JPH0568555A - 核酸増幅器の温度制御方法及び装置 - Google Patents
核酸増幅器の温度制御方法及び装置Info
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- JPH0568555A JPH0568555A JP25567891A JP25567891A JPH0568555A JP H0568555 A JPH0568555 A JP H0568555A JP 25567891 A JP25567891 A JP 25567891A JP 25567891 A JP25567891 A JP 25567891A JP H0568555 A JPH0568555 A JP H0568555A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 昇温終了時等におけるオーバーシュート等の
発生を防止し、高精度で安定した温度制御を実現する。 【構成】 予め、時間に応じて温度が変化する変温パタ
ーンＰｔを設定し、温度制御時に、ＰＩＤ動作による温
度制御を行うとともに、変温パターンＰｔに従って、セ
ットした試料に対する加熱又は冷却を行う。この際、予
め、変温パターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区
間Ｍａ、Ｍｂに対し、一又は二以上の制御切換点Ｃ１、
Ｃ２を設定して複数の分割制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍ
ｂ１、ｍｂ２を設けるとともに、複数の異なるＰＩＤ定
数を設定し、温度制御時に、各分割制御区間ｍａ１…、
ｍｂ１…に最適なＰＩＤ定数を用いて制御する。
発生を防止し、高精度で安定した温度制御を実現する。 【構成】 予め、時間に応じて温度が変化する変温パタ
ーンＰｔを設定し、温度制御時に、ＰＩＤ動作による温
度制御を行うとともに、変温パターンＰｔに従って、セ
ットした試料に対する加熱又は冷却を行う。この際、予
め、変温パターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区
間Ｍａ、Ｍｂに対し、一又は二以上の制御切換点Ｃ１、
Ｃ２を設定して複数の分割制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍ
ｂ１、ｍｂ２を設けるとともに、複数の異なるＰＩＤ定
数を設定し、温度制御時に、各分割制御区間ｍａ１…、
ｍｂ１…に最適なＰＩＤ定数を用いて制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡ等の核酸配列を増
幅（増殖）する際に用いる核酸増幅器の温度制御方法及
び装置に関する。
幅（増殖）する際に用いる核酸増幅器の温度制御方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＤＮＡ等の核酸配列を増幅する核
酸増幅器は特開昭６２−２４０８６２号公報で知られて
いる。同増幅器の概要は反応混合物（試料）を保持する
ための熱伝導性容器と、この熱伝導性容器を使用者によ
って指定された複数の温度に加熱及び冷却する加熱冷却
手段と、複数の温度及びその回数を規定するとともに、
使用者からのチェックポイントデータを受取って温度プ
ロフィールを設定し、さらに、使用者からの指令を受取
ってチェックポイントデータをアクセスし、これによ
り、加熱冷却手段に対する制御信号を発生させるコンピ
ュータ手段を備えている。
酸増幅器は特開昭６２−２４０８６２号公報で知られて
いる。同増幅器の概要は反応混合物（試料）を保持する
ための熱伝導性容器と、この熱伝導性容器を使用者によ
って指定された複数の温度に加熱及び冷却する加熱冷却
手段と、複数の温度及びその回数を規定するとともに、
使用者からのチェックポイントデータを受取って温度プ
ロフィールを設定し、さらに、使用者からの指令を受取
ってチェックポイントデータをアクセスし、これによ
り、加熱冷却手段に対する制御信号を発生させるコンピ
ュータ手段を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の核
酸増幅器は、通常、加熱冷却制御する温度勾配が極めて
大きく、例えば、１分間で４０℃程度から９０℃程度ま
で急速に温度上昇させる必要があるとともに、時間に応
じて温度が変化する変温パターンに従って高精度及び安
定に温度制御する必要がある。
酸増幅器は、通常、加熱冷却制御する温度勾配が極めて
大きく、例えば、１分間で４０℃程度から９０℃程度ま
で急速に温度上昇させる必要があるとともに、時間に応
じて温度が変化する変温パターンに従って高精度及び安
定に温度制御する必要がある。
【０００４】このため、加熱冷却手段としては比較的大
きい温度勾配にも対応できるように、電源極性の切換に
より加熱側と冷却側に容易に切換可能なペルチェ素子を
用いていた。しかし、昇温終了時や降温終了時には、温
度勾配が大きいがゆえに制御が不安定となるオーバーシ
ュートやアンダーシュート（図１中、仮想線Ｘ参照）が
発生し、高精度で安定した温度制御を実現できない問題
があった。
きい温度勾配にも対応できるように、電源極性の切換に
より加熱側と冷却側に容易に切換可能なペルチェ素子を
用いていた。しかし、昇温終了時や降温終了時には、温
度勾配が大きいがゆえに制御が不安定となるオーバーシ
ュートやアンダーシュート（図１中、仮想線Ｘ参照）が
発生し、高精度で安定した温度制御を実現できない問題
があった。
【０００５】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、昇温終了時等におけるオー
バーシュート等の発生を防止し、高精度で安定した温度
制御を実現できる核酸増幅器の温度制御方法及び装置の
提供を目的とする。
課題を解決したものであり、昇温終了時等におけるオー
バーシュート等の発生を防止し、高精度で安定した温度
制御を実現できる核酸増幅器の温度制御方法及び装置の
提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る核酸増幅器
の温度制御方法は、予め、時間に応じて温度が変化する
変温パターンＰｔを設定し、温度制御時に、ＰＩＤ動作
による温度制御を行うとともに、変温パターンＰｔに従
って、セットした試料Ｓに対する加熱又は冷却を行うに
際し、予め、変温パターンＰｔにおける温度勾配を有す
る変温区間Ｍａ、Ｍｂに対し、例えば、温度による一又
は二以上の制御切換点Ｃ１、Ｃ２を設定して複数の分割
制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍｂ１、ｍｂ２を設けるとと
もに、複数の異なるＰＩＤ定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ
４、Ｋ５を設定し、温度制御時に、各分割制御区間ｍａ
１…、ｍｂ１…に最適なＰＩＤ定数を用いて制御するよ
うにしたことを特徴とする。この場合、温度上昇の変温
区間Ｍａは少なくとも最初の分割制御区間ｍａ１で昇温
速度を速めるＰＩＤ定数を用いるとともに、最終の分割
制御区間ｍａ２で昇温速度を遅めるＰＩＤ定数を用いる
ことが望ましい。また、温度下降の変温区間Ｍｂは少な
くとも最初の分割制御区間ｍｂ１で降温速度を速めるＰ
ＩＤ定数を用いるとともに、最終の分割制御区間ｍｂ２
で降温速度を遅めるＰＩＤ定数を用いることが望まし
い。
の温度制御方法は、予め、時間に応じて温度が変化する
変温パターンＰｔを設定し、温度制御時に、ＰＩＤ動作
による温度制御を行うとともに、変温パターンＰｔに従
って、セットした試料Ｓに対する加熱又は冷却を行うに
際し、予め、変温パターンＰｔにおける温度勾配を有す
る変温区間Ｍａ、Ｍｂに対し、例えば、温度による一又
は二以上の制御切換点Ｃ１、Ｃ２を設定して複数の分割
制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍｂ１、ｍｂ２を設けるとと
もに、複数の異なるＰＩＤ定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ
４、Ｋ５を設定し、温度制御時に、各分割制御区間ｍａ
１…、ｍｂ１…に最適なＰＩＤ定数を用いて制御するよ
うにしたことを特徴とする。この場合、温度上昇の変温
区間Ｍａは少なくとも最初の分割制御区間ｍａ１で昇温
速度を速めるＰＩＤ定数を用いるとともに、最終の分割
制御区間ｍａ２で昇温速度を遅めるＰＩＤ定数を用いる
ことが望ましい。また、温度下降の変温区間Ｍｂは少な
くとも最初の分割制御区間ｍｂ１で降温速度を速めるＰ
ＩＤ定数を用いるとともに、最終の分割制御区間ｍｂ２
で降温速度を遅めるＰＩＤ定数を用いることが望まし
い。
【０００７】また、本発明に係る核酸増幅器の温度制御
装置１は、時間に応じて温度が変化する変温パターンＰ
ｔを設定する設定部２を有する制御機能部３と、ＰＩＤ
動作による温度制御を行うとともに、変温パターンＰｔ
に従って、試料容器４にセットした試料Ｓに対する加熱
又は冷却を行う、例えば、ペルチェ素子を用いた温調機
能部５を備えて構成し、特に、制御機能部３に、変温パ
ターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区間Ｍａ、Ｍ
ｂに対し、複数の分割制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍｂ
１、ｍｂ２を設けるための、例えば、温度による一又は
二以上の制御切換点Ｃ１、Ｃ２を設定する第二の設定部
６と、各分割制御区間ｍａ１…、ｍｂ１…に対して最適
なＰＩＤ定数を設定する第三の設定部７を備えてなるこ
とを特徴とする。
装置１は、時間に応じて温度が変化する変温パターンＰ
ｔを設定する設定部２を有する制御機能部３と、ＰＩＤ
動作による温度制御を行うとともに、変温パターンＰｔ
に従って、試料容器４にセットした試料Ｓに対する加熱
又は冷却を行う、例えば、ペルチェ素子を用いた温調機
能部５を備えて構成し、特に、制御機能部３に、変温パ
ターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区間Ｍａ、Ｍ
ｂに対し、複数の分割制御区間ｍａ１、ｍａ２、ｍｂ
１、ｍｂ２を設けるための、例えば、温度による一又は
二以上の制御切換点Ｃ１、Ｃ２を設定する第二の設定部
６と、各分割制御区間ｍａ１…、ｍｂ１…に対して最適
なＰＩＤ定数を設定する第三の設定部７を備えてなるこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明に係る核酸増幅器の温度制御方法及び装
置１によれば、変温パターンＰｔにおける昇温時の変温
区間Ｍａは前後の分割制御区間ｍａ１とｍａ２に分割さ
れる。最初の分割制御区間ｍａ１では昇温速度を速める
最適なＰＩＤ定数Ｋ１を用いてＰＩＤ動作による温度制
御が実行される。この場合、分割制御区間ｍａ１で選択
されるＰＩＤ定数Ｋ１は、予め制御機能部３における第
三の設定部７によって設定され、同区間ｍａ１の制御時
に温調機能部５のＰＩＤ定数が変更される。これによ
り、実際の昇温時における温度勾配は分割制御区間ｍａ
１、ｍａ２を設定しない場合の理想勾配よりも大きくな
り、昇温開始から制御切換点Ｃ１まではより急速な昇温
が行われる。
置１によれば、変温パターンＰｔにおける昇温時の変温
区間Ｍａは前後の分割制御区間ｍａ１とｍａ２に分割さ
れる。最初の分割制御区間ｍａ１では昇温速度を速める
最適なＰＩＤ定数Ｋ１を用いてＰＩＤ動作による温度制
御が実行される。この場合、分割制御区間ｍａ１で選択
されるＰＩＤ定数Ｋ１は、予め制御機能部３における第
三の設定部７によって設定され、同区間ｍａ１の制御時
に温調機能部５のＰＩＤ定数が変更される。これによ
り、実際の昇温時における温度勾配は分割制御区間ｍａ
１、ｍａ２を設定しない場合の理想勾配よりも大きくな
り、昇温開始から制御切換点Ｃ１まではより急速な昇温
が行われる。
【０００９】そして、温度が制御切換点Ｃ１に達したな
ら、昇温速度を遅める最適なＰＩＤ定数Ｋ２を用いてＰ
ＩＤ動作による同様の温度制御が実行される。これによ
り、次の分割制御区間ｍａ２での実際の昇温時における
温度勾配は理想勾配よりも小さくなり、昇温終了点まで
はより緩やかな昇温が行われる。
ら、昇温速度を遅める最適なＰＩＤ定数Ｋ２を用いてＰ
ＩＤ動作による同様の温度制御が実行される。これによ
り、次の分割制御区間ｍａ２での実際の昇温時における
温度勾配は理想勾配よりも小さくなり、昇温終了点まで
はより緩やかな昇温が行われる。
【００１０】一方、降温時の変温区間Ｍｂも前後の分割
制御区間ｍｂ１とｍｂ２に分割される。最初の分割制御
区間ｍｂ１では降温速度を速める最適なＰＩＤ定数Ｋ４
を用いてＰＩＤ動作による温度制御が実行される。これ
により、実際の降温時における温度勾配は理想勾配より
も大きくなり、降温開始から制御切換点Ｃ２まではより
急速な降温が行われる。
制御区間ｍｂ１とｍｂ２に分割される。最初の分割制御
区間ｍｂ１では降温速度を速める最適なＰＩＤ定数Ｋ４
を用いてＰＩＤ動作による温度制御が実行される。これ
により、実際の降温時における温度勾配は理想勾配より
も大きくなり、降温開始から制御切換点Ｃ２まではより
急速な降温が行われる。
【００１１】そして、温度が制御切換点Ｃ２に達したな
ら、降温速度を遅める最適なＰＩＤ定数Ｋ５を用いてＰ
ＩＤ動作による同様の温度制御が実行される。これによ
り、次の分割制御区間ｍｂ２での実際の降温時における
温度勾配は理想勾配よりも小さくなり、降温終了点まで
はより緩やかな降温が行われる。
ら、降温速度を遅める最適なＰＩＤ定数Ｋ５を用いてＰ
ＩＤ動作による同様の温度制御が実行される。これによ
り、次の分割制御区間ｍｂ２での実際の降温時における
温度勾配は理想勾配よりも小さくなり、降温終了点まで
はより緩やかな降温が行われる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
面に基づき詳細に説明する。
【００１３】まず、本発明に係る温度制御装置１を含む
核酸増幅器Ｗの全体構成について、図３及び図１を参照
して説明する。
核酸増幅器Ｗの全体構成について、図３及び図１を参照
して説明する。
【００１４】本発明に係る核酸増幅器Ｗは大別して、試
料容器４と、この試料容器４を加熱又は冷却する本発明
に係る温度制御装置１からなる。
料容器４と、この試料容器４を加熱又は冷却する本発明
に係る温度制御装置１からなる。
【００１５】試料容器４は熱伝導性素材により構成し、
試料Ｓ、即ち、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸配列をセットす
る。
試料Ｓ、即ち、ＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸配列をセットす
る。
【００１６】一方、温度制御装置１は制御機能部３と温
調機能部５を備える。制御機能部３はＣＰＵ、メモリ等
を含むコンピュータ本体１１と、コンピュータ本体１１
に接続した表示器１２及びキーボード１３を含むコンピ
ュータユニットＵにより構成する。
調機能部５を備える。制御機能部３はＣＰＵ、メモリ等
を含むコンピュータ本体１１と、コンピュータ本体１１
に接続した表示器１２及びキーボード１３を含むコンピ
ュータユニットＵにより構成する。
【００１７】コンピュータユニットＵには時間に応じて
温度が変化する図１に示す変温パターンＰｔを設定する
設定部（第一の設定部）２を備えるとともに、変温パタ
ーンＰｔの上昇する温度勾配を有する変温区間Ｍａに対
し、二つの分割制御区間ｍａ１、ｍａ２を設けるための
制御切換点Ｃ１と、下降する温度勾配を有する変温区間
Ｍｂに対し、二つの分割制御区間ｍｂ１、ｍｂ２を設け
るための制御切換点Ｃ２とを設定する第二の設定部６を
備える。この場合、各制御切換点Ｃ１、Ｃ２は温度によ
り設定できる。さらに、制御機能部３には複数の異なる
ＰＩＤ定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５…を設定する
ための第三の設定部７を備える。各ＰＩＤ定数Ｋ１…は
各分割制御区間ｍａ１…、ｍｂ１…に対応させて最適と
なる定数を設定し、各区間ｍａ１…、ｍｂ１…の制御時
に、第三の設定部７の設定データに基づいて後述する温
調機能部５における実際のＰＩＤ定数を変更する。
温度が変化する図１に示す変温パターンＰｔを設定する
設定部（第一の設定部）２を備えるとともに、変温パタ
ーンＰｔの上昇する温度勾配を有する変温区間Ｍａに対
し、二つの分割制御区間ｍａ１、ｍａ２を設けるための
制御切換点Ｃ１と、下降する温度勾配を有する変温区間
Ｍｂに対し、二つの分割制御区間ｍｂ１、ｍｂ２を設け
るための制御切換点Ｃ２とを設定する第二の設定部６を
備える。この場合、各制御切換点Ｃ１、Ｃ２は温度によ
り設定できる。さらに、制御機能部３には複数の異なる
ＰＩＤ定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５…を設定する
ための第三の設定部７を備える。各ＰＩＤ定数Ｋ１…は
各分割制御区間ｍａ１…、ｍｂ１…に対応させて最適と
なる定数を設定し、各区間ｍａ１…、ｍｂ１…の制御時
に、第三の設定部７の設定データに基づいて後述する温
調機能部５における実際のＰＩＤ定数を変更する。
【００１８】他方、温調機能部５は試料容器４にセット
した試料Ｓを加熱又は冷却するペルチェ効果を利用した
ペルチェ素子（電子冷凍素子）１５、ペルチェ素子１５
に接続して同素子１５をドライブするドライバ１６、ド
ライバ１６に接続した電源１７、ドライバ１６に制御信
号を付与する制御ユニット１８、試料Ｓの温度を検出し
て制御ユニット１８に付与する温度センサ１９を備え
る。温調機能部５は制御ユニット１８によりＰＩＤ動作
による温度制御を実行する。また、制御ユニット１８は
コンピュータ本体１１に接続する。これにより、制御ユ
ニット１８からコンピュータ本体１１には測定した温度
データ等を付与するとともに、コンピュータ本体１１か
ら制御ユニット１８には前記各種設定情報、即ち、変温
パターンＰｔ、ＰＩＤ定数Ｋ１…に基づく指令データを
付与する。なお、ドライバ１６はペルチェ素子１５と電
源１７間における通電率可変機能及び極性切換機能を備
える。また、制御ユニット１８はＰＩＤ動作を行うため
の演算機能を備える。
した試料Ｓを加熱又は冷却するペルチェ効果を利用した
ペルチェ素子（電子冷凍素子）１５、ペルチェ素子１５
に接続して同素子１５をドライブするドライバ１６、ド
ライバ１６に接続した電源１７、ドライバ１６に制御信
号を付与する制御ユニット１８、試料Ｓの温度を検出し
て制御ユニット１８に付与する温度センサ１９を備え
る。温調機能部５は制御ユニット１８によりＰＩＤ動作
による温度制御を実行する。また、制御ユニット１８は
コンピュータ本体１１に接続する。これにより、制御ユ
ニット１８からコンピュータ本体１１には測定した温度
データ等を付与するとともに、コンピュータ本体１１か
ら制御ユニット１８には前記各種設定情報、即ち、変温
パターンＰｔ、ＰＩＤ定数Ｋ１…に基づく指令データを
付与する。なお、ドライバ１６はペルチェ素子１５と電
源１７間における通電率可変機能及び極性切換機能を備
える。また、制御ユニット１８はＰＩＤ動作を行うため
の演算機能を備える。
【００１９】次に、本発明に係る核酸増幅器Ｗの温度制
御方法を含む全体動作について、図２〜図５を参照して
説明する。
御方法を含む全体動作について、図２〜図５を参照して
説明する。
【００２０】まず、予め、第一の設定部２によって変温
パターンＰｔを設定する。変温パターンＰｔはキーボー
ド１３から時間ｔ１…及び温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…を指
定することにより任意に設定でき、設定値はコンピュー
タ本体１１に記憶される。また、第二の設定部６によっ
て変温パターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区間
Ｍａ、Ｍｂに対し、制御切換点Ｃ１、Ｃ２を温度により
設定する。なお、試料Ｓは試料容器４にセットされる。
パターンＰｔを設定する。変温パターンＰｔはキーボー
ド１３から時間ｔ１…及び温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…を指
定することにより任意に設定でき、設定値はコンピュー
タ本体１１に記憶される。また、第二の設定部６によっ
て変温パターンＰｔにおける温度勾配を有する変温区間
Ｍａ、Ｍｂに対し、制御切換点Ｃ１、Ｃ２を温度により
設定する。なお、試料Ｓは試料容器４にセットされる。
【００２１】そして、コンピュータ本体１１は第一の区
間となる変温区間Ｍａにおける昇温終了時の設定温度Ｔ
１を読出すとともに（ステップ３１）、温度センサ１９
から得る測定温度Ｔｄと設定温度Ｔ１を比較し、実行す
る制御が昇温制御か、降温制御か、定温制御かを判断す
る（ステップ３２）。第一の区間では昇温制御となるた
め、コンピュータ本体１１からは最初の分割制御区間ｍ
ａ１に対応して設定したＰＩＤ定数Ｋ１に基づく指令デ
ータが制御ユニット１８に送られ、制御ユニット１８の
ＰＩＤ定数はＫ１に変更される（ステップ３３）。よっ
て、温調機能部５によりＰＩＤ定数Ｋ１を用いたＰＩＤ
動作による昇温制御が実行される。この際、図２に示す
実際に検出される変温パターンＰｄのように、昇温時に
おける温度勾配は分割制御区間を設定しない変温パター
ンＰｔにおける理想勾配よりも大きくなり、制御切換点
Ｃ１まではより急速な昇温が行われる。なお、温度制御
時には温度センサ１９により実際の温度が測定され、そ
の測定結果に基づいて随時目標温度の設定が行われる
（ステップ３４、３５）。
間となる変温区間Ｍａにおける昇温終了時の設定温度Ｔ
１を読出すとともに（ステップ３１）、温度センサ１９
から得る測定温度Ｔｄと設定温度Ｔ１を比較し、実行す
る制御が昇温制御か、降温制御か、定温制御かを判断す
る（ステップ３２）。第一の区間では昇温制御となるた
め、コンピュータ本体１１からは最初の分割制御区間ｍ
ａ１に対応して設定したＰＩＤ定数Ｋ１に基づく指令デ
ータが制御ユニット１８に送られ、制御ユニット１８の
ＰＩＤ定数はＫ１に変更される（ステップ３３）。よっ
て、温調機能部５によりＰＩＤ定数Ｋ１を用いたＰＩＤ
動作による昇温制御が実行される。この際、図２に示す
実際に検出される変温パターンＰｄのように、昇温時に
おける温度勾配は分割制御区間を設定しない変温パター
ンＰｔにおける理想勾配よりも大きくなり、制御切換点
Ｃ１まではより急速な昇温が行われる。なお、温度制御
時には温度センサ１９により実際の温度が測定され、そ
の測定結果に基づいて随時目標温度の設定が行われる
（ステップ３４、３５）。
【００２２】また、サブルーチン３６により昇温中であ
るか否かを判断し（ステップ３６１）、温度が制御切換
点Ｃ１に達したなら、次の分割制御区間ｍａ２に移行す
る（ステップ３６２）。これにより、コンピュータ本体
１１からは当該分割制御区間ｍａ２に対応して設定した
ＰＩＤ定数Ｋ２に基づく指令データが制御ユニット１８
に送られ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数がＫ２に変更
される（ステップ３６３）。そして、引続き、ＰＩＤ定
数Ｋ２による昇温制御が実行される。この際、図２に示
すように、実際の昇温時における温度勾配は理想勾配よ
りも小さくなり、昇温終了点である設定温度Ｔ１までは
緩やかな昇温制御が行われる。したがって、昇温終了点
における実際の変温パターンＰｄの変化はより鈍くな
り、オーバーシュートの発生が抑制される。目標となる
設定温度Ｔ１に達したなら、第二の区間となる定温区間
Ｍｃに移行する（ステップ３７、３８）。
るか否かを判断し（ステップ３６１）、温度が制御切換
点Ｃ１に達したなら、次の分割制御区間ｍａ２に移行す
る（ステップ３６２）。これにより、コンピュータ本体
１１からは当該分割制御区間ｍａ２に対応して設定した
ＰＩＤ定数Ｋ２に基づく指令データが制御ユニット１８
に送られ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数がＫ２に変更
される（ステップ３６３）。そして、引続き、ＰＩＤ定
数Ｋ２による昇温制御が実行される。この際、図２に示
すように、実際の昇温時における温度勾配は理想勾配よ
りも小さくなり、昇温終了点である設定温度Ｔ１までは
緩やかな昇温制御が行われる。したがって、昇温終了点
における実際の変温パターンＰｄの変化はより鈍くな
り、オーバーシュートの発生が抑制される。目標となる
設定温度Ｔ１に達したなら、第二の区間となる定温区間
Ｍｃに移行する（ステップ３７、３８）。
【００２３】定温区間Ｍｃにおいても変温区間Ｍａと同
様の手法で制御が実行される。即ち、コンピュータ本体
１１は定温区間Ｍｃにおける制御終了時の設定温度Ｔ２
（＝Ｔ１）を読出すとともに（ステップ３１）、温度セ
ンサ１９から得る測定温度Ｔｄと設定温度Ｔ２を比較
し、実行する制御が昇温制御か、降温制御か、定温制御
かを判断する（ステップ３２）。同区間Ｍｃでは定温制
御となるため、コンピュータ本体１１からは同区間Ｍｃ
に対応して設定したＰＩＤ定数Ｋ３に基づく指令データ
が制御ユニット１８に送られ、制御ユニット１８のＰＩ
Ｄ定数はＫ３に変更される（ステップ３３）。よって、
温調機能部５によりＰＩＤ定数Ｋ１を用いたＰＩＤ動作
による昇温制御が実行される。そして、設定時間ｔ１に
達したなら、第三の区間となる降温区間Ｍｂに移行する
（ステップ３７、３８）。
様の手法で制御が実行される。即ち、コンピュータ本体
１１は定温区間Ｍｃにおける制御終了時の設定温度Ｔ２
（＝Ｔ１）を読出すとともに（ステップ３１）、温度セ
ンサ１９から得る測定温度Ｔｄと設定温度Ｔ２を比較
し、実行する制御が昇温制御か、降温制御か、定温制御
かを判断する（ステップ３２）。同区間Ｍｃでは定温制
御となるため、コンピュータ本体１１からは同区間Ｍｃ
に対応して設定したＰＩＤ定数Ｋ３に基づく指令データ
が制御ユニット１８に送られ、制御ユニット１８のＰＩ
Ｄ定数はＫ３に変更される（ステップ３３）。よって、
温調機能部５によりＰＩＤ定数Ｋ１を用いたＰＩＤ動作
による昇温制御が実行される。そして、設定時間ｔ１に
達したなら、第三の区間となる降温区間Ｍｂに移行する
（ステップ３７、３８）。
【００２４】第三の区間は降温制御を行うが、制御は変
温区間Ｍａと同様の手法で行われる。即ち、コンピュー
タ本体１１は第三の区間となる変温区間Ｍｂにおける降
温終了時の設定温度Ｔ３を読出すとともに（ステップ３
１）、温度センサ１９から得る測定温度Ｔｄと設定温度
Ｔ３を比較し、実行する制御が昇温制御か、降温制御
か、定温制御かを判断する（ステップ３２）。第三の区
間では降温制御となるため、コンピュータ本体１１から
は最初の分割制御区間ｍｂ１に対応して設定したＰＩＤ
定数Ｋ４に基づく指令データが制御ユニット１８に送ら
れ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数はＫ４に変更される
（ステップ３３）。よって、温調機能部５によりＰＩＤ
定数Ｋ４を用いたＰＩＤ動作による降温制御が実行され
る。この際、図２に示すように、実際の降温時における
温度勾配は理想勾配よりも大きくなり、制御切換点Ｃ２
まではより急速な降温が行われる。
温区間Ｍａと同様の手法で行われる。即ち、コンピュー
タ本体１１は第三の区間となる変温区間Ｍｂにおける降
温終了時の設定温度Ｔ３を読出すとともに（ステップ３
１）、温度センサ１９から得る測定温度Ｔｄと設定温度
Ｔ３を比較し、実行する制御が昇温制御か、降温制御
か、定温制御かを判断する（ステップ３２）。第三の区
間では降温制御となるため、コンピュータ本体１１から
は最初の分割制御区間ｍｂ１に対応して設定したＰＩＤ
定数Ｋ４に基づく指令データが制御ユニット１８に送ら
れ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数はＫ４に変更される
（ステップ３３）。よって、温調機能部５によりＰＩＤ
定数Ｋ４を用いたＰＩＤ動作による降温制御が実行され
る。この際、図２に示すように、実際の降温時における
温度勾配は理想勾配よりも大きくなり、制御切換点Ｃ２
まではより急速な降温が行われる。
【００２５】また、サブルーチン３６により降温中であ
るか否かを判断し（ステップ３６４）、温度が制御切換
点Ｃ２に達したなら、次の分割制御区間ｍｂ２に移行す
る（ステップ３６５）。これにより、コンピュータ本体
１１からは当該分割制御区間ｍｂ２に対応して設定した
ＰＩＤ定数Ｋ５に基づく指令データが制御ユニット１８
に送られ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数がＫ５に変更
される（ステップ３６６）。そして、引続き、ＰＩＤ定
数Ｋ５による降温制御が実行される。この際、図２に示
すように、実際の降温時における温度勾配は理想勾配よ
りも小さくなり、降温終了点である設定温度Ｔ３までは
緩やかな降温制御が行われる。したがって、降温終了点
における実際の変温パターンＰｄの変化はより鈍くな
り、アンダーシュートの発生が抑制される。目標となる
設定温度Ｔ３に達したなら、次の区間に移行し（ステッ
プ３７、３８）、以下、同様に実行される。
るか否かを判断し（ステップ３６４）、温度が制御切換
点Ｃ２に達したなら、次の分割制御区間ｍｂ２に移行す
る（ステップ３６５）。これにより、コンピュータ本体
１１からは当該分割制御区間ｍｂ２に対応して設定した
ＰＩＤ定数Ｋ５に基づく指令データが制御ユニット１８
に送られ、制御ユニット１８のＰＩＤ定数がＫ５に変更
される（ステップ３６６）。そして、引続き、ＰＩＤ定
数Ｋ５による降温制御が実行される。この際、図２に示
すように、実際の降温時における温度勾配は理想勾配よ
りも小さくなり、降温終了点である設定温度Ｔ３までは
緩やかな降温制御が行われる。したがって、降温終了点
における実際の変温パターンＰｄの変化はより鈍くな
り、アンダーシュートの発生が抑制される。目標となる
設定温度Ｔ３に達したなら、次の区間に移行し（ステッ
プ３７、３８）、以下、同様に実行される。
【００２６】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、変温区間は前後二つの分割制御区間に分割した
が三つ以上に分割してもよい。また、制御切換点は時間
等により設定してもよい。さらにまた、加熱又は冷却す
る手段としてペルチェ素子を用いたが、他の同効手段を
用いる場合を妨げるものではない。その他、細部の構
成、手法、数量等において本発明の要旨を逸脱しない範
囲で任意に変更できる。
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、変温区間は前後二つの分割制御区間に分割した
が三つ以上に分割してもよい。また、制御切換点は時間
等により設定してもよい。さらにまた、加熱又は冷却す
る手段としてペルチェ素子を用いたが、他の同効手段を
用いる場合を妨げるものではない。その他、細部の構
成、手法、数量等において本発明の要旨を逸脱しない範
囲で任意に変更できる。
【００２７】
【発明の効果】このように、本発明に係る核酸増幅器の
温度制御方法及び装置は、予め、変温パターンにおける
温度勾配を有する変温区間に対し、一又は二以上の制御
切換点を設定して複数の分割制御区間を設けるととも
に、複数の異なるＰＩＤ定数を設定し、温度制御時に、
各分割制御区間に最適なＰＩＤ定数を用いて制御するよ
うにしたため、昇温終了時や降温終了時におけるオーバ
ーシュートやアンダーシュートの発生を防止し、高精度
で安定した温度制御を実現できるという顕著な効果を奏
する。
温度制御方法及び装置は、予め、変温パターンにおける
温度勾配を有する変温区間に対し、一又は二以上の制御
切換点を設定して複数の分割制御区間を設けるととも
に、複数の異なるＰＩＤ定数を設定し、温度制御時に、
各分割制御区間に最適なＰＩＤ定数を用いて制御するよ
うにしたため、昇温終了時や降温終了時におけるオーバ
ーシュートやアンダーシュートの発生を防止し、高精度
で安定した温度制御を実現できるという顕著な効果を奏
する。
【図１】本発明に係る核酸増幅器の温度制御方法に用い
る変温パターン図、
る変温パターン図、
【図２】同温度制御方法により制御された実際の変温パ
ターン図、
ターン図、
【図３】同核酸増幅器のブロック構成図、
【図４】同温度制御方法を用いた核酸増幅器の動作を示
すフローチャート、
すフローチャート、
【図５】同温度制御方法を用いた核酸増幅器の動作にお
けるサブルーチンのフローチャート、
けるサブルーチンのフローチャート、
１ 温度制御装置 ２ 設定部（第一の設定部） ３ 制御機能部 ４ 試料容器 ５ 温調機能部 ６ 第二の設定部 ７ 第三の設定部 Ｐｔ 変温パターン Ｓ 試料 Ｃ１… 制御切換点 Ｍａ… 変温区間 ｍａ１… 分割制御区間 ｍｂ１… 分割制御区間
Claims (7)
- 【請求項１】 予め、時間に応じて温度が変化する変温
パターンを設定し、温度制御時に、ＰＩＤ動作による温
度制御を行うとともに、変温パターンに従って、セット
した試料に対する加熱又は冷却を行う核酸増幅器の温度
制御方法において、予め、変温パターンにおける温度勾
配を有する変温区間に対し、一又は二以上の制御切換点
を設定して複数の分割制御区間を設けるとともに、複数
の異なるＰＩＤ定数を設定し、温度制御時に、各分割制
御区間に最適なＰＩＤ定数を用いて制御することを特徴
とする核酸増幅器の温度制御方法。 - 【請求項２】 制御切換点は温度により設定することを
特徴とする請求項１記載の核酸増幅器の温度制御方法。 - 【請求項３】 温度上昇の変温区間は少なくとも最初の
分割制御区間で昇温速度を速めるＰＩＤ定数を用いると
ともに、最終の分割制御区間で昇温速度を遅めるＰＩＤ
定数を用いることを特徴とする請求項１記載の核酸増幅
器の温度制御方法。 - 【請求項４】 温度下降の変温区間は少なくとも最初の
分割制御区間で降温速度を速めるＰＩＤ定数を用いると
ともに、最終の分割制御区間で降温速度を遅めるＰＩＤ
定数を用いることを特徴とする請求項１記載の核酸増幅
器の温度制御方法。 - 【請求項５】 時間に応じて温度が変化する変温パター
ンを設定する設定部を有する制御機能部と、ＰＩＤ動作
による温度制御を行うとともに、変温パターンに従っ
て、試料容器にセットした試料に対する加熱又は冷却を
行う温調機能部を備えてなる核酸増幅器の温度制御装置
において、制御機能部に、変温パターンにおける温度勾
配を有する変温区間に対し、複数の分割制御区間を設け
るための一又は二以上の制御切換点を設定する第二の設
定部と、各分割制御区間に対して最適なＰＩＤ定数を設
定する第三の設定部を備えてなることを特徴とする核酸
増幅器の温度制御装置。 - 【請求項６】 温調機能部は試料容器を加熱又は冷却す
るペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項５記載
の核酸増幅器の温度制御装置。 - 【請求項７】 制御切換点は温度により設定することを
特徴とする請求項５記載の核酸増幅器の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25567891A JPH0568555A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 核酸増幅器の温度制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25567891A JPH0568555A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 核酸増幅器の温度制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568555A true JPH0568555A (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=17282108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25567891A Pending JPH0568555A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 核酸増幅器の温度制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0568555A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003080576A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Fanuc Ltd | 射出成形機の温度制御方法及び装置 |
| CN115031871A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-09 | 北京林电伟业电子技术有限公司 | 一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法 |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP25567891A patent/JPH0568555A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003080576A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Fanuc Ltd | 射出成形機の温度制御方法及び装置 |
| CN115031871A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-09 | 北京林电伟业电子技术有限公司 | 一种用于恒温快速核酸扩增检测分析仪的多温区校准方法 |
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