the stage 12 with the tank region 111 that is a temperature adjustment unit of the microchip 11 interposed therebetween. Thereby, when the cover member 40 moves to the microchip 11 side and the microchip 11 and the heat transfer section 22 of the temperature control section 20 are in contact, the end face of the microchip 11 opposite to the temperature control section 20 is the cover member. 40 is in contact with the temperature control unit 43. In other words, the tank region 111 of the microchip 11 has a temperature at which one end is in contact with the heat transfer unit 22 of the temperature adjusting unit 20 mounted on the stage 12 and the other end is provided on the lid member 40. It contacts the heat transfer part 45 of the adjustment part 43. As a result, the temperature of the tank region 111 of the microchip 11 is controlled from both sides by the temperature adjusting unit 20 and the temperature adjusting unit 43.

第３実施形態では、蓋部材４０は、マイクロチップ１１をステージ１２側へ押し付けるとともに、温度調節部４３がマイクロチップ１１の槽領域１１１に接する。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、温度調節部２０および温度調節部４３によって両面から温度が制御される。したがって、槽領域１１１の温度をさらに迅速かつ精密に制御することができる。 In the third embodiment, the lid member 40 presses the microchip 11 toward the stage 12, and the temperature adjustment unit 43 contacts the tank region 111 of the microchip 11. Thereby, the temperature of the bath region 111 of the microchip 11 is controlled from both sides by the temperature adjusting unit 20 and the temperature adjusting unit 43. Therefore, the temperature of the tank region 111 can be controlled more quickly and accurately.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による温度制御装置を図７に示す。
第４実施形態では、温度制御装置１０は、図７に示すように光分析部５０を有している。光分析部５０は、ステージ１２の周方向において温度調節部２０に隣接して設けられている。光分析部５０は、ステージ１２の径方向へ移動する機能部５１を有している。ステージ１２は、径方向へ伸びる溝１６を有している。機能部５１は、溝１６に案内されて径方向へ移動可能である。機能部５１は、例えば光を照射する照射部と、光を受光する受光部とを有している。機能部５１は、例えば照射部からマイクロチップ１１の槽領域１１１に可視光、紫外光や赤外光などを照射し、その反射光あるいは透過光を受光部で受光する。これにより、槽領域１１１における物質が分析される。光照射部は、例えばレーザダイオードあるいは発光ダイオードなどの発光素子を有している。光照射部は、単一の波長の光を照射する構成としてもよく、複数の光源を有し複数の波長の光を照射する構成としてもよい。 (Fourth embodiment)
A temperature control apparatus according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the fourth embodiment, the temperature control apparatus 10 includes an optical analysis unit 50 as shown in FIG. The optical analysis unit 50 is provided adjacent to the temperature adjustment unit 20 in the circumferential direction of the stage 12. The optical analysis unit 50 includes a functional unit 51 that moves in the radial direction of the stage 12. The stage 12 has a groove 16 extending in the radial direction. The functional unit 51 is guided by the groove 16 and is movable in the radial direction. The functional unit 51 includes, for example, an irradiation unit that emits light and a light receiving unit that receives light. For example, the functional unit 51 irradiates the tank region 111 of the microchip 11 with visible light, ultraviolet light, infrared light, or the like from the irradiation unit, and receives the reflected light or transmitted light with the light receiving unit. Thereby, the substance in the tank area | region 111 is analyzed. The light irradiation unit includes a light emitting element such as a laser diode or a light emitting diode. The light irradiation unit may be configured to irradiate light of a single wavelength, or may have a configuration of having a plurality of light sources and irradiating light of a plurality of wavelengths.

槽領域１１１の分析を行う場合、回転駆動部３０は回転軸部３２の回転角度を制御する。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、光分析部５０へ移動する。マイクロチップ１１の回転により槽領域１１１が光分析部５０へ移動すると、光分析部５０により槽領域１１１の分析が行われる。光分析部５０の径方向の移動と、マイクロチップ１１の周方向への回転とを組み合わせることにより、マイクロチップ１１の任意の位置の分析が可能となる。 When analyzing the tank region 111, the rotation driving unit 30 controls the rotation angle of the rotation shaft unit 32. Thereby, the tank region 111 of the microchip 11 moves to the optical analysis unit 50. When the tank region 111 is moved to the optical analysis unit 50 by the rotation of the microchip 11, the analysis of the tank region 111 is performed by the optical analysis unit 50. By combining the movement of the optical analysis unit 50 in the radial direction and the rotation of the microchip 11 in the circumferential direction, it is possible to analyze an arbitrary position of the microchip 11.

第４実施形態では、マイクロチップ１１に設けられている槽領域１１１は、温度調節部２０による温度調節だけでなく、光分析部５０による分析も行われる。これにより、分析を行う際に、マイクロチップ１１を温度制御装置１０から取り外す必要がない。したがって、マイクロチップ１１による実験および培養などを容易に実施することができる。
なお、第４実施形態では、光分析部５０をステージ１２に設ける例について説明した。しかし、光分析部５０は、マイクロチップ１１を挟んでステージ１２と対向する蓋部材４０側に設けてもよい。このように光分析部５０を蓋部材４０に設ける場合でも、光分析部５０の機能部５１は径方向へ移動する構成とすることができる。 In the fourth embodiment, the tank region 111 provided in the microchip 11 is not only temperature-controlled by the temperature adjusting unit 20 but also analyzed by the light analyzing unit 50. Thereby, it is not necessary to remove the microchip 11 from the temperature control device 10 when performing analysis. Therefore, experiments and cultures using the microchip 11 can be easily performed.
In the fourth embodiment, the example in which the optical analysis unit 50 is provided on the stage 12 has been described. However, the optical analysis unit 50 may be provided on the side of the lid member 40 facing the stage 12 with the microchip 11 interposed therebetween. Thus, even when the optical analysis unit 50 is provided on the lid member 40, the functional unit 51 of the optical analysis unit 50 can be configured to move in the radial direction.

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による温度制御装置を図８および図９に示す。
第５実施形態では、図８および図９に示すように温度調節部２０の伝熱部２３、２４、２５は、ステージ１２の周方向へ三箇所設けられている。伝熱部２３、２４、２５は、それぞれ略扇形に形成されている。伝熱部２３、２４、２５には、それぞれ二つのペルチェ素子部２１が接続している。これにより、各伝熱部２３、２４、２５は、ペルチェ素子部２１によって温度が制御される。各伝熱部２３、２４、２５は、第１実施形態と同様に例えば熱伝導性の金属の薄板によって形成されている。各伝熱部２３、２４、２５は、接続しているペルチェ素子部２１により、加熱または冷却され、所定の温度に制御される。 (Fifth embodiment)
A temperature control apparatus according to a fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the heat transfer units 23, 24, and 25 of the temperature adjustment unit 20 are provided in three locations in the circumferential direction of the stage 12. The heat transfer parts 23, 24, and 25 are each formed in a substantially fan shape. Two Peltier element portions 21 are connected to the heat transfer portions 23, 24, and 25, respectively. Thereby, the temperature of each heat transfer part 23, 24, 25 is controlled by the Peltier element part 21. Each heat transfer part 23, 24, 25 is formed of, for example, a thin plate of heat conductive metal as in the first embodiment. Each heat transfer section 23, 24, 25 is heated or cooled by the connected Peltier element section 21 and controlled to a predetermined temperature.

第５実施形態の場合、伝熱部２３、２４、２５は、ステージの周方向へほぼ１２０°間隔で配置されている。また、第５実施形態の場合、温度制御装置１０は、ＤＮＡの増殖を行うＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）に適用される。この場合、伝熱部２３、伝熱部２４および伝熱部２５は、それぞれ９４℃、５５℃および７２℃に設定される。 In the case of the fifth embodiment, the heat transfer parts 23, 24, and 25 are arranged at intervals of approximately 120 ° in the circumferential direction of the stage. In the case of the fifth embodiment, the temperature control device 10 is applied to PCR (polymerase chain reaction) that performs DNA growth. In this case, the heat transfer unit 23, the heat transfer unit 24, and the heat transfer unit 25 are set to 94 ° C, 55 ° C, and 72 ° C, respectively.

以下、第５実施形態による温度制御装置１０を用いたＰＣＲの一例について説明する。
ＰＣＲに先立って、マイクロチップ１１の槽領域１１１には、増幅の対象となるＤＮＡ（テンプレート）、ＤＮＡポリメラーゼ、およびプライマーが注入される。プライマーは、オリゴヌクレオチドから構成されている。これらの反応試料が注入されたマイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２３、伝熱部２４および伝熱部２５の順で回転しながら移動する。 Hereinafter, an example of PCR using the temperature control apparatus 10 according to the fifth embodiment will be described.
Prior to PCR, DNA (template), DNA polymerase, and primers to be amplified are injected into the tank region 111 of the microchip 11. The primer is composed of an oligonucleotide. The tank region 111 of the microchip 11 into which these reaction samples are injected moves while rotating in the order of the heat transfer unit 23, the heat transfer unit 24, and the heat transfer unit 25.

マイクロチップ１１の槽領域１１１が伝熱部２３にあるとき、槽領域１１１は９４℃に制御される。これにより、槽領域１１１に注入されているＤＮＡは熱変性する。そのため、二本鎖のＤＮＡは、一本鎖に分離する。このとき、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２３により９４℃で１分間保持される。
槽領域１１１の伝熱部２３への接触から１分が経過すると、回転軸部３２の回転によりマイクロチップ１１は回転する。そして、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２４に移動する。マイクロチップ１１の槽領域１１１が伝熱部２４にあるとき、槽領域１１１は５５℃に制御される。これにより、槽領域１１１において一本鎖に分離したＤＮＡは、プライマーによってアニーリングされる。このとき、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２４により５５℃で１分間保持される。 When the bath region 111 of the microchip 11 is in the heat transfer section 23, the bath region 111 is controlled at 94 ° C. As a result, the DNA injected into the tank region 111 is thermally denatured. Therefore, double-stranded DNA is separated into single strands. At this time, the tank region 111 of the microchip 11 is held at 94 ° C. for 1 minute by the heat transfer section 23.
When 1 minute has passed since the contact of the tank region 111 with the heat transfer section 23, the microchip 11 is rotated by the rotation of the rotating shaft section 32. Then, the tank region 111 of the microchip 11 moves to the heat transfer unit 24. When the tank area 111 of the microchip 11 is in the heat transfer section 24, the tank area 111 is controlled to 55 ° C. Thereby, the DNA separated into single strands in the tank region 111 is annealed by the primer. At this time, the tank region 111 of the microchip 11 is held at 55 ° C. for 1 minute by the heat transfer section 24.

槽領域１１１の伝熱部２４への接触から１分が経過すると、回転軸部３２の回転によりマイクロチップ１１はさらに回転する。そして、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２５に移動する。マイクロチップ１１の槽領域１１１が伝熱部２５にあるとき、槽領域１１１は７２℃に制御される。これにより、アニーリングされたＤＮＡとプライマーは分離することなく、ＤＮＡポリメラーゼによるＤＮＡの合成が行われる。このとき、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、伝熱部２５により７２℃で１分間保持される。 When 1 minute has passed since the contact of the tank region 111 with the heat transfer section 24, the microchip 11 further rotates due to the rotation of the rotating shaft section 32. Then, the tank region 111 of the microchip 11 moves to the heat transfer unit 25. When the bath region 111 of the microchip 11 is in the heat transfer section 25, the bath region 111 is controlled at 72 ° C. As a result, the DNA is synthesized by the DNA polymerase without separating the annealed DNA and the primer. At this time, the tank region 111 of the microchip 11 is held at 72 ° C. for 1 minute by the heat transfer section 25.

ＤＮＡの合成が完了すると、槽領域１１１は再び伝熱部２３へ移動する。そして、上記の温度制御サイクルを繰り返すことにより、ＤＮＡは槽領域１１１において大量に複製される。一般に、上記の温度制御サイクルは、２０回から３０回行われる。なお、各伝熱部２３、２４、２５の設定温度、および温度制御サイクルの回数は、対象となるＤＮＡの反応系によって適宜設定される。 When the DNA synthesis is completed, the tank region 111 moves to the heat transfer section 23 again. Then, by repeating the above temperature control cycle, a large amount of DNA is replicated in the tank region 111. Generally, the above temperature control cycle is performed 20 to 30 times. In addition, the set temperature of each heat-transfer part 23, 24, 25 and the frequency | count of a temperature control cycle are suitably set with the reaction system of DNA used as object.

所定の回数の温度制御サイクルが完了すると、伝熱部２３、伝熱部２４および伝熱部２５は、例えば４℃に制御される。これにより、各槽領域１１１におけるＰＣＲによって生成したＤＮＡは保存される。
第５実施形態では、温度制御装置１０をＰＣＲに適用する例について説明した。これにより、ＰＣＲのように繰り返し複数の温度に制御する必要がある場合、マイクロチップ１１を回転させることにより、ＰＣＲが行われるマイクロチップ１１の槽領域１１１は所定温度の伝熱部２３、２４、２５へ移動する。そのため、各槽領域１１１は、伝熱部２３、２４、２５に接することにより、迅速かつ精密に設定温度に制御される。したがって、大量のＤＮＡの複製を短時間で高精度に実施することができる。 When the predetermined number of temperature control cycles are completed, the heat transfer unit 23, the heat transfer unit 24, and the heat transfer unit 25 are controlled to 4 ° C., for example. Thereby, the DNA produced | generated by PCR in each tank area | region 111 is preserve | saved.
5th Embodiment demonstrated the example which applies the temperature control apparatus 10 to PCR. Thereby, when it is necessary to repeatedly control to a plurality of temperatures as in PCR, by rotating the microchip 11, the tank region 111 of the microchip 11 in which the PCR is performed becomes the heat transfer parts 23, 24, Move to 25. Therefore, each tank area | region 111 is controlled to preset temperature rapidly and precisely by contacting the heat-transfer parts 23, 24, and 25. FIG. Therefore, a large amount of DNA can be replicated with high accuracy in a short time.

また、第５実施形態では、ヒータあるいは温度調節部が取り付けられた蓋部を設けてもよい。蓋部にヒータあるいは温度調節部を設けることにより、マイクロチップ１１における熱平衡が図られる。マイクロチップ１１における熱平衡を達成することにより、槽領域１１１に蓄えられた水分の蒸発を低減することができる。 Moreover, in 5th Embodiment, you may provide the cover part to which the heater or the temperature control part was attached. By providing a heater or a temperature control unit on the lid, thermal equilibrium in the microchip 11 is achieved. By achieving thermal equilibrium in the microchip 11, evaporation of moisture stored in the tank region 111 can be reduced.

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による温度制御装置を図１０に示す。
第６実施形態では、図１０に示すようにステージ１２の周方向において各伝熱部２３、２４、２５の間にそれぞれ光分析部５０が配置されている。光分析部５０は、上述の第４実施形態と同様の構成であり、機能部５１が径方向へ移動可能である。複数の光分析部５０を設けることにより、ステージ１２には複数の異なる分析波長の発光部が搭載される。その結果、各光分析部５０から異なる複数の波長の光を照射することができる。 (Sixth embodiment)
FIG. 10 shows a temperature control apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 10, the optical analysis units 50 are arranged between the heat transfer units 23, 24, 25 in the circumferential direction of the stage 12. The optical analysis unit 50 has the same configuration as that of the above-described fourth embodiment, and the functional unit 51 is movable in the radial direction. By providing a plurality of optical analysis units 50, a plurality of light emission units having different analysis wavelengths are mounted on the stage 12. As a result, light of a plurality of different wavelengths can be emitted from each optical analysis unit 50.

第６実施形態では、ＰＣＲが行われた各槽領域１１１を光分析部５０によって分析することができる。なお、光分析部５０は、いずれかの伝熱部２３、２４、２５の間に一箇所配置してもよい。この場合、各槽領域１１１の分析は、マイクロチップ１１を回転させつつ、一箇所の光分析部５０によって行われる。 In the sixth embodiment, each tank region 111 subjected to PCR can be analyzed by the optical analysis unit 50. The optical analysis unit 50 may be disposed at one location between any of the heat transfer units 23, 24, and 25. In this case, the analysis of each tank region 111 is performed by one optical analysis unit 50 while rotating the microchip 11.

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による温度制御装置を図１１に示す。
第７実施形態では、温度調節部２０は、略扇形の伝熱部２６と、六つのペルチェ素子部２１とを有している。これにより、一枚の伝熱部２６は、六つのペルチェ素子部２１によって温度が制御される。そのため、伝熱部２６は、いずれの位置でも温度が概ね一定となる。その結果、伝熱部２６と接するマイクロチップ１１の槽領域１１１は、すべてほぼ同一の温度に制御される。第７実施形態による温度制御装置１０を用いてＰＣＲを行う場合、伝熱部２６に接するペルチェ素子部２１がすべて同時に同一の温度に制御される。これにより、伝熱部２６は、一面が９４℃、７２℃および５５℃に変化する。 (Seventh embodiment)
A temperature control apparatus according to a seventh embodiment of the present invention is shown in FIG.
In the seventh embodiment, the temperature adjustment unit 20 includes a substantially fan-shaped heat transfer unit 26 and six Peltier element units 21. As a result, the temperature of the single heat transfer section 26 is controlled by the six Peltier element sections 21. Therefore, the temperature of the heat transfer unit 26 is substantially constant at any position. As a result, all of the tank regions 111 of the microchip 11 that are in contact with the heat transfer unit 26 are controlled to have substantially the same temperature. When performing PCR using the temperature control apparatus 10 according to the seventh embodiment, all of the Peltier element parts 21 in contact with the heat transfer part 26 are simultaneously controlled to the same temperature. Thereby, one surface of the heat transfer section 26 changes to 94 ° C., 72 ° C., and 55 ° C.

また、第７実施形態では、扇形の伝熱部２６において周方向の端部の間に光分析部５０が設けられている。これにより、マイクロチップ１１の槽領域１１１は、温度の制御を実施しつつ、光分析部５０による分析が実施される。 In the seventh embodiment, the optical analysis unit 50 is provided between the end portions in the circumferential direction of the fan-shaped heat transfer unit 26. Thereby, the tank region 111 of the microchip 11 is analyzed by the optical analysis unit 50 while controlling the temperature.

（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、マイクロチップ１１は回転駆動部３０の回転軸部３２によって駆動される例について説明した。しかし、回転駆動部３０の構成は、マイクロチップ１１を貫く回転軸部３２に限らない。
例えば、図１２に示すように回転駆動部３０は、ローラ３６を有する構成としてもよい。ローラ３６は、マイクロチップ１１の外周縁と接している。ローラ３６をモータ３７で回転駆動することにより、ローラ３６と接するマイクロチップ１１は周方向へ回転する。
また、図１３に示すように回転駆動部３０は、ローラ３８を有する構成としてもよい。ローラ３８は、マイクロチップ１１のステージ１２側の端面と接している。ローラ３８は、図示しないモータなどにより周方向へ回転する。ローラ３８を回転駆動することにより、ローラ３８と接するマイクロチップ１１は周方向へ回転する。 (Other embodiments)
In the plurality of embodiments described above, the example in which the microchip 11 is driven by the rotation shaft portion 32 of the rotation drive unit 30 has been described. However, the configuration of the rotation drive unit 30 is not limited to the rotation shaft unit 32 that penetrates the microchip 11.
For example, as illustrated in FIG. 12, the rotation driving unit 30 may include a roller 36. The roller 36 is in contact with the outer peripheral edge of the microchip 11. By rotating the roller 36 with a motor 37, the microchip 11 in contact with the roller 36 rotates in the circumferential direction.
Further, as illustrated in FIG. 13, the rotation driving unit 30 may include a roller 38. The roller 38 is in contact with the end surface of the microchip 11 on the stage 12 side. The roller 38 is rotated in the circumferential direction by a motor (not shown) or the like. By rotating the roller 38, the microchip 11 in contact with the roller 38 rotates in the circumferential direction.

また、複数の実施形態では、マイクロチップ１１を円盤状に形成する例について説明した。しかし、マイクロチップ１１は、図１４に示すように平面視が四角形状となる板状に形成してもよい。また、マイクロチップ１１は、図１５に示すように中心部に孔部１１４を有し、径方向外側へ行くにしたがって周方向の長さが拡大する扇形状に形成してもよい。このように、マイクロチップ１１の平面視形状は、任意の形状に設定することができる。 Moreover, in several embodiment, the example which forms the microchip 11 in disk shape was demonstrated. However, the microchip 11 may be formed in a plate shape having a square shape in plan view as shown in FIG. Moreover, the microchip 11 may have a hole 114 at the center as shown in FIG. 15, and may be formed in a fan shape whose length in the circumferential direction increases as it goes radially outward. Thus, the planar view shape of the microchip 11 can be set to an arbitrary shape.

以上説明した複数の実施形態では、各実施形態をそれぞれ個別に温度制御装置１０に適用する例について説明した。しかし、温度制御装置１０に複数の実施形態を組み合わせて適用してもよい。また、反応系としてＰＣＲを例に説明したが、本発明の温度制御装置は、ＰＣＲに限らず種々の反応系、試料の分離、合成、あるいは細胞や細菌の培養に適用することができる。また、上記の複数の実施形態では、被温度調節部としてマイクロチップ１１の槽領域１１１を適用する例について説明したが、流路１１２を被温度調節部とすることもできる。 In the plurality of embodiments described above, examples in which each embodiment is individually applied to the temperature control apparatus 10 have been described. However, a combination of a plurality of embodiments may be applied to the temperature control device 10. In addition, although PCR has been described as an example of the reaction system, the temperature control apparatus of the present invention is not limited to PCR, and can be applied to various reaction systems, sample separation, synthesis, or cell or bacteria culture. In the above embodiments, the example in which the tank region 111 of the microchip 11 is applied as the temperature adjustment unit has been described. However, the flow path 112 may be the temperature adjustment unit.

本発明の第１実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置の断面を示す概略図。Schematic which shows the cross section of the temperature control apparatus for microchips by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置の断面を示す概略図。Schematic which shows the cross section of the temperature control apparatus for microchips by 1st Embodiment of this invention. 図１のIII−III線における断面図。Sectional drawing in the III-III line of FIG. 図１のIV−IV線における断面図。Sectional drawing in the IV-IV line of FIG. 本発明の第２実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置の断面を示す概略図。Schematic which shows the cross section of the temperature control apparatus for microchips by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置の断面を示す概略図。Schematic which shows the cross section of the temperature control apparatus for microchips by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置のステージを蓋部側から見た概略図。Schematic which looked at the stage of the temperature control apparatus for microchip by 4th Embodiment of this invention from the cover part side. 本発明の第５実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置のステージを蓋部側から見た概略図。Schematic which looked at the stage of the temperature control apparatus for microchip by 5th Embodiment of this invention from the cover part side. 図８のIX−IX線における断面図。Sectional drawing in the IX-IX line of FIG. 本発明の第６実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置のステージを蓋部側から見た概略図。Schematic which looked at the stage of the temperature control apparatus for microchips by 6th Embodiment of this invention from the cover part side. 本発明の第７実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置のステージを蓋部側から見た概略図。Schematic which looked at the stage of the temperature control apparatus for microchips by 7th Embodiment of this invention from the cover part side. 本発明のその他の実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the temperature control apparatus for microchips by other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the temperature control apparatus for microchips by other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置に適用されるマイクロチップを示す概略図。Schematic which shows the microchip applied to the temperature control apparatus for microchip by other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施形態によるマイクロチップ用の温度制御装置に適用されるマイクロチップを示す概略図。Schematic which shows the microchip applied to the temperature control apparatus for microchip by other embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０：温度制御装置、１１：マイクロチップ、１２：ステージ、２０：温度調節部、３０：回転駆動部、３２：回転軸部（軸部材）、３４：弾性部材（軸方向駆動部）、３５：軸駆動部（軸方向駆動部）、４０：蓋部材（軸方向駆動部）、５０：光分析部、１１１：槽領域（被温度調節部） 10: temperature control device, 11: microchip, 12: stage, 20: temperature adjustment unit, 30: rotation drive unit, 32: rotation shaft unit (shaft member), 34: elastic member (axial drive unit), 35: Axis driving part (axial driving part), 40: lid member (axial driving part), 50: optical analysis part, 111: tank region (temperature controlled part)

Claims

A temperature control device for controlling the temperature of the temperature-adjusted portion of the plate-like microchip provided with the temperature-adjusted portion,
A stage in which a plurality of temperature adjusting units capable of contacting the temperature adjusted unit are provided in the circumferential direction ;
Circumference of the microchip having a shaft member rotatably mounted to reciprocate and circumferential axially with said shaft member said microchip parallel to the stage by rotating drives the shaft member in the circumferential direction A rotational drive unit that rotationally drives in a direction;
An axial drive unit that reciprocally drives the microchip in the axial direction of the shaft member by reciprocatingly driving the shaft member in the axial direction;
When the rotational drive unit rotationally drives the microchip, the microchip is separated from the temperature adjustment unit by driving the axial drive unit to move the shaft member in the axial direction .

The axial drive unit is the rotary drive unit;
The temperature control device according to claim 1 , wherein the shaft member passes through the center of the microchip and reciprocates in the axial direction and rotates in the circumferential direction.

The temperature control apparatus according to claim 1, wherein the axial direction drive unit includes a lid member that presses the microchip toward the stage.

The temperature according to any one of claims 1 to 3, further comprising an optical analysis unit provided on a lid member facing the stage between the temperature control units or across the microchip in a circumferential direction of the stage. Control device.

The temperature control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the temperature adjustment unit has a different set temperature .

The temperature control device according to claim 1, wherein the microchip is formed in a disk shape.

A second temperature adjustment unit provided at a position facing the temperature adjustment unit across the temperature adjustment unit of the microchip;
The temperature control device according to claim 1, wherein the temperature adjustment unit of the microchip is controlled from both sides by the temperature adjustment unit and the second temperature adjustment unit.