WO2005068066A1 - Temperature controller and protein crystallizer utilizing the same - Google Patents

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Hiroaki Adachi
Takatomo Sasaki
Yusuke Mori
Kazufumi Takano
Tsuyoshi Inoue
Hiroyoshi Matsumura
Satoshi Murakami
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Sosho, Inc.
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Abstract

A temperature controller that by creating of a temperature gradient on a heat conductor surface, can simultaneously adjust multiple samples disposed on the surface to different temperatures and can regulate a temperature profile of the heat conductor surface as desired. There is provided a temperature controller comprising a heating/cooling device and a heat conductor disposed in thermal contact with the heating/cooling device, wherein in accordance with the temperature of the heat conductor, the temperature of samples disposed in thermal contact therewith is regulated. In the temperature controller, two or more heating/cooling devices are disposed, and by setting of these for different temperatures, a temperature gradient is created on a surface of heat conductor in thermal contact with the samples. The heat conductor is composed of two or more types of materials whose values dc/K, wherein the specific gravity is referred to as d[kg/m3], the specific heat as c[J/(kg·K)] and the thermal conductivity as K[W/(m·K)], are different from each other.

Description

温度調節装置およびそれを用いたタンパク質結晶化装置  Temperature control device and protein crystallization device using the same
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、試料の温度調節に用いられる温度調節装置に関し、更に詳しくは、複 数の試料を同時に異なる温度に調節し得る温度調節装置に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a temperature control device used for temperature control of a sample, and more particularly, to a temperature control device capable of simultaneously adjusting a plurality of samples to different temperatures. Background art
[0002] 化学分野にお!、ては、化学物質の合成や、その特性評価など、種々の実験操作が 実施されている。このような実験操作の一例として、タンパク質の結晶化操作が挙げ られる。このタンパク質の結晶化は、主に、 X線結晶構造解析によってタンパク質の 3 次元立体構造を解析するために実施される。タンパク質の立体構造情報は、その特 異的性質および機能を理解する上で不可欠な情報である。例えば、基礎化学的分 野においては、酵素やホルモンなどによる生化学系での機能発現のメカニズムを理 解する基礎となり、また、産業的分野においては、タンパク質の機能解析に基づいた 新薬開発などに活用される。  [0002] In the field of chemistry, various experimental operations such as synthesis of chemical substances and evaluation of their properties have been performed. An example of such an experimental operation is a protein crystallization operation. The crystallization of the protein is mainly performed to analyze the three-dimensional structure of the protein by X-ray crystal structure analysis. Information on the three-dimensional structure of a protein is essential for understanding its specific properties and functions. For example, in the basic chemistry field, it becomes the basis for understanding the mechanism of function expression in biochemical systems by enzymes and hormones, and in the industrial field, it is used to develop new drugs based on protein function analysis. Be utilized.
[0003] このような各種の実験操作にぉ 、ては、温度が最も重要な条件の一つとなる。従つ て、最適な温度条件を見出すために、種々の温度条件で実験操作を繰り返すこと、 すなわち温度スクリーニングが行なわれる。特に、タンパク質の結晶化は、温度など の外部条件に非常に敏感であり、その条件設定が困難な場合が多いため、温度スク リー-ングは非常に重要な操作である。実験系の温度調節には、通常、恒温槽が使 用される。し力しながら、従来の恒温槽では、槽内が均一な温度に維持されているた め、 1回の実験操作で、ある一点の温度条件における実験データしか取得できなか つた。そのため、種々の温度条件での実験データを取得するためには、ある温度条 件での実験が終了した後、恒温槽の温度を別の温度に再設定し、設定温度を安定 維持するまで待機した後、次の実験を行うという操作を繰り返す必要があり、多くの時 間と労力を要するという問題があった。  [0003] In such various experimental operations, temperature is one of the most important conditions. Therefore, in order to find the optimal temperature condition, the experimental operation is repeated under various temperature conditions, that is, temperature screening is performed. In particular, protein crystallization is very sensitive to external conditions such as temperature, and setting such conditions is often difficult. Therefore, temperature screening is a very important operation. A thermostat is usually used to control the temperature of the experimental system. However, in a conventional thermostatic chamber, the temperature inside the chamber was maintained at a uniform temperature, so that only one experiment operation could acquire experimental data under a certain temperature condition. Therefore, in order to acquire experimental data under various temperature conditions, after completing the experiment under one temperature condition, reset the temperature of the constant temperature bath to another temperature and wait until the set temperature is stably maintained. After that, it is necessary to repeat the operation of performing the next experiment, and there is a problem that much time and labor are required.
[0004] このような問題を解決するものとして、同時に複数の温度条件下での測定を可能と する、温度勾配付き恒温測定器が提案されている(特許文献 1)。この温度勾配付き 恒温測定器は、黄銅で構成された熱伝導体の一端に発熱機構を設け、前記熱伝導 体の他端に放熱機構を設けた構成を有している。また、熱伝導体表面の各点の温度 を測定するため、複数の温度センサが設けられている。この測定器においては、発熱 機構で発生した熱が、熱伝導体を伝わり、放熱機構に至って放熱される。その結果、 熱伝導体表面に、発熱機構側から放熱機構側に向かう温度勾配が形成され、熱伝 導体表面の温度がその位置によって異なる状態となる。熱伝導体表面の各位置に試 料を載置することにより、複数の試料を、同時に、異なる温度に調節することが可能と なる。 [0004] As a solution to such a problem, there has been proposed a constant temperature measuring device with a temperature gradient, which enables measurement under a plurality of temperature conditions at the same time (Patent Document 1). With this temperature gradient The constant temperature measuring device has a configuration in which a heat generating mechanism is provided at one end of a heat conductor made of brass, and a heat radiating mechanism is provided at the other end of the heat conductor. In addition, a plurality of temperature sensors are provided to measure the temperature at each point on the heat conductor surface. In this measuring instrument, the heat generated by the heat generating mechanism is transmitted through the heat conductor, and is radiated to the heat radiating mechanism. As a result, a temperature gradient from the heat generating mechanism side to the heat radiating mechanism side is formed on the heat conductor surface, and the temperature of the heat conductive surface varies depending on the position. By placing samples at each position on the heat conductor surface, it is possible to adjust a plurality of samples simultaneously to different temperatures.
特許文献 1:特開平 7 - 318522号公報  Patent Document 1: JP-A-7-318522
発明の開示  Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題  Problems to be solved by the invention
[0005] し力しながら、上記温度勾配付き恒温測定器にぉ 、ては、熱伝導体表面の温度プ 口ファイルを、希望に応じて調整することは非常に困難という問題があった。特に、熱 伝導体において、室温付近または室温以下で、比較的小さい温度差 (例えば、数で 一二十数 °C)を発生させる場合、発熱部と吸熱部との間で生じる放熱または吸熱力 熱伝導体の温度プロファイルに与える影響が大きくなるため、所望の温度プロフアイ ルを実現することは非常に困難であった。そのため、例えば、多穴型プレートを用い た実験など、試料の配列が固定されているような場合、各試料の温度を必ずしも所望 の温度に設定することができない場合があった。 [0005] However, there has been a problem that it is very difficult to adjust the temperature profile file on the surface of the heat conductor as desired with the above-mentioned constant temperature measuring device with a temperature gradient. In particular, when a relatively small temperature difference (e.g., about 120 ° C in number) occurs near or below room temperature in a heat conductor, the heat dissipation or heat absorption generated between the heat-generating part and the heat-absorbing part Since the influence on the temperature profile of the heat conductor becomes large, it has been very difficult to realize a desired temperature profile. Therefore, for example, when the arrangement of samples is fixed, such as in an experiment using a multi-hole plate, the temperature of each sample may not always be able to be set to a desired temperature.
[0006] そこで、本発明は、熱伝導体表面に温度勾配を形成することにより、その表面に配 置された複数の試料を同時に容易に異なる温度に調節することができ、且つ、熱伝 導体表面の温度プロファイルを所望に応じて調整可能な温度調節装置、およびそれ を用いたタンパク質結晶化装置を提供することを目的とする。 [0006] Therefore, the present invention provides a method of forming a temperature gradient on the surface of a heat conductor so that a plurality of samples placed on the surface can be easily and simultaneously adjusted to different temperatures. An object of the present invention is to provide a temperature control device capable of adjusting a surface temperature profile as desired, and a protein crystallization device using the same.
課題を解決するための手段  Means for solving the problem
[0007] 前記課題を解決するために、本発明の温度調節装置は、加熱冷却素子と、前記加 熱冷却素子と熱的に接触させて配置された熱伝導体とを含み、前記熱伝導体の温 度に応じて、これと熱的に接触させて配置された試料の温度を調節する温度調節装 置であって、前記加熱冷却素子は、 2個以上設けられ、これらの加熱冷却素子が互 いに異なる温度に設定されることにより、前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触す る面に温度勾配が形成されるものであり、前記熱伝導体は、比重を d[kgZm3]、比 熱を。^!/ !^'!^) ]、熱伝導率を K[WZ (m'K) ]としたとき、 dcZKで表される値が 、互いに異なる 2種以上の材料で構成されて ヽることを特徴とする。 [0007] In order to solve the above-mentioned problems, a temperature control device of the present invention includes a heating / cooling element, and a heat conductor arranged in thermal contact with the heating / cooling element. A temperature adjusting device for adjusting the temperature of a sample placed in thermal contact with the temperature according to the temperature of the sample, wherein the heating and cooling elements are provided in a number of two or more, and these heating and cooling elements are Mutual When the temperature is set to a different temperature, a temperature gradient is formed on the surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample, and the specific gravity of the heat conductor is d [kgZm 3 ]. , Specific heat. ^! /! ^ '! ^)], And the thermal conductivity is K [WZ (m'K)], the value represented by dcZK must be composed of two or more different materials. It is characterized by.
[0008] また、本発明の温度調節装置にお!、ては、前記熱伝導体を、前記 dcZK値が互 、 に異なる 2種以上の材料で構成することに代えて、前記熱伝導体を、 1種以上の材料 で構成し、且つ、前記試料と熱的に接触する面とは反対側の面に複数の凹部を形成 し、この凹部内に空気を存在させてもよい。  [0008] Further, in the temperature control device of the present invention, the heat conductor is replaced with two or more materials having different dcZK values from each other, but instead of the heat conductor. Alternatively, a plurality of recesses may be formed on the surface opposite to the surface that is in thermal contact with the sample, the air being present in the recesses.
[0009] また、本発明のタンパク質結晶化装置は、タンパク質を含む試料溶液から、前記タ ンパク質の結晶を析出させる装置であって、前記試料溶液の温度を調節するために 、本発明の温度調節装置を用いたことを特徴とする。  [0009] Further, the protein crystallization apparatus of the present invention is an apparatus for precipitating the protein crystals from a sample solution containing a protein, wherein the temperature of the sample solution is adjusted to adjust the temperature of the sample solution. It is characterized by using an adjusting device.
発明の効果  The invention's effect
[0010] 本発明の温度調節装置によれば、前述したように、複数の加熱冷却素子が異なる 温度に設定されることにより、これと熱的に接触した熱伝導体の試料配置面に温度勾 配が形成される。すなわち、熱伝導体は、その試料配置面において、位置によって 温度が異なる状態に維持される。そのため、複数の試料を、熱伝導体上に位置を異 ならせて載置することによって、これらの試料を、同時に異なる温度に調節することが 可能となる。  [0010] According to the temperature control device of the present invention, as described above, by setting the plurality of heating / cooling elements to different temperatures, the temperature gradient is applied to the sample placement surface of the heat conductor in thermal contact therewith. An arrangement is formed. That is, the temperature of the heat conductor is maintained at different positions on the sample placement surface depending on the position. Therefore, by placing a plurality of samples at different positions on the heat conductor, these samples can be simultaneously adjusted to different temperatures.
[0011] 更に、本発明の温度調節装置においては、熱伝導体が dcZK値の互いに異なる 2 種以上の材料で構成されているか、または、熱伝導体の試料配置面とは反対側の面 に複数の凹部(その内部には空気が存在する。)が形成されている。そのため、熱伝 導体を構成する材料の組合せ、または、凹部の形状等を選択することによって、熱伝 導体の試料配置面における温度プロファイルを、装置の使用目的等に応じて容易に 調整することが可能である。  [0011] Further, in the temperature control device of the present invention, the heat conductor is made of two or more kinds of materials having different dcZK values, or the heat conductor is provided on the surface of the heat conductor opposite to the sample placement surface. A plurality of concave portions (there is air therein) are formed. Therefore, the temperature profile on the sample placement surface of the heat conductor can be easily adjusted according to the purpose of use of the device by selecting the combination of the materials constituting the heat conductor or the shape of the recess. It is possible.
[0012] また、本発明のタンパク質結晶化装置は、上記のような本発明の温度調節装置を 使用しているため、複数の温度条件での結晶化を同時に実施することができるため、 結晶化温度のスクリーニングを効率良く実施できるという利点を有している。  [0012] Further, the protein crystallization apparatus of the present invention uses the above-described temperature control apparatus of the present invention, and therefore can simultaneously perform crystallization under a plurality of temperature conditions. This has the advantage that temperature screening can be performed efficiently.
図面の簡単な説明 [図 1]図 1は、本発明の温度調節装置の一例を示す断面図である。 Brief Description of Drawings FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of a temperature control device of the present invention.
[図 2]図 2は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の一例を示す断面図である。  FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a heat conductor constituting the above-mentioned temperature control device.
[図 3]図 3は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の別の一例を示す断面図であ る。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of a heat conductor constituting the above-mentioned temperature controller.
[図 4]図 4は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の更に別の一例を示す断面図 である。  FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another example of the heat conductor constituting the temperature control device.
[図 5]図 5は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の更に別の一例を示す断面図 である。  FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another example of the heat conductor constituting the temperature control device.
[図 6]図 6は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の更に別の一例を示す断面図 である。  [FIG. 6] FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example of the heat conductor constituting the above-mentioned temperature control device.
[図 7]図 7は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の更に別の一例を示す断面図 である。  [FIG. 7] FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another example of the heat conductor constituting the temperature control device.
[図 8]図 8は、上記温度調節装置を構成する熱伝導体の更に別の一例を示す断面図 である。  FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another example of the heat conductor constituting the temperature control device.
[図 9]図 9は、本発明のタンパク質結晶化装置の一例を示す断面図である。  FIG. 9 is a cross-sectional view showing one example of the protein crystallization apparatus of the present invention.
[図 10]図 10は、本発明のタンパク質結晶化装置の別の一例を示す断面図である。 A は、前記断面図であり、 Bは、 Aの断面図と切断方向が互いに直交するような断面図 である。  FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the protein crystallization apparatus of the present invention. A is the cross-sectional view, and B is a cross-sectional view in which the cross-sectional direction of A and the cutting direction are orthogonal to each other.
[図 11]図 11は、実施例 1で用いた熱伝導体の構成を示す断面図である。 Aは、実施 例 1 1で用いた熱伝導体の構成を示す断面図であり、 Bは、実施例 1 2で用いた熱 伝導体の構成を示す断面図であり、 Cは、比較例で用いた熱伝導体の構成を示す断 面図である。  FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a heat conductor used in Example 1. A is a cross-sectional view showing the configuration of the heat conductor used in Example 11; B is a cross-sectional view showing the configuration of the heat conductor used in Example 12; and C is a comparative example. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a heat conductor used.
[図 12]図 12は、実施例 1で作製された温度調節装置における、熱伝導体表面の位 置と温度勾配との関係を示すグラフである。  FIG. 12 is a graph showing the relationship between the position of the heat conductor surface and the temperature gradient in the temperature control device manufactured in Example 1.
[図 13]図 13は、実施例 1で作製された温度調節装置を用いた温度調節において、試 料の配置位置と、調節された試料温度との関係を示すグラフである。  FIG. 13 is a graph showing the relationship between the arrangement position of samples and the adjusted sample temperature in the temperature adjustment using the temperature adjustment device manufactured in Example 1.
[図 14]図 14は、実施例 2において形成されたタンパク質結晶の光学顕微鏡写真であ る。 [図 15]図 15は、実施例 3で作製された温度調節装置における、熱伝導体表面の位 置と温度との関係を示すグラフである。 Aは、 2個のペルチェ素子の設定温度をそれ ぞれ 5°Cおよび 15°Cに設定した場合の前記グラフであり、 Bは、 2個のペルチェ素子 の設定温度をそれぞれ 5°Cおよび 50°Cに設定した場合の前記グラフである。 FIG. 14 is an optical micrograph of a protein crystal formed in Example 2. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the position of the heat conductor surface and the temperature in the temperature controller manufactured in Example 3. A is the graph when the set temperatures of the two Peltier elements are set to 5 ° C and 15 ° C, respectively, and B is the set temperature of the two Peltier elements at 5 ° C and 50 ° C, respectively. 5 is the graph when the temperature is set to ° C.
[図 16]図 16は、実施例 1で用いた別の熱伝導体の構成を示す断面図である。  FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of another heat conductor used in Example 1.
[図 17]図 17は、実施例 1で作製された温度調節装置における、制御装置の制御設 定温度と熱伝導体上に生成される温度の関係を示す図である。 Aは、前記制御装置 の設定平均温度と前記熱伝導体の実測平均温度の関係を示すグラフであり、 Bは、 前記制御装置の設定温度差と生成された温度勾配の関係を示すグラフである。  FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the control set temperature of the control device and the temperature generated on the heat conductor in the temperature control device manufactured in Example 1. A is a graph showing the relationship between the set average temperature of the control device and the actually measured average temperature of the heat conductor, and B is a graph showing the relationship between the set temperature difference of the control device and the generated temperature gradient. .
[図 18]図 18は、本発明における熱伝導体への測温体の埋設方法の一例を示す平面 図である。  FIG. 18 is a plan view showing an example of a method of embedding a temperature measuring element in a heat conductor according to the present invention.
[図 19]図 19は、本発明における熱伝導体への測温体の埋設方法の別の一例を示す 平面図である。  FIG. 19 is a plan view showing another example of a method of embedding a temperature measuring element in a heat conductor according to the present invention.
[図 20]図 20は、本発明の温度調節装置における、温度勾配生成ユニットと制御装置 の配置の一例を示す断面図である。  FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of an arrangement of a temperature gradient generation unit and a control device in the temperature control device of the present invention.
[図 21]図 21は、本発明の温度調節装置の別の一例を示す断面図である。  FIG. 21 is a cross-sectional view showing another example of the temperature control device of the present invention.
[図 22]図 22は、上記温度調節装置における、別の測温体の設置の一例を示す断面 図である。  FIG. 22 is a cross-sectional view showing an example of the installation of another temperature measuring element in the temperature control device.
[図 23]図 23は、本発明の温度調節装置の一部の一例を示す模式図である。  FIG. 23 is a schematic view showing one example of a part of the temperature control device of the present invention.
[図 24]図 24は、上記温度調節装置による温度制御の一例を示すグラフである。 Aは FIG. 24 is a graph showing an example of temperature control by the above-mentioned temperature controller. A is
、一定温度力 次第に温度勾配をつけていく例を示すグラフであり、 Bは、一定の温 度勾配を保ちながら全体的に温度を降下させる例を示すグラフであり、 Cは、平均温 度を変えずに温度勾配を次第に変化させていく例を示すグラフである。 Is a graph showing an example of gradually increasing the temperature gradient at a constant temperature, B is a graph showing an example in which the temperature is lowered as a whole while maintaining a constant temperature gradient, and C is a graph showing the average temperature. It is a graph which shows the example which changes a temperature gradient gradually without changing.
[図 25]図 25は、上記温度調節装置を構成する別の熱伝導体の一例および上記熱伝 導体上への前記別の熱伝導体の配置の一例を示す図である。 Aは、前記別の熱伝 導体の断面図であり、 Bは、上記熱伝導体上への前記別の熱伝導体の配置の一例 を示す平面図である。  FIG. 25 is a diagram showing an example of another heat conductor constituting the temperature control device and an example of disposition of the another heat conductor on the heat conductor. A is a cross-sectional view of the another heat conductor, and B is a plan view showing an example of the arrangement of the another heat conductor on the heat conductor.
[図 26]図 26は、実施例 4で作製された温度調節装置における、熱伝導体表面の位 置とゥエル内温度との関係を示すグラフである。 FIG. 26 is a graph showing the position of the heat conductor surface in the temperature controller manufactured in Example 4. 6 is a graph showing the relationship between the position and the temperature in the well.
[図 27]図 27は、上記温度調節装置を構成する別の熱伝導体の別の例を示す断面図 である。  FIG. 27 is a cross-sectional view showing another example of another heat conductor constituting the above-mentioned temperature control device.
[図 28]図 28は、上記熱伝導体上への上記別の熱伝導体および第二の別の熱伝導 体の配置の一例および前記別の熱伝導体および第二の別の熱伝導体の表面の位 置と温度との関係を示す図である。 Aは、上記熱伝導体上への上記別の熱伝導体お よび第二の別の熱伝導体の配置の一例の平面図であり、 Bは、前記別の熱伝導体お よび前記第二の別の熱伝導体の表面の位置と温度との関係を示すグラフである。  FIG. 28 is an example of the arrangement of the another heat conductor and the second another heat conductor on the heat conductor, and the another heat conductor and the second another heat conductor. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the position of the surface of the sphere and the temperature. A is a plan view of an example of the arrangement of the another heat conductor and the second another heat conductor on the heat conductor, B is the another heat conductor and the second heat conductor 7 is a graph showing the relationship between the position of the surface of another heat conductor and the temperature.
[図 29]図 29は、本発明の温度調節装置の一部の別の例を示す模式図である。 符号の説明 FIG. 29 is a schematic view showing another example of a part of the temperature control device of the present invention. Explanation of symbols
la, lb, 14 加熱冷却素子  la, lb, 14 heating / cooling element
2, 12 熱伝導体  2, 12 Thermal conductor
3 熱浴部  3 Heat bath
4 プレート  4 plates
5 試料  5 samples
6, 18 測温体  6, 18 Thermometer
7 断熱カバー  7 Insulation cover
8 溝  8 grooves
9 凹部  9 recess
10 筐体  10 housing
11 保持機構  11 Holding mechanism
13 断熱体  13 Insulation
15 アルミニウム部材  15 Aluminum parts
16 SUS部材  16 SUS member
17 更に別の熱伝導体  17 Yet another heat conductor
19 測温体挿入穴  19 Thermometer insertion hole
20 感温部  20 Temperature sensor
21 温度勾配生成ユニット 22 電源 21 Temperature gradient generation unit 22 Power
23 制御基板  23 Control board
24 透明アクリル板  24 transparent acrylic board
25 空気層  25 air layer
26 蓋体  26 Lid
27 Oリング  27 O-ring
28 測温体ホルダー  28 Thermometer holder
29, 34 dcZK値が大きな層  29, 34 Layer with large dcZK value
30, 33 dcZK値が小さな層  30, 33 Low dcZK value layer
32, 36 別の熱伝導体  32, 36 different thermal conductors
37 別の測温体  37 Different temperature sensors
発明を実施するための最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0015] 本発明の温度調節装置は、前述したように、異なる温度に設定された複数の加熱 冷却素子に、熱伝導体を熱的に接触させて設け、この熱伝導体の表面に温度勾配 を形成するものである。  [0015] As described above, the temperature control device of the present invention is provided with a heat conductor in thermal contact with a plurality of heating / cooling elements set at different temperatures, and a temperature gradient is applied to the surface of the heat conductor. Is formed.
[0016] 仮に、熱伝導体を 1種の材料の単体で構成し (すなわち、全体にお!/ヽて dcZK値を 一定とする。)、これに、異なる温度に設定された 2個の加熱冷却素子を接触させると 、この加熱冷却素子同士間に対応する領域には温度勾配が形成される。しかしなが ら、このとき、温度勾配の大きさは前記領域全体において均一ではなぐ前記領域の 中央部において大きぐ前記領域の両端部においては小さくなる。また、高温側の端 部と、低温側の端部とを比較すると、低温側の端部のほうが温度勾配力 、さくなる。こ のような温度プロファイルの傾向は、熱伝導体として 1種の材料単体を使用する限り、 加熱冷却素子の設定温度を変化させても、実質的に変更することはできない。  [0016] Suppose that the heat conductor is composed of a single material of a single material (that is, the dcZK value is kept constant throughout the entire body), and two heat sources set at different temperatures are used. When the cooling elements are brought into contact, a temperature gradient is formed in a region corresponding to between the heating and cooling elements. However, at this time, the magnitude of the temperature gradient is not uniform in the entire area, and becomes small at both ends of the area which is large at the center of the area. In addition, comparing the high temperature side end with the low temperature side end, the temperature gradient force is smaller at the low temperature side end. Such a tendency of the temperature profile cannot be substantially changed even if the set temperature of the heating / cooling element is changed, as long as one kind of material is used as the heat conductor.
[0017] そこで、本発明にお ヽては、熱伝導体を、単位体積あたりの熱容量を熱伝導率で 除した値、すなわち、比重を d[kgZm3]、比熱をじ^! !^, 熱伝導率を!^1^ Z (m.K) ]としたとき dcZK[sZm2]で表される値力 互いに異なる 2種以上の材料 で構成することにより、所望の温度プロファイルの実現を図っている。 [0017] Therefore, in the present invention, the value obtained by dividing the heat capacity per unit volume of the heat conductor by the heat conductivity, that is, the specific gravity is d [kgZm 3 ], and the specific heat is calculated by the following formula: ! ^, Where the thermal conductivity is! ^ 1 ^ Z (mK)] The force expressed by dcZK [sZm 2 ] By using two or more different materials, a desired temperature profile is achieved. ing.
[0018] dcZK値は、その材料の内部温度の均一化の生じ易さ、温度勾配の生じ易さを示 す指標となるものである。 dcZK値が小さい材料は、その内部温度が均一化し易いと いう特性を有している。すなわち、 dcZK値が小さい材料は、不均一な温度環境下 に置かれた場合であっても、温度勾配が形成され難ぐ形成されてもその程度は小さ くなる傾向にある。一方、 dcZK値が大きい材料は、その内部温度が均一化し難いと いう特性を有している。すなわち、 dcZK値が大きい材料は、不均一な温度環境下 に置かれた場合、大きな温度勾配が形成される傾向にある。 [0018] The dcZK value indicates how easily the internal temperature of the material becomes uniform and how easily a temperature gradient occurs. It is an index. A material having a small dcZK value has a property that its internal temperature is easily made uniform. In other words, a material having a small dcZK value tends to be small even if it is placed in a non-uniform temperature environment, or if it is difficult to form a temperature gradient. On the other hand, a material having a large dcZK value has a property that its internal temperature is difficult to be uniform. That is, a material having a large dcZK value tends to form a large temperature gradient when placed in a non-uniform temperature environment.
[0019] 本発明の温度調節装置においては、上記のような、 dcZK値と温度勾配との関係 を考慮しながら、 dcZK値の異なる複数の材料を組み合わせることによって、所望の 温度プロファイルを実現することができる。  In the temperature control device of the present invention, a desired temperature profile is realized by combining a plurality of materials having different dcZK values while considering the relationship between the dcZK value and the temperature gradient as described above. Can be.
[0020] 例えば、所望の温度プロファイル力 熱伝導体の試料と接する面にお!、て、温度勾 配が略均一となるもの (換言すれば、温度勾配形成領域の一端からの距離 (温度勾 配形成方向に関する距離)の増加に伴って、温度が直線的に増加または低下するも の)である場合、次のような構成とすることができる。熱伝導体の下面に加熱冷却素 子を配置し、上面に試料を配置する構成とし、熱伝導体の上面と下面とを dcZK値 の異なる材料で構成し、前記上面を構成する材料の dcZK値を、前記下面を構成す る材料の前記 dcZK値よりも小さくなるように調整した構成である。このような構成に よれば、加熱冷却素子と接する面では大きな温度勾配が形成される一方で、試料と 接する面では温度勾配が小さくなる、すなわち滑らかな温度プロファイルが形成され るため、所望の温度差を確保しながら、尚且つ、試料と接する面における温度勾配の 均一化を実現することが可能となる。  For example, a desired temperature profile force is applied to the surface of the heat conductor in contact with the sample so that the temperature gradient is substantially uniform (in other words, the distance from one end of the temperature gradient forming region (temperature gradient). If the temperature increases or decreases linearly with an increase in the distance in the arrangement direction), the following configuration can be adopted. The heating and cooling elements are arranged on the lower surface of the heat conductor and the sample is arranged on the upper surface.The upper and lower surfaces of the heat conductor are made of materials with different dcZK values, and the dcZK value of the material forming the upper surface is set. Is adjusted to be smaller than the dcZK value of the material constituting the lower surface. According to such a configuration, a large temperature gradient is formed on the surface in contact with the heating / cooling element, while the temperature gradient is reduced on the surface in contact with the sample, that is, a smooth temperature profile is formed. While ensuring the difference, it is possible to realize a uniform temperature gradient on the surface in contact with the sample.
[0021] また、前述したような、熱伝導体を dcZK値が一定の材料で構成した場合に形成さ れる温度プロファイルの傾向と、所望の温度プロファイルとのずれを認識し、上記 ZK値と温度勾配との関係を考慮しながら、このずれを補正するように、 dcZK値の 異なる複数の材料を組み合わせることによって、熱伝導体の dcZK値分布を調整す れば、より精密に、所望の温度プロファイルを実現することができる。  Further, as described above, the tendency of the temperature profile formed when the thermal conductor is made of a material having a constant dcZK value and the deviation from the desired temperature profile are recognized, and the ZK value and the temperature are determined. By adjusting the dcZK value distribution of the heat conductor by combining multiple materials with different dcZK values so as to correct this shift while taking into account the relationship with the gradient, the desired temperature profile can be adjusted more precisely. Can be realized.
[0022] 熱伝導体の dcZK値分布を考える際、熱伝導体の dcZK値としては、 dcZK値の 平均値を用いれば、熱伝導体の dcZK値分布の調整が更に容易となる。この平均値 は、熱伝導体を構成する各材料の dcZK値を (dcZK)xとし、熱伝導体の温度勾配 形成方向に対して垂直な断面における各材料の占有面積を Sx[m2]としたとき、下 記式で表される値である。 [0022] When considering the dcZK value distribution of the heat conductor, if the average value of the dcZK value is used as the dcZK value of the heat conductor, it becomes easier to adjust the dcZK value distribution of the heat conductor. This average value is calculated by setting the dcZK value of each material constituting the heat conductor to (dcZK) x and the temperature gradient of the heat conductor. When the area occupied by each material in a cross section perpendicular to the formation direction is Sx [m 2 ], the value is represented by the following formula.
[0023] [数 1] [0023] [Equation 1]
∑ { ( d c /K) x · S x } / ^ χ ∑ {(d c / K) x · S x} / ^ χ
但し、 xは、 1一 ηの整数である。また、 ηは、熱伝導体を構成する材料の数であって 、 2以上の整数であり、例えば 2— 8、好ましくは 2— 4の範囲の整数である。 Here, x is an integer of η. Η is the number of materials constituting the heat conductor and is an integer of 2 or more, for example, an integer in the range of 2-8, preferably 2-4.
[0024] 例えば、所望の温度プロファイル力 熱伝導体の温度勾配が形成される領域にお いて、温度勾配が略均一となるものである場合、熱伝導体の温度勾配形成領域にお いて、 dcZK値の平均値を、前記領域の端部よりも、前記領域の中央部において小 さくなるよう調整すればよい。更には、熱伝導体の温度勾配形成方向に沿った dcZ K値 (平均値)分布を、中央部力 端部に向力うほど順次大きくなるように調整すれば よい。このような構成によって、熱伝導体の中央部と両端部との温度勾配差を緩和す ることができることは、前述したような dcZK値と温度勾配との関係力も理解できる。  [0024] For example, when the desired temperature profile force is substantially uniform in a region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, if the temperature gradient is substantially uniform in the region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, dcZK What is necessary is just to adjust the average value so that it is smaller at the center of the region than at the end of the region. Furthermore, the dcZK value (average value) distribution in the direction of forming the temperature gradient of the heat conductor may be adjusted so as to gradually increase as the force moves toward the center of the force. With such a configuration, the difference in temperature gradient between the central portion and both ends of the heat conductor can be reduced, and the relationship between the dcZK value and the temperature gradient as described above can be understood.
[0025] 更に、温度勾配の均一性を向上させるためには、温度勾配が形成される領域にお いて、熱伝導体の dcZK値の平均値が最小となる部分力 前記領域の中央部よりも 高温側に位置することが好ましい。このような構成にすることによって、前述したような 、高温側端部と低温側端部との温度勾配差を緩和することができ、更なる温度勾配 の均一化を実現することができるからである。  [0025] Further, in order to improve the uniformity of the temperature gradient, in the region where the temperature gradient is formed, the partial force at which the average value of the dcZK value of the heat conductor is minimized is higher than that in the center of the region. It is preferably located on the high temperature side. With such a configuration, as described above, the difference in temperature gradient between the high-temperature side end and the low-temperature side end can be reduced, and a further uniform temperature gradient can be realized. is there.
[0026] また、熱伝導体の温度勾配が形成される領域にお!、て温度勾配を不均一とし、前 記領域の一端力 の距離の増加に伴って、温度が段階的に増加または低下するよう な温度プロファイルを所望する場合、熱伝導体の温度勾配形成領域において、 dc/ K値の平均値を、前記領域の端部よりも、前記領域の中央部において大きくなるよう 調整すればよい。このような構成にすれば、熱伝導体の中央部における温度勾配を 更に大きくすることができ、この中央部で温度が段階的に変化する形態を実現するこ とが可能となる。  [0026] Further, in a region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, the temperature gradient is made non-uniform, and the temperature increases or decreases stepwise as the distance of the one-end force in the region increases. If such a temperature profile is desired, the average value of the dc / K value in the temperature gradient forming region of the heat conductor may be adjusted so as to be larger at the center of the region than at the end of the region. . With such a configuration, the temperature gradient at the central portion of the heat conductor can be further increased, and a mode in which the temperature changes stepwise at the central portion can be realized.
[0027] 更に、熱伝導体の温度勾配形成領域にお!、て、 dcZK値の平均値が大き 、部分と 、小さい部分とを設け、これを温度勾配形成方向に沿って交互に配置すれば、温度 が多段階に変化する形態を実現することが可能となる。 [0027] Furthermore, in the temperature gradient forming region of the heat conductor, the average value of the dcZK value is large, If small portions are provided and arranged alternately along the temperature gradient forming direction, it is possible to realize a form in which the temperature changes in multiple stages.
[0028] なお、 、ずれの場合にぉ 、ても、 dcZK値の平均値は、熱伝導体に過大な熱抵抗 が生じないように、熱伝導体の各位置で 8 X 106s/m2以下とすることが好ましぐまた 、過度の温度の均一化が生じないよう、熱伝導体の各位置で 1 X 103sZm2以上とす ることが好ましい。また、 dcZK値の平均値の、最大となる部分と最小となる部分との 間の差は、特に限定するものではなぐ加熱冷却素子同士間の距離、設定温度の差 などに応じて、適宜設定することができる力 例えば 5 X 103s/m2— 5 X 105s/m2、 好ましくは 2 X 104sZm2— 3 X 105sZm2である。 In the case of a deviation, the average value of the dcZK value is 8 × 10 6 s / m at each position of the heat conductor so that an excessive heat resistance does not occur in the heat conductor. It is preferable to set it to 2 or less, and it is preferable to set it to 1 × 10 3 sZm 2 or more at each position of the heat conductor so that excessive temperature uniformity does not occur. In addition, the difference between the maximum and minimum parts of the average value of the dcZK value is set as appropriate according to the distance between the heating and cooling elements, the difference in the set temperature, etc., which is not particularly limited. The force that can be applied, for example 5 × 10 3 s / m 2 —5 × 10 5 s / m 2 , preferably 2 × 10 4 sZm 2 —3 × 10 5 sZm 2 .
[0029] また、熱伝導体を構成する材料につ!、ては、 2種以上であれば、特に限定するもの ではないが、例えば 2— 8種、好ましくは 2— 4種である。  There are no particular restrictions on the material constituting the heat conductor as long as it is at least two, but for example, 2-8, preferably 2-4.
[0030] 熱伝導体を、 dcZK値が互いに異なる 2種以上の材料で構成することに代えて、 1 種以上の材料で構成し、且つ、前記試料と熱的に接触する面とは反対側の面に複 数の凹部を形成し、この凹部内に空気を存在させることによつても、所望の温度プロ ファイルの実現が可能である。  [0030] Instead of configuring the thermal conductor with two or more materials having different dcZK values, the thermal conductor is composed of one or more materials and is opposite to a surface that is in thermal contact with the sample. A desired temperature profile can also be realized by forming a plurality of recesses on the surface and allowing air to exist in the recesses.
[0031] 空気は、熱伝導体を構成する金属等に比べて大きな dcZK値を有しているため、 熱伝導体に空気を含む部分を設けることによって、熱伝導体を dcZK値の異なる 2 種以上の材料で構成するのと同様の効果を実現することができるのである。  [0031] Air has a dcZK value that is larger than that of the metal or the like that forms the heat conductor. By providing a portion containing air in the heat conductor, the heat conductor can be separated into two types having different dcZK values. The same effects as those made of the above materials can be realized.
[0032] なお、この場合、 dcZK値の平均値は、凹部が、空気と等 ヽ dcZK値を有する固 体物質 (仮想物質)で充填されていると仮想したうえで、上記式を用いて求めることが できる。  In this case, the average value of the dcZK value is determined using the above equation, based on the assumption that the concave portion is filled with a solid substance (virtual substance) having the same dcZK value as air. be able to.
[0033] 以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に挙げる 実施形態は、いずれも、温度勾配形成領域全体に渡って温度勾配が略均一となる( 前記領域の一端力もの距離の増加に伴って、温度が直線的に増加または低下する) ような温度プロファイルを実現する場合を例示するものである。し力しながら、前述し たように、本発明はこれに限定されるものではなぐ各種の温度プロファイルの実現の ために適用することが可能である。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the embodiments described below, the temperature gradient becomes substantially uniform over the entire temperature gradient forming region (the temperature increases or decreases linearly with an increase in the distance of one end force in the region). This is an example of a case where such a temperature profile is realized. However, as described above, the present invention can be applied to realize various temperature profiles which are not limited thereto.
[0034] (第 1の実施形態) 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る温度調節装置の一例を示す構成図である 。この温度調節装置は、複数の加熱冷却素子 la, lbと、その上面に熱的に接触させ て配置された熱伝導体 2とを備えている。また、加熱冷却素子 la, lbの下面 (熱伝導 体 2と接触する面とは反対側の面)には、排熱を回収するための熱浴部 3が配置され ている。また、加熱冷却素子 la, lbおよび熱伝導体 2からの放熱または吸熱を抑制 するため、これらの側面を覆うように、例えばフッ素系榭脂で構成された、断熱カバー 7が配置されている。更に、本装置は、加熱冷却素子 la, lbを駆動、制御するため の制御装置(図示せず。)を備えている。前記制御装置は、例えば、電源と、制御回 路と、前記制御回路が搭載された制御基板等力 構成される。なお、前記制御装置 を除いた図 1に示す構成を、以下、温度勾配生成ユニットと言うことがある。 (First Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the temperature control device according to the first embodiment of the present invention. This temperature control device includes a plurality of heating / cooling elements la and lb, and a heat conductor 2 arranged in thermal contact with the upper surface thereof. Further, on the lower surface of the heating and cooling elements la and lb (the surface opposite to the surface in contact with the heat conductor 2), a heat bath section 3 for recovering exhaust heat is arranged. In order to suppress heat radiation or heat absorption from the heating / cooling elements la and lb and the heat conductor 2, a heat insulating cover 7 made of, for example, a fluorine resin is disposed so as to cover these side surfaces. Further, the present apparatus is provided with a control device (not shown) for driving and controlling the heating and cooling elements la and lb. The control device includes, for example, a power supply, a control circuit, and a control board on which the control circuit is mounted. The configuration shown in FIG. 1 excluding the control device may be hereinafter referred to as a temperature gradient generation unit.
[0035] 加熱冷却素子 la, lbは、熱伝導体 2を加熱または冷却させる熱源であり、 1個の熱 伝導体 2に対して、複数個設けられる。図 1においては、 2個の加熱冷却素子を使用 した場合を例にあげて説明するが、本発明において加熱冷却素子の個数はこれに 限定されるものではない。この複数の加熱冷却素子 la, lbは、制御装置に接続され ており、これによつて、各々異なる温度に設定可能なように個別制御されている。  The heating / cooling elements la and lb are heat sources for heating or cooling the heat conductor 2, and a plurality of heating / cooling elements la and lb are provided for one heat conductor 2. In FIG. 1, the case where two heating / cooling elements are used will be described as an example, but the number of heating / cooling elements in the present invention is not limited to this. The plurality of heating / cooling elements la and lb are connected to a control device, and are individually controlled so that they can be set to different temperatures.
[0036] 加熱冷却素子 la, lbとしては、所望の温度に応じて、熱伝導体 2を加熱することも 、冷却することも可能であることから、ペルチェ素子を用いることが好ましい。なお、熱 伝導体 2を加熱のみさせる場合であれば、電気ヒータ等のヒータを用いることも可能 である。また、ペルチェ素子とヒータとを組み合わせてもよい。特に、室温以上に設定 する場合、高温側の加熱冷却素子として、ヒータとペルチヱ素子を併用することが好 ましい。  [0036] As the heating / cooling elements la and lb, it is preferable to use Peltier elements because the heat conductor 2 can be heated or cooled according to a desired temperature. If only the heat conductor 2 is to be heated, a heater such as an electric heater can be used. Further, a Peltier element and a heater may be combined. In particular, when the temperature is set to be higher than room temperature, it is preferable to use a heater and a Peltier element together as the heating / cooling element on the high temperature side.
[0037] また、複数の加熱冷却素子 la, lbの間に大きな間隔があると、熱伝導体 2の中央 部が周囲温度の影響を受けて、形成される温度プロファイルの制御が難しくなる場合 がある。このような影響を避けるために、加熱冷却素子 la, lbの間の加熱冷却素子 に接していない熱伝導体 2の下面が断熱状態となるような構成とする力、その間隔を 影響が無視できる程度に小さぐ例えば温度勾配形成方向に測ったペルチェ素子の 長さの 50%以下、更には 10%以下に設定することが好ましい。具体的には、 100m m以下とすることが好ましい。更に、図 1に示すように、加熱冷却素子 la, lbは、互い に間隔をあけずに近接させて配置されて 、ることが、最も好まし 、。 [0037] Further, if there is a large space between the plurality of heating and cooling elements la and lb, the central part of the heat conductor 2 may be affected by the ambient temperature, making it difficult to control the formed temperature profile. is there. In order to avoid such an effect, the force that makes the lower surface of the heat conductor 2 that is not in contact with the heating / cooling element between the heating / cooling elements la and lb be in an adiabatic state, and the distance between them can be ignored For example, it is preferable to set the length to be less than 50%, more preferably less than 10% of the length of the Peltier element measured in the direction of forming the temperature gradient. Specifically, the thickness is preferably 100 mm or less. Further, as shown in FIG. 1, the heating and cooling elements la and lb Most preferably, they are placed in close proximity to one another.
[0038] 熱伝導体 2は、加熱冷却素子 la, lbの熱 (冷熱を含む。 )を受け、これを熱伝導体 2表面 (加熱冷却素子と接触する面とは反対側の面;以下、試料配置面という。 )に載 置された試料 5 (図 1においては、試料 5はプレート 4に保持されている。)に伝導する ものである。熱伝導体 2には、前述したように、加熱冷却素子 la, lbの配列方向に沿 つて、温度勾配が形成される。本装置においては、複数の試料 5を、この温度勾配の 方向に沿って配列されることにより、それぞれ異なる温度に調節することが可能となる  [0038] The heat conductor 2 receives the heat (including cold heat) of the heating and cooling elements la and lb, and transfers the heat to the heat conductor 2 surface (the surface opposite to the surface in contact with the heating and cooling element; The sample 5 is placed on the sample placement surface.) (In FIG. 1, the sample 5 is held on the plate 4.) As described above, a temperature gradient is formed in the heat conductor 2 along the arrangement direction of the heating and cooling elements la and lb. In the present apparatus, by arranging a plurality of samples 5 along the direction of the temperature gradient, it is possible to adjust the temperature to different temperatures.
[0039] 本実施形態において、前述したように、熱伝導体 2は、熱伝導特性、具体的には、 比重を d[kgZm3]、比熱を cQiZ(kg'K) ]、熱伝導率を K[WZ(m'K) ]としたとき、 dcZKで表される値力 互いに異なる 2種以上の材料で構成されて ヽる。 In the present embodiment, as described above, the heat conductor 2 has a heat conduction characteristic, specifically, specific gravity d [kgZm 3 ], specific heat cQiZ (kg′K)], and thermal conductivity When K [WZ (m'K)], the force expressed by dcZK is composed of two or more different materials.
[0040] 図 2は、本実施形態に係る熱伝導体 2の一例を示す断面図である。この熱伝導体 2 は、 dcZK値の異なる 2種の材料を用いて構成されている。これらの各材料で構成さ れた部材 2a, 2bが、温度勾配形成方向に沿って互いに隣接するように配列されてお り、 2種の材料のうち dcZK値の小さい材料で構成された部材 2aが中央部に配置さ れ、その両端に、 dcZK値の大きい材料で構成された部材 2bが配置されている。こ れによって、 dcZK値の平均値を、熱伝導体の温度勾配形成領域の端部よりも、前 記領域の中央部において小さくなるよう調整することができ、温度勾配の均一化を実 現することができるカゝらである。  FIG. 2 is a cross-sectional view showing one example of the heat conductor 2 according to the present embodiment. The heat conductor 2 is made of two kinds of materials having different dcZK values. The members 2a and 2b made of each of these materials are arranged so as to be adjacent to each other along the direction of forming the temperature gradient, and the members 2a made of the material having the smaller dcZK value among the two materials are used. Are arranged at the center, and members 2b made of a material having a large dcZK value are arranged at both ends. As a result, the average value of the dcZK value can be adjusted so as to be smaller at the center of the thermal conductor in the above-mentioned region than at the end of the region where the temperature gradient is formed, thereby realizing a uniform temperature gradient. It is a character that can be.
[0041] また、熱伝導体 2は、 dcZK値の異なる 3種以上の材料で構成してもよ ヽ。図 3は、 熱伝導体を 3種の材料で構成した例を示す断面図である。この場合、これら 3種の各 材料で構成された部材 2a、 2b、 2cを、熱伝導体 2の端部から中央部に向力 ほど、 d cZK値が順次小さくなるように、温度勾配形成方向に沿って互いに隣接するよう配 列すればよい。すなわち、 3種の材料のうち dcZK値の最小となる材料で構成された 部材 2aが中央部に配置され、その両端に、 dcZK値が中間となる材料で構成された 部材 2bが配置され、更にその外側に、 dcZK値が最大となる材料で構成された部材 2cが配置する。  Further, the heat conductor 2 may be made of three or more materials having different dcZK values. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example in which the heat conductor is made of three kinds of materials. In this case, the members 2a, 2b, and 2c made of these three types of materials are subjected to a temperature gradient forming direction such that the dcZK value is gradually reduced from the end to the center of the heat conductor 2 as the force increases. May be arranged so as to be adjacent to each other. That is, a member 2a made of a material having the smallest dcZK value among the three materials is arranged at the center portion, and members 2b made of a material having a middle dcZK value are arranged at both ends thereof. A member 2c made of a material having the maximum dcZK value is disposed outside the member 2c.
[0042] このように、熱伝導体 2を複数の部材を温度勾配形成方向に配列させて構成する 場合、 dcZK値が最大となる部材を、熱伝導体の中央部よりも、高温側に位置するよ う配置することが好ましい。この例によれば、熱伝導体の dcZK値の平均値が最小と なる箇所が高温側に位置するため、更なる温度勾配の均一化を実現することができ るカゝらである。 As described above, the heat conductor 2 is configured by arranging a plurality of members in the temperature gradient forming direction. In this case, it is preferable to arrange the member having the maximum dcZK value so as to be located at a higher temperature side than the center of the heat conductor. According to this example, since the portion where the average value of the dcZK value of the heat conductor is minimum is located on the high temperature side, the temperature gradient can be further uniformed.
[0043] なお、上記図 2および 3においては、部材同士の接続面力 温度勾配形成方向に 対して垂直であるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、接続面が 、温度勾配形成方向に対して傾斜していてもよい。  In FIGS. 2 and 3, the connecting surface force between members is perpendicular to the direction in which the temperature gradient is formed, but the present invention is not limited to this. That is, the connection surface may be inclined with respect to the temperature gradient forming direction.
[0044] 図 4は、熱伝導体 2の別の一例を示す断面図である。この熱伝導体 2は、 dcZK値 が異なる 2種の材料で構成されており、これらの各材料で構成された層状の部材 2a, 2bが積層した構造を有している。これら 2つの部材は、 dcZK値が小さい材料で構 成された部材 2aが、熱伝導体 2の試料との接触面である上面を構成し、 dcZK値が 大きい材料で構成された部材 2bが、熱伝導体 2の加熱冷却素子 la、 lbとの接触面 である下面を構成するように、配置されている。すなわち、 dcZK値が大きい材料で 構成された部材 2b上に、 dcZK値が小さ 、材料で構成された部材 2aが積層された 構成を有している。これによつて、所望の温度差を確保しながら、温度勾配の均一化 を実現することができる。なお、本例において、各部材の層厚は、それぞれ、温度勾 配形成領域全体に渡って均一である。  FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the heat conductor 2. The heat conductor 2 is made of two kinds of materials having different dcZK values, and has a structure in which layered members 2a and 2b made of these materials are laminated. In these two members, a member 2a made of a material having a small dcZK value constitutes an upper surface which is a contact surface of the heat conductor 2 with a sample, and a member 2b made of a material having a large dcZK value is formed by: The heat conductor 2 is arranged so as to constitute a lower surface which is a contact surface with the heating / cooling elements la and lb. That is, a member 2a made of a material having a small dcZK value is laminated on a member 2b made of a material having a large dcZK value. This makes it possible to realize a uniform temperature gradient while securing a desired temperature difference. In this example, the layer thickness of each member is uniform over the entire temperature gradient forming region.
[0045] 図 5は、熱伝導体 2を積層構造とした更に好ましい一例を示す断面図である。この 熱伝導体 2は、 dcZK値が異なる 2種の材料で構成されており、これらの各材料で構 成された層状の部材 2a, 2bが積層した構造を有している。そして、これら 2つの部材 のうち、 dcZK値が小さい材料で構成された部材 2aの層厚が、熱伝導体 2の端部よ りも中央部にぉ ヽて大きくなり、 dcZK値が大き 、材料で構成された部材 2bの層厚 1S 熱伝導体 2の端部よりも中央部において小さくなるよう調整されている。これによ つて、 dcZK値の平均値を、熱伝導体の温度勾配形成領域の端部よりも、前記領域 の中央部において小さくなるよう調整することができ、温度勾配の均一化を実現する ことができるからである。また、この熱伝導体 2においては、両部材の層厚が互いに補 足しあうような層厚に調整されており、熱伝導体 2全体の層厚は略均一となるように調 整されている。 [0046] 図 6は、熱伝導体 2を積層構造とした更に好ま 、一例を示す断面図である。この 熱伝導体 2は、図 5と同様に、 dcZK値が異なる 2つの層状部材 2a, 2bが積層し、 dc ZK値が小さ ヽ部材 2aの層厚が、熱伝導体 2の端部よりも中央部にお 、て大きくなり 、 dcZK値が大きい部材 2bの層厚力 熱伝導体 2の端部よりも中央部において小さ くなるよう調整されている。そして、更に、 dcZK値が小さい部材 2aの層厚が最大とな り、 dcZK値が大きい部材 2bの層厚が最小となる箇所(図中の A)を、熱伝導体 2の 中央部よりも、高温側に位置するよう調整されている。なお、図 6においては、加熱冷 却素子 lbが、加熱冷却素子 laよりも高温に設定されるものとする。この例によれば、 熱伝導体 2の dcZK値の平均値が最小となる箇所が高温側に位置するため、更なる 温度勾配の均一化を実現することができる。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a further preferred example in which the heat conductor 2 has a laminated structure. The heat conductor 2 is made of two kinds of materials having different dcZK values, and has a structure in which layered members 2a and 2b made of these materials are laminated. Then, of these two members, the layer thickness of the member 2a made of a material having a small dcZK value is slightly larger at the center than at the end of the heat conductor 2, and the dcZK value is large. The thickness of the layer 2 of the member 2b is adjusted to be smaller at the center than at the end of the heat conductor 2. Accordingly, the average value of the dcZK value can be adjusted so as to be smaller at the center of the thermal conductor than at the end of the region where the temperature gradient is formed, thereby realizing a uniform temperature gradient. Because it can be. Further, in the heat conductor 2, the layer thickness of both members is adjusted to complement each other, and the layer thickness of the entire heat conductor 2 is adjusted to be substantially uniform. . FIG. 6 is a cross-sectional view showing a further preferred example of the heat conductor 2 having a laminated structure. As shown in FIG. 5, the heat conductor 2 is formed by laminating two layered members 2a and 2b having different dcZK values, and has a small dc ZK value.The layer thickness of the member 2a is smaller than that of the end of the heat conductor 2. The thickness is adjusted so that it becomes larger at the center and is smaller at the center than at the end of the heat conductor 2 in the member 2b having a large dcZK value. Further, the portion (A in the figure) where the layer thickness of the member 2a having a small dcZK value is maximum and the layer thickness of the member 2b having a large dcZK value is minimum is located closer to the center of the thermal conductor 2. , It is adjusted to be located on the high temperature side. In FIG. 6, it is assumed that the heating / cooling element lb is set at a higher temperature than the heating / cooling element la. According to this example, since the portion where the average value of the dcZK value of the heat conductor 2 is minimum is located on the high temperature side, further uniform temperature gradient can be realized.
[0047] なお、熱伝導体 2を積層構造とする場合、その層数は 2層に限定されるものではな ぐ 3層以上の層で構成されていてもよい。この場合、各層は、それぞれ異なる材料で 構成してもよいし (すなわち、 3種以上の材料を用いる。)、 2種の材料を用いて、これ を交互に積層してもよい。いずれの場合においても、各層の層厚が、熱伝導体 2の d cZK値 (平均値)分布が、前述したような形態となるよう調整されて ヽることが好ましく 、その積層構造にっ 、て特に限定するものではな 、。  When the heat conductor 2 has a laminated structure, the number of layers is not limited to two, but may be three or more. In this case, each layer may be composed of a different material (that is, three or more materials are used), or two materials may be alternately laminated. In any case, it is preferable that the layer thickness of each layer is adjusted so that the dcZK value (average value) distribution of the heat conductor 2 is in the form described above. It is not particularly limited.
[0048] また、上記図 5および 6においては、各部材の層厚が温度勾配形成方向に沿って 連続的に変化している力 本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、層厚 力 温度勾配形成方向に沿って段階的に変化していてもよい。  Further, in FIGS. 5 and 6, the force in which the layer thickness of each member continuously changes along the direction of forming the temperature gradient is not limited to this. That is, the layer thickness may change stepwise along the direction of forming the temperature gradient.
[0049] いずれの例においても、熱伝導体 2の厚みは、特に限定するものではないが、加熱 冷却素子 la, lbの熱が効率良く試料配置面まで伝達し得る厚みであることが好まし ぐ例えば、 1一 20mm、好ましくは 3— 10mmに設定することができる。また、熱伝導 体 2の試料配置面の寸法は、特に限定するものではなぐ装置の使用目的に応じて 適宜設定すればよい。  [0049] In any of the examples, the thickness of the heat conductor 2 is not particularly limited, but is preferably a thickness that allows the heat of the heating / cooling elements la and lb to be efficiently transmitted to the sample placement surface. For example, it can be set to 11-20 mm, preferably 3-10 mm. The dimensions of the sample placement surface of the heat conductor 2 are not particularly limited, and may be appropriately set according to the purpose of use of the apparatus.
[0050] 熱伝導体 2を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼 (SUS )、真鍮などの金属材料を使用することが好ましい。その他、熱伝導性榭脂、ガラスな どを使用することも可能である。  [0050] As a material constituting the heat conductor 2, for example, a metal material such as copper, aluminum, stainless steel (SUS), or brass is preferably used. In addition, it is also possible to use heat conductive resin, glass, and the like.
[0051] また、熱伝導体 2を構成する部材同士間は、熱伝導が確保されていればよぐ接合 方法について特に限定するものではない。例えば、部材に熱伝導性グリースを塗布 し、これを介して部材同士を接触させた構成とすることができる。 [0051] Further, the members forming the heat conductor 2 are joined as long as heat conduction is ensured. The method is not particularly limited. For example, it is possible to adopt a configuration in which a thermally conductive grease is applied to the members, and the members are brought into contact with each other via the grease.
[0052] 本装置は、前記熱伝導体 2の上に、別の熱伝導体が配置され、前記別の熱伝導体 の試料配置面に温度勾配が形成される構成とすることもできる。前記別の熱伝導体 は、例えば、 dcZK値が互いに異なる 2つの材料を積層した構造とすることができる。 図 25Aに、前記別の熱伝導体の一例の断面図を示す。図示のとおり、前記別の熱伝 導体 32は、 dcZK値の大きな層 29と dcZK値の小さな層 30とを交互に 10回積層し ている。前記 dcZK値が大きな層 29の材料としては、例えば、ポリイミドテープ、榭脂 製のシート、榭脂の塗布膜などを用いることができ、前記 dcZK値が小さな層 30の材 料としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、金属やシリコンの蒸着膜ゃスパッタ膜な どを用いることができる。前記別の熱伝導体 32を、図 25Bの平面図に示すように、前 記熱伝導体 2の上に配置すれば、前記熱伝導体 2の試料配置面上の一部に、他の 部分より小さな温度勾配を示す部分を形成することができる。なお、前記別の熱伝導 体は、図 25Aに示す構造に限定されるものではなぐその試料配置面に温度勾配が 形成される構造であれば、いかなる構造とすることもできる。例えば、図 27に示すよう な、 2つの小さな dcZK値の大きな層 34に dcZK値の小さな層 33を積層した単純な 構造とすることちでさる。  [0052] The present device may also be configured such that another heat conductor is disposed on the heat conductor 2, and a temperature gradient is formed on the sample placement surface of the another heat conductor. The another heat conductor may have, for example, a structure in which two materials having different dcZK values are stacked. FIG. 25A shows a cross-sectional view of an example of the another heat conductor. As shown in the figure, the other heat conductor 32 is formed by alternately laminating layers 29 having a large dcZK value and layers 30 having a small dcZK value ten times. As a material of the layer 29 having a large dcZK value, for example, a polyimide tape, a resin sheet, a resin coating film, or the like can be used. As a material of the layer 30 having a small dcZK value, for example, An aluminum foil, a copper foil, a deposited film of metal or silicon, a sputtered film, or the like can be used. As shown in the plan view of FIG. 25B, when the other heat conductor 32 is disposed on the heat conductor 2, a part of the heat conductor 2 on the sample placement surface is A portion exhibiting a smaller temperature gradient can be formed. The other heat conductor is not limited to the structure shown in FIG. 25A, and may have any structure as long as a temperature gradient is formed on the sample placement surface. For example, as shown in FIG. 27, a simple structure in which two small layers 34 having a large dcZK value are laminated on a layer 34 having a small dcZK value is used.
[0053] 前記別の熱伝導体は、 2つ以上であってもよい。例えば、図 28の平面図に示すよう 〖こ、前記別の熱伝導体 32と第二の別の熱伝導体 36とを、前記熱伝導体 2上に配置 する。前記第二の別の熱伝導体 36としては、例えば、 SUS板ゃ榭脂板などの dcZ K値の大きな薄板などを用いることができる。このようにすれば、図 28Bのグラフに示 すように、前記別の熱伝導体 32の表面にはより小さな温度勾配が、前記第二の別の 熱伝導体 36の表面にはより大きな温度勾配が形成される。ここで、例えば、タンパク 質溶液の飽和曲線は、高温側で温度に対して飽和濃度の変化が多くなることが多い 。このように飽和曲線が立ち上がつている温度領域では、密にデータを取得できれば 、よりデータの価値が高まる。そこで、図 28Aに示すような構成を用いた温度調節装 置を含む後述のタンパク質結晶化装置を使用すれば、前記高温側での温度勾配を 小さくすることによって、前記飽和曲線の立ち上がる領域でより密にデータを取得す ることがでさるよう〖こなる。 [0053] The other heat conductor may be two or more. For example, as shown in the plan view of FIG. 28, another heat conductor 32 and a second heat conductor 36 are disposed on the heat conductor 2. As the second other heat conductor 36, for example, a thin plate having a large dcZK value such as a SUS plate or a resin plate can be used. In this way, as shown in the graph of FIG. 28B, the surface of the another heat conductor 32 has a smaller temperature gradient, and the surface of the second heat conductor 36 has a larger temperature gradient. A gradient is formed. Here, for example, in a saturation curve of a protein solution, the change in the saturation concentration with respect to the temperature on the high temperature side often increases. In the temperature region where the saturation curve rises as described above, if data can be obtained densely, the value of the data is further increased. Therefore, if a protein crystallization apparatus described later including a temperature control apparatus using a configuration as shown in FIG. 28A is used, by reducing the temperature gradient on the high temperature side, the region where the saturation curve rises can be improved. Get data secretly You can do it.
[0054] 更に、本装置においては、熱伝導体 2内に、測温体 6が設けられている。測温体 6と しては、例えば、熱電対などの温度センサを使用することができる。この測温体 6は、 例えば、加熱冷却素子 la, lbの各々に対応するように設けることができる。この測温 体 6は、制御装置に接続されている。制御装置においては、測温体 6から入力された 測定値と設定温度とを比較し、その差分に応じた制御量を算出し、この制御量に基 づいて加熱冷却素子 la, lbに印加される電流などを制御する。これによつて、加熱 冷却素子 la, lbを、速やかに設定温度に達するよう制御したり、設定温度からのず れを補正するように制御することができる。  Further, in the present apparatus, a temperature measuring element 6 is provided in the heat conductor 2. As the temperature measuring element 6, for example, a temperature sensor such as a thermocouple can be used. The temperature measuring element 6 can be provided, for example, so as to correspond to each of the heating and cooling elements la and lb. This temperature measuring element 6 is connected to a control device. The controller compares the measured value input from the temperature sensor 6 with the set temperature, calculates a control amount according to the difference, and applies the control amount to the heating / cooling elements la and lb based on the control amount. Control the current flowing. As a result, the heating / cooling elements la and lb can be controlled so as to quickly reach the set temperature or can be controlled so as to correct the deviation from the set temperature.
[0055] この測温体 6は、熱伝導体 2の試料配置面に埋設されて 、ることが好ま 、。測温 体 6を試料配置面に設けることによって、設定温度と実際の試料温度との差を小さく することができるカゝらである。  [0055] The temperature measuring element 6 is preferably embedded in the sample disposition surface of the heat conductor 2. By providing the temperature measuring element 6 on the sample placement surface, the difference between the set temperature and the actual sample temperature can be reduced.
[0056] 図 18に、前記熱伝導体 2への前記測温体 6の埋設方法の一例を示す。なお、図 18 は、前記熱伝導体 2の試料配置面での断面図である。前記測温体 6が、例えば、保 護管付の熱電対や白金抵抗測温体などと 、つた温度センサである場合、前記温度 センサでは、前記保護管内の先端に感温部が配置されているのが一般的である。そ こで、前記のような温度センサ (測温体)を熱伝導体に埋設して使用する場合には、 図 18に示すように、測温体 6の感熱部 20が熱伝導体 2の略中央に来るように、熱伝 導体 2の試料配置面に、深さが熱伝導体 2の略中央までの測温体挿入穴 19を形成 し、これに測温体 6を挿入することが好ましい。  FIG. 18 shows an example of a method of embedding the temperature measuring element 6 in the heat conductor 2. FIG. 18 is a cross-sectional view of the heat conductor 2 on a sample placement surface. When the temperature measuring element 6 is, for example, a thermocouple with a protective tube, a platinum resistance temperature measuring element, or the like, a temperature sensor is provided at a tip of the protective tube in the temperature sensor. Is common. Therefore, when the above-described temperature sensor (thermometer) is embedded in a heat conductor and used, as shown in FIG. A thermometer insertion hole 19 with a depth up to approximately the center of the heat conductor 2 is formed in the sample placement surface of the heat conductor 2 so as to be approximately at the center, and the thermometer 6 can be inserted into this hole. preferable.
[0057] 図 19に、前記熱伝導体 2への前記測温体 6の埋設方法の別の一例を示す。なお、 図 19は、前記熱伝導体 2の試料配置面での断面図である。図 18に示した方法では 、熱伝導体 2の奥行き方向の対称性が悪いため、熱流に乱れが生じて、熱伝導体 2 の奥行き方向(温度勾配形成方向に直行する方向)での温度均一性に悪影響を及 ぼすことがある。このような場合には、図 19に示すように、その略中央に感温部 20が 配置された測温体 6を準備し、熱伝導体 2の試料配置面に、測温体挿入穴 19を熱伝 導体 2を貫通するように形成し、これに前記測温体 6を挿入することがより好ま 、。  FIG. 19 shows another example of a method of embedding the temperature measuring element 6 in the heat conductor 2. FIG. 19 is a cross-sectional view of the heat conductor 2 on a sample placement surface. In the method shown in FIG. 18, since the heat conductor 2 has poor symmetry in the depth direction, the heat flow is disturbed, and the temperature uniformity in the depth direction of the heat conductor 2 (the direction perpendicular to the direction in which the temperature gradient is formed) is obtained. May adversely affect sex. In such a case, as shown in FIG. 19, a temperature measuring element 6 having a temperature sensing portion 20 disposed substantially at the center thereof is prepared, and a temperature measuring element insertion hole 19 is provided on the sample placement surface of the heat conductor 2. It is more preferable that the temperature measuring element 6 is formed so as to penetrate the heat conductor 2 and the temperature measuring element 6 is inserted therein.
[0058] 更に、本装置においては、熱伝導体 2内に、温度モニター用の別の測温体を設け てもよい。図 22に、前記別の測温体の設置の一例を示す。なお、図 22は、前記装置 の温度勾配形成方向に直交する方向の断面図であり、同図において、図 1と同一部 材については同一番号を付し、その部材の説明は省略する。図示のように、熱伝導 体 2の試料配置面に別の測温体 37を埋設し、前記別の測温体 37を測温体ホルダー 28で保持する。この際、極力、熱伝導体 2の熱特性に影響を与えないように、前記別 の測温体 37を前記熱伝導体 2の端部に埋設することが好ましい。前記別の測温体 3 7としては、例えば、前記測温体と同様のものを用いることができる。また、前記測温 体ホルダー 28には、前記別の測温体 37への環境からの熱流入や熱流出を防ぐ見 地から、熱伝導率の低 、材質力 なるものを用いることが好ま U、。 Further, in the present apparatus, another temperature measuring body for temperature monitoring is provided in the heat conductor 2. May be. FIG. 22 shows an example of installation of the another temperature measuring element. FIG. 22 is a cross-sectional view of the apparatus in a direction perpendicular to the direction in which the temperature gradient is formed. In FIG. 22, the same members as those in FIG. As shown in the figure, another temperature measuring element 37 is buried on the sample placement surface of the heat conductor 2, and the other temperature measuring element 37 is held by the temperature measuring element holder 28. At this time, it is preferable that the other temperature measuring element 37 is embedded in the end of the heat conductor 2 so as not to affect the thermal characteristics of the heat conductor 2 as much as possible. As the another temperature measuring element 37, for example, the same one as the temperature measuring element can be used. Further, from the viewpoint of preventing heat inflow and outflow from the environment into the other temperature measuring element 37, it is preferable that the temperature measuring element holder 28 be made of a material having low heat conductivity and high material strength. ,.
[0059] 図 21に、本発明の第 1の実施形態に係る温度調節装置の別の一例の断面図を示 す。図 21に示した温度調節装置は、図 1に示した温度調節装置の上部に空気層を 挟んだ複層構造の蓋体 26を配置したものである。前記蓋体 26は、 2枚の透明アタリ ル板 24が、空気層 25を挟んだ複層構造をとつている。前記 2枚の透明アクリル板 24 は、例えば、 Oリング 27を用いて結合される。図 1に示した温度調節装置の上面に蓋 体を配置した場合、熱伝導体 2が低温に保たれている際に、湿度の高い環境では、 前記蓋体に結露が発生する場合がある。このような場合には、図 21に示すように、前 記蓋体を空気層を挟んだ複層構造の蓋体 26とすることで、結露の発生を防ぐことが 好ましい。前記蓋体 26では、空気層を挟んだ複層構造をとることで、蓋体上面と蓋体 下面の温度差が大きくなり、結露の発生を防ぐことができる。なお、前記複層構造の 蓋体 26の素材としては、前述の透明アクリル板が好適である力 これに制限されるも のではなぐ他の素材を用いてもよい。この場合には、装置内部の視認性を考慮する と、透明素材を用いることが好ましい。また、前記素材に挟まれる層も、前述の空気層 に制限されず、断熱性の高い他の材料カゝらなる層としてもよい。この場合にも、装置 内部の視認性を考慮すると、透明性の高!ヽ材料を用いることが好ま 、。  FIG. 21 shows a cross-sectional view of another example of the temperature control device according to the first embodiment of the present invention. The temperature control device shown in FIG. 21 has a lid 26 having a multilayer structure with an air layer interposed between the temperature control device shown in FIG. The lid 26 has a multilayer structure in which two transparent acryl plates 24 sandwich an air layer 25. The two transparent acrylic plates 24 are joined using, for example, an O-ring 27. When the lid is arranged on the upper surface of the temperature controller shown in FIG. 1, when the heat conductor 2 is kept at a low temperature, in a high humidity environment, dew condensation may occur on the lid. In such a case, as shown in FIG. 21, it is preferable to prevent the occurrence of dew condensation by forming the lid with a lid 26 having a multilayer structure with an air layer interposed therebetween. The lid 26 has a multi-layer structure sandwiching the air layer, so that the temperature difference between the upper surface of the lid and the lower surface of the lid becomes large, and the occurrence of dew condensation can be prevented. The material of the lid 26 having the multilayer structure is not limited to the above-mentioned transparent acrylic plate, but may be any other material. In this case, it is preferable to use a transparent material in consideration of the visibility inside the device. Further, the layer sandwiched between the materials is not limited to the above-described air layer, and may be a layer made of another material having high heat insulating properties. Also in this case, it is preferable to use a material having high transparency in consideration of the visibility inside the device.
[0060] 次に、上記装置の動作について説明する。  Next, the operation of the above device will be described.
[0061] まず、制御装置を作動させ、加熱冷却素子 la, lbの温度を、それぞれ異なる温度 に設定する。この設定温度は、特に限定するものではなぐ装置の使用目的に応じて 適宜設定することができる。一例として、タンパク質結晶を溶液力も析出させる際の溶 液温度の調節に使用する場合、両加熱冷却素子 la, lbの温度は、それぞれを、例 えば、 5— 40°C、好ましくは 4一 20°Cの範囲内とし、両者の温度差を、例えば、 2— 40°C、好ましくは 5— 20°Cとすることができる。 [0061] First, the controller is operated to set the temperatures of the heating and cooling elements la and lb to different temperatures. This set temperature can be appropriately set according to the purpose of use of the apparatus, which is not particularly limited. As an example, the dissolution of protein crystals When used for adjusting the liquid temperature, the temperatures of the heating and cooling elements la and lb are set, for example, within the range of 5 to 40 ° C, preferably 4-1 to 20 ° C, and the temperature difference between the two is set to For example, the temperature can be 2 to 40 ° C, preferably 5 to 20 ° C.
[0062] 加熱冷却素子の熱は熱伝導体に伝導し、更に熱伝導体 2内を伝導する。このとき、 熱伝導体には、前述したように、温度勾配が形成される。この状態で、熱伝導体試料 配置面上に試料を載置すると、試料は、載置された箇所の熱伝導体 2の温度に応じ て、温度調節される。このとき、熱伝導体表面には温度勾配が形成されているため、 試料の配置位置によって、調節される試料温度は相違することとなる。よって、複数 の試料を、温度勾配形成方向に沿って配列させて載置すると、 1回の操作で、異なる 温度条件での実験等を同時に実施することができる。  [0062] The heat of the heating / cooling element is conducted to the heat conductor and further conducted in the heat conductor 2. At this time, a temperature gradient is formed in the heat conductor as described above. In this state, when the sample is placed on the heat conductor sample placement surface, the temperature of the sample is adjusted according to the temperature of the heat conductor 2 at the place where the sample is placed. At this time, since a temperature gradient is formed on the surface of the heat conductor, the sample temperature to be adjusted differs depending on the arrangement position of the sample. Therefore, when a plurality of samples are arranged and placed along the direction of forming the temperature gradient, experiments and the like under different temperature conditions can be performed simultaneously by one operation.
[0063] また、本実施形態によれば、熱伝導体の試料配置面にお!、て、一方の端部からの 温度勾配形成方向に沿った距離の増加に伴って、温度が直線的に上昇または低下 するような温度プロファイルを実現することができる。従って、熱伝導体の所定の位置 を目的温度に容易に調節できる。  Further, according to the present embodiment, the temperature linearly increases as the distance from one end of the heat conductor along the direction of forming the temperature gradient increases. A temperature profile that rises or falls can be achieved. Therefore, the predetermined position of the heat conductor can be easily adjusted to the target temperature.
[0064] なお、本装置において、前記温度勾配生成ユニットは、 1つでも 2つ以上でもよい。  [0064] In the present apparatus, the number of the temperature gradient generating units may be one or two or more.
前記温度勾配生成ユニットが 2つ以上である場合、図 29に示すように、複数の前記 温度勾配生成ユニットを、 1つの前記制御装置に接続する構成が好ましい。このよう にすれば、省スペース化が図られ、実験効率も向上可能となる。  When the number of the temperature gradient generation units is two or more, it is preferable that a plurality of the temperature gradient generation units are connected to one control device as shown in FIG. In this way, space can be saved and the experimental efficiency can be improved.
[0065] また、前記温度勾配生成ユニットは、例えば、断熱素材で覆うことで、低温に保持 する際の結露の発生を防ぐことができるが、湿度の高い環境では、完全に結露の発 生を防止することが困難な場合がある。このような場合には、図 20に示すように、前 記温度勾配生成ユニット 21を、電源 22、制御基板 23など力もなる制御装置の上部 に配置することが好ましい。このようにすれば、電源 22または制御基板 23などは、運 転時などにおいて熱を放出しているので、この上部に配置した温度勾配生成ユニット 21を覆う断熱素材の表面を、前記放出熱に起因する暖かい乾燥した空気が流れる ことになり、この結果、結露の発生を防ぐことが可能となる。なお、図 20において、矢 印は、前記暖かい乾燥した空気の流れを示す。  [0065] Further, the temperature gradient generating unit can prevent dew condensation from occurring when the temperature is kept low, for example, by covering with a heat insulating material. However, in a high humidity environment, dew condensation is completely generated. It can be difficult to prevent. In such a case, as shown in FIG. 20, it is preferable to dispose the temperature gradient generating unit 21 above a power control device such as a power supply 22 and a control board 23. In this way, since the power supply 22 or the control board 23 emits heat during operation or the like, the surface of the heat insulating material that covers the temperature gradient generation unit 21 disposed above the power supply 22 or the control board 23 generates the heat. As a result, warm and dry air flows, and as a result, it is possible to prevent the occurrence of dew condensation. In FIG. 20, arrows indicate the flow of the warm and dry air.
[0066] (第 2の実施形態) 本実施形態においては、熱伝導体を 1種以上の材料で構成し、且つ、熱伝導体の 試料配置面とは反対側の面に複数の凹部を形成し、この凹部内に空気を存在させ た形態について、説明する。なお、本実施形態に係る温度調節装置は、熱伝導体の 構成が異なること以外は、第 1の実施形態と同様の構成を有するものである。 (Second Embodiment) In the present embodiment, the heat conductor is made of one or more materials, and a plurality of recesses are formed on the surface of the heat conductor opposite to the sample placement surface, and air is allowed to exist in the recesses. The configuration will be described. The temperature controller according to the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the configuration of the heat conductor is different.
[0067] 図 7は、本発明の第 2の実施形態に係る熱伝導体の一例を示す断面図である。こ の熱伝導体 2は、 1種の材料で構成されており、その裏面 (加熱冷却素子側の面)に 複数の凹部 8が形成されている。なお、この凹部 8内部には空気が存在している。  FIG. 7 is a cross-sectional view showing one example of the heat conductor according to the second embodiment of the present invention. The heat conductor 2 is made of one kind of material, and has a plurality of recesses 8 formed on the back surface (the surface on the heating / cooling element side). It should be noted that air exists inside the recess 8.
[0068] この凹部 8の形状については、特に限定するものではなぐ例えば、溝状、穴状など の形状とすることができる。但し、凹部 8の温度勾配形成方向における寸法は、 0. 5 -20mm,更には 1一 5mmに設定されることが好ましい。温度勾配形成方向に生じ る空気の対流に起因した、熱伝導体 2における温度の過度の均一化を抑制すること ができるからである。このことから、凹部 8を溝状とする場合には、温度勾配形成方向 に垂直な方向に伸びる溝として形成することが好まし 、。  [0068] The shape of the concave portion 8 is not particularly limited, and may be, for example, a groove shape, a hole shape, or the like. However, the dimension of the recess 8 in the direction of forming the temperature gradient is preferably set to 0.5 to 20 mm, and more preferably to 15 to 15 mm. This is because excessive uniformity of the temperature in the heat conductor 2 due to convection of air generated in the direction of forming the temperature gradient can be suppressed. For this reason, when the recess 8 is formed as a groove, it is preferable to form the groove 8 as a groove extending in a direction perpendicular to the temperature gradient forming direction.
[0069] この熱伝導体においては、図 7に示すように、熱伝導体 2の温度勾配が形成される 領域において、凹部 8の深さが、前記領域の端部力も中央部に向力 ほど、小さくな るように調整されている。凹部 8の深さ分布を、温度勾配形成方向に沿って、このよう に変化させることによって、 dcZK値の平均値を、前記領域の端部よりも、前記領域 の中央部において小さくなるよう調整することができ、温度勾配の均一化を実現する ことができるからである。なお、この形態の場合、複数の凹部 8は、図 7に示すように、 前記領域において、単位面積当りの凹部 8の数が均等となるように、凹部 8を規則的 に配列することが可能である。  In this heat conductor, as shown in FIG. 7, in the region where the temperature gradient of the heat conductor 2 is formed, the depth of the recess 8 is such that the end force of the region and the end force of the region are closer to the center. It has been adjusted to be smaller. By changing the depth distribution of the recess 8 along the temperature gradient forming direction in this way, the average value of the dcZK value is adjusted to be smaller at the center of the region than at the end of the region. This is because the temperature gradient can be made uniform. Note that, in the case of this embodiment, the plurality of recesses 8 can be regularly arranged so that the number of the recesses 8 per unit area is uniform in the region as shown in FIG. It is.
[0070] 更に、このような形態の熱伝導体にお!、ては、熱伝導体 2の温度勾配形成領域に おいて、凹部 8の深さが最小となる部分が、前記領域の中央部よりも高温側に位置す るように調整することが好ま 、。熱伝導体 2の dcZK値の平均値が最小となる箇所 が高温側に位置するため、更なる温度勾配の均一化を実現することができるからで ある。  [0070] Furthermore, in the heat conductor having such a configuration, in the temperature gradient forming region of the heat conductor 2, the portion where the depth of the concave portion 8 is minimum is located at the center of the region. It is preferable to adjust so as to be located on the higher temperature side. This is because the portion where the average value of the dcZK value of the heat conductor 2 is minimum is located on the high temperature side, so that a further uniform temperature gradient can be realized.
[0071] また、本実施形態に係る熱伝導体の別の例としては、温度勾配が形成される領域 において、単位面積当りの凹部の数が、前記領域の端部から中央部に向力うほど、 少なくなるように形成された形態を採用することも可能である。この形態としては、例 えば、凹部が溝状の場合は、その溝同士の間隔を、前記領域の端部から中央部に 向かうほど、大きくなるように調整された形態を挙げることができる。凹部の分布密度 を、温度勾配形成方向に沿って、このように変化させることによって、 dcZK値の平均 値を、前記領域の端部よりも、前記領域の中央部において小さくなるよう調整すること ができ、温度勾配の均一化を実現することができるからである。なお、この形態の場 合、複数の凹部の深さは、均等となるように調整することが可能である。 Further, as another example of the heat conductor according to the present embodiment, in a region where a temperature gradient is formed, the number of recesses per unit area increases from the end to the center of the region. Well, It is also possible to adopt a form formed to reduce the number. As this form, for example, when the concave portion has a groove shape, there can be mentioned a form in which the interval between the grooves is adjusted so as to increase from the end to the center of the region. By changing the distribution density of the concave portions along the direction of forming the temperature gradient in this manner, it is possible to adjust the average value of the dcZK value to be smaller at the center of the region than at the end of the region. This is because the temperature gradient can be made uniform. In this case, the depths of the plurality of concave portions can be adjusted so as to be equal.
[0072] 更に、このような形態の熱伝導体にお!、ては、熱伝導体の温度勾配形成領域にお いて、単位面積当りの前記凹部の数が最小となる部分が、前記領域の中央部よりも 高温側に位置することが好ま 、。熱伝導体の dcZK値の平均値が最小となる箇所 が高温側に位置するため、更なる温度勾配の均一化を実現することができるからで ある。  Further, in the heat conductor having such a configuration, in the temperature gradient forming region of the heat conductor, a portion where the number of the concave portions per unit area is minimized is a portion of the region. It is preferable to be located on the higher temperature side than in the center. This is because the location where the average value of the dcZK value of the thermal conductor is minimum is located on the high temperature side, so that a further uniform temperature gradient can be realized.
[0073] また、上記両形態を組み合わせることも可能である。すなわち、熱伝導体の温度勾 配形成方向に沿って、凹部の深さ分布と密度分布の両方を、変化させてもよい。  [0073] It is also possible to combine the above two forms. That is, both the depth distribution and the density distribution of the concave portion may be changed along the temperature gradient forming direction of the heat conductor.
[0074] なお、 、ずれの例にぉ 、ても、熱伝導体全体の寸法は、特に限定するものではなく 、第 1の実施形態と同様に設定することができる。  [0074] Even in the case of the deviation, the dimensions of the entire heat conductor are not particularly limited, and can be set in the same manner as in the first embodiment.
[0075] また、熱伝導体を構成する材料についても、特に限定するものではなぐ第 1の実 施形態と同様の材料を使用することができる。更に、上記説明においては、熱伝導体 を 1種の材料で構成し、これに凹部を設けた形態を例示しているが、本実施形態はこ れに限定されるものではない。熱伝導体として、第 1の実施形態と同様に 2種以上の 材料を使用し、且つ、凹部を設けることにより、より精度の高い温度プロファイルの調 整が可能となる。  [0075] Also, the material constituting the heat conductor is not particularly limited, and the same material as that of the first embodiment can be used. Further, in the above description, the heat conductor is made of one kind of material, and a form in which a concave portion is provided is exemplified. However, the present embodiment is not limited to this. As in the first embodiment, two or more kinds of materials are used as the heat conductor and the concave portion is provided, so that the temperature profile can be adjusted with higher accuracy.
[0076] このような形態の熱伝導体を用いても、第 1の実施形態と同様の効果を達成するこ とができる。なお、上記装置の動作については、第 1の実施形態と同様であり、その 説明を省略する。  [0076] Even when the thermal conductor having such a form is used, the same effect as that of the first embodiment can be achieved. Note that the operation of the above device is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0077] (第 3の実施形態)  (Third Embodiment)
本発明の温度調節装置においては、熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に 、温度勾配が形成される方向に対して垂直な方向に伸びる溝(図 8における溝 9)が 形成されていることが好ましい。図 8は、このような熱伝導体の好ましい形態の一例を 示す断面図である。 In the temperature control device of the present invention, a groove (groove 9 in FIG. 8) extending in a direction perpendicular to the direction in which the temperature gradient is formed is formed on the surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample. Preferably, it is formed. FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a preferred embodiment of such a heat conductor.
[0078] このような形態によれば、熱伝導体 2の試料配置面において、溝 9に垂直な方向( すなわち、温度勾配形成方向)への熱の移動が抑制されるため、溝 9同士間の領域 と、これと隣り合う別の溝 9同士間の領域との温度差を大きくすることができる。一方、 同じ溝 9同士間の領域においては、溝 9に沿った方向(すなわち、温度勾配形成方 向に垂直な方向)への熱の移動が妨げられて ヽな 、ので、等温性を向上させること ができる。このように、温度勾配形成方向においては、熱伝導体 2表面に大きな温度 差を形成し、これに垂直な方向においては、熱伝導体 2表面の各位置での温度を略 均一に維持することが可能となる。よって、熱伝導体 2表面に、複数の試料を、温度 勾配形成方向に配列するとともに、これに垂直な方向にも配列させることにより、温度 条件の異なる複数の実験を実施しながら、尚且つ、同温度での複数の実験とを、同 時に進行させることが可能となる。  According to such an embodiment, on the sample placement surface of the heat conductor 2, the movement of heat in the direction perpendicular to the grooves 9 (that is, the direction in which the temperature gradient is formed) is suppressed. The temperature difference between this region and the region between the adjacent grooves 9 can be increased. On the other hand, in the region between the same grooves 9, heat transfer in the direction along the grooves 9 (that is, the direction perpendicular to the direction in which the temperature gradient is formed) is hindered, so that the isothermal property is improved. be able to. As described above, a large temperature difference is formed on the surface of the heat conductor 2 in the temperature gradient forming direction, and the temperature at each position on the surface of the heat conductor 2 is maintained substantially uniform in the direction perpendicular to the direction. Becomes possible. Therefore, by arranging a plurality of samples on the surface of the heat conductor 2 in the direction in which the temperature gradient is formed and also in the direction perpendicular thereto, while performing a plurality of experiments under different temperature conditions, and Multiple experiments at the same temperature can proceed at the same time.
[0079] なお、溝 9の形状は、特に限定するものではなぐ図 8に示すような断面が矩形とな る溝のほかに、 V字溝、 U字溝などの形状とすることも可能である。  The shape of the groove 9 is not particularly limited. In addition to a groove having a rectangular cross section as shown in FIG. 8, a V-shaped groove, a U-shaped groove, or the like can be used. is there.
[0080] また、溝 9の数は、特に限定するものではなぐ使用目的に応じて適宜選択すること ができる。例えば、図 8に示すように複数のゥエルを含むプレート 4を載置する場合、 溝 9の数はゥエル列の数に対応させて設定すればよい。溝 9の数は、例えば 3— 50 本、好ましくは 5— 25本である。  [0080] The number of grooves 9 is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose of use. For example, when a plate 4 including a plurality of wells is placed as shown in FIG. 8, the number of grooves 9 may be set corresponding to the number of well rows. The number of grooves 9 is, for example, 3 to 50, preferably 5 to 25.
[0081] 溝 9の幅、および、溝 9同士の間隔についても、特に限定するものではなぐ使用目 的に応じて適宜選択することができる。例えば、図 8に示すように複数のゥエルを含む プレート 4を載置する場合、溝 9の幅はゥエル同士の間隔に対応させて設定し、溝 8 同士の間隔は各ゥ ルの大きさに対応させて設定すればよい。溝 9の幅は、例えば 0 . 5- 20mm,好ましくは 1一 10mmであり、溝 9同士の間隔は、例えば 1一 50mm、 好ましくは 1一 20mmである。  [0081] The width of the groove 9 and the interval between the grooves 9 can be appropriately selected according to the purpose of use, which is not particularly limited. For example, when a plate 4 including a plurality of wells is placed as shown in FIG. 8, the width of the groove 9 is set to correspond to the space between the wells, and the space between the grooves 8 is set to the size of each well. What is necessary is just to set it correspondingly. The width of the groove 9 is, for example, 0.5 to 20 mm, preferably 1 to 10 mm, and the interval between the grooves 9 is, for example, 1 to 50 mm, preferably 1 to 20 mm.
[0082] また、溝 9の深さについても、特に限定するものではないが、例えば 0. 5- 10mm, 好ましくは 1一 5mmである。  The depth of the groove 9 is not particularly limited, but is, for example, 0.5 to 10 mm, and preferably 115 to 5 mm.
[0083] なお、本実施形態に係る熱伝導体は、その試料配置に溝が形成されて ヽること以 外は、第 1および第 2の実施形態と同様の構成とすることができる。また、本実施形態 に係る熱伝導体によっても、第 1および第 2の実施形態と同様の効果を達成できるこ とはいうまでもない。 [0083] The heat conductor according to the present embodiment has a configuration in which a groove is formed in the sample arrangement. Outside, the configuration can be the same as that of the first and second embodiments. Needless to say, the same effects as those of the first and second embodiments can be achieved by the heat conductor according to the present embodiment.
[0084] (第 4の実施形態) (Fourth Embodiment)
本実施形態にぉ 、ては、温度プロファイルを時間的に変化させることのできる形態 について説明する。  In the present embodiment, a mode in which the temperature profile can be changed with time will be described.
[0085] 図 23は、本発明の第 4の実施形態に係る温度調節装置の一部の一例を示す模式 図である。この装置では、パーソナルコンピュータ(PC)やシーケンサなどの制御装 置が、予め設定された温度設定スケジュールを持っており、これに従って、温度設定 情報を通信インターフェイスを介して、温度調節回路に出力する。前記温度出力回 路は、設定温度と温度センサなどの測温体によって得られた制御点での温度との差 力 計算した温度制御信号を、制御出力生成回路に出力する。前記制御出力生成 回路は、前記制御信号に従った制御出力をペルチ 素子などの加熱冷却素子に出 力する。  FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a part of a temperature control device according to the fourth embodiment of the present invention. In this device, a control device such as a personal computer (PC) or a sequencer has a preset temperature setting schedule, and outputs temperature setting information to a temperature control circuit via a communication interface according to the schedule. The temperature output circuit outputs, to a control output generation circuit, a temperature control signal calculated by calculating a difference between a set temperature and a temperature at a control point obtained by a temperature sensor such as a temperature sensor. The control output generation circuit outputs a control output according to the control signal to a heating / cooling element such as a Peltier element.
[0086] 前記温度調節回路の出力は、 PID制御パラメータをもとに算出された温度制御信 号であることが好ましい。前記温度制御信号に従って出力される前記制御出力生成 回路の制御出力は、連続的な電流出力でもよいし、定電圧の可変パルス出力でもよ い。  [0086] The output of the temperature control circuit is preferably a temperature control signal calculated based on a PID control parameter. The control output of the control output generation circuit output according to the temperature control signal may be a continuous current output or a constant voltage variable pulse output.
[0087] また、図 23に示した装置では、温度センサなどの測温体の電圧または電流力 セ ンサ出力測定回路に送られ、前記センサ出力測定回路から、センサ指示温度が、前 記温度調節回路、通信インターフェイス、 PCやシーケンサなどの制御機器へとフィー ドバックされている。  In the device shown in FIG. 23, the voltage or current of a temperature sensor such as a temperature sensor is sent to a sensor output measuring circuit, and the sensor output measuring circuit reads the temperature indicated by the sensor, Feedback is provided to circuits, communication interfaces, and control devices such as PCs and sequencers.
[0088] なお、図 23においては、前記温度調節回路、制御出力生成回路、ペルチェ素子な どの加熱冷却素子、温度センサなどの測温体、センサ出力回路の数をそれぞれ 2つ としたが、これに制限されるものではなぐそれぞれ 3つ以上とすることもできる。  In FIG. 23, the number of the temperature control circuit, the control output generation circuit, the heating / cooling element such as the Peltier element, the temperature sensor such as the temperature sensor, and the number of sensor output circuits are each two. However, the number is not limited to three or more.
[0089] 本実施形態によって、図 24に示すような温度制御が可能となる。図 24Aは、一定 温度力も次第に温度勾配をつけていく例を示すグラフであり、図 24Bは、一定の温度 勾配を保ちながら全体的に温度を降下させる例を示すグラフであり、図 24Cは、平均 温度を変えずに温度勾配を次第に変化させていく例を示すグラフである。更に、前 記の例に挙げた温度制御を組み合わせるなどして、例えば、温度上昇後に温度降 下するなど、実験対象に対応した多彩な温度制御が可能となる。 According to the present embodiment, temperature control as shown in FIG. 24 becomes possible. FIG. 24A is a graph showing an example in which a constant temperature force also gradually increases the temperature gradient, FIG. 24B is a graph showing an example in which the temperature is lowered as a whole while maintaining a constant temperature gradient, and FIG. average It is a graph which shows the example which changes a temperature gradient gradually, without changing a temperature. Further, by combining the temperature control described in the above example, various temperature controls corresponding to the test object can be performed, for example, a temperature drop after a temperature rise.
[0090] なお、本実施形態に係る装置は、その一部に図 23に示す構成を含むこと以外は、 第 1、第 2および第 3の実施形態と同様の構成とすることができる。また、本実施形態 に係る装置によっても、第 1、第 2および第 3の実施形態と同様の効果を達成できるこ とはいうまでもない。  The device according to the present embodiment can have the same configuration as the first, second, and third embodiments except that a part of the device includes the configuration shown in FIG. In addition, it goes without saying that the same effects as those of the first, second, and third embodiments can also be achieved by the device according to the present embodiment.
[0091] (第 5の実施形態)  [0091] (Fifth Embodiment)
本発明の温度調節装置は、各種の化学反応を伴う処理、物性の温度依存性評価 などの測定など、温度条件の設定が必要となるあらゆる実験操作に使用することがで きる。  The temperature control device of the present invention can be used for all experimental operations that require setting of temperature conditions, such as treatment involving various chemical reactions and measurement such as evaluation of temperature dependence of physical properties.
[0092] 本発明の温度調節装置は、例えば、タンパク質の結晶化において、タンパク質を含 む試料溶液の温度調節に好適に用いることができる。また、タンパク質の結晶化には 、バッチ法、透析法、蒸気拡散法などの方法があるが、本発明の温度調節装置は、こ の 、ずれの方法に対しても適用することが可能である。  [0092] The temperature control device of the present invention can be suitably used for temperature control of a sample solution containing a protein, for example, in crystallization of a protein. In addition, protein crystallization includes a batch method, a dialysis method, a vapor diffusion method, and the like, and the temperature control device of the present invention can be applied to this deviation method. .
[0093] 図 9は、本発明の温度調節装置を適用したタンパク質結晶化装置の一例を示す断 面図である。この装置は、拡散法、特にハンギングドロップ法に適したタンパク質結晶 化装置である。なお、図 9において、図 1と同一部材については同一番号を付し、そ の部材の説明は省略する。  FIG. 9 is a cross-sectional view showing one example of a protein crystallization device to which the temperature control device of the present invention is applied. This apparatus is a protein crystallization apparatus suitable for the diffusion method, particularly the hanging drop method. In FIG. 9, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of those members will be omitted.
[0094] 本装置は、前述したような本発明の温度調節装置と、試料を保持するための保持 機構 11と、これらを包囲する筐体 10とを備えている。温度調節装置は、熱伝導体 2 の試料配置面を下方に向けて配置されており、この配置面の下方に、前記保持機構 11が配置されている。また、この保持機構 11は、試料を保持する試料保持面と、この 面を昇降させる昇降機構を有している。試料保持面は、温度調節装置の熱伝導体 2 の試料配置面と、適当な間隔をあけて、互いに対向するように配置されている。  [0094] The present apparatus includes the above-described temperature control apparatus of the present invention, a holding mechanism 11 for holding a sample, and a housing 10 surrounding these. The temperature controller is arranged with the sample arrangement surface of the heat conductor 2 facing downward, and the holding mechanism 11 is arranged below the arrangement surface. Further, the holding mechanism 11 has a sample holding surface for holding a sample, and an elevating mechanism for raising and lowering this surface. The sample holding surface is disposed so as to be opposed to the sample placement surface of the heat conductor 2 of the temperature controller at an appropriate distance.
[0095] 次に、この装置の動作について説明する。  [0095] Next, the operation of this device will be described.
[0096] 本装置においては、試料溶液はプレート 4に保持された状態で、保持機構 11に設 置される。このプレート 4は、複数のゥエルを有するゥエルプレートと、ゥエルの開口を 塞ぐようにゥエルプレート上に配置されるカバープレートとで構成されている。ゥエル には、沈殿剤を含むリザーバ溶液が保持されている。タンパク質を含む試料溶液は、 カバープレートの内面に液滴として置かれる。このカバープレートがゥエルプレート上 に配置されることにより、リザーバ溶液を含むゥエル上部に、試料溶液の液滴が垂下 された状態となる。すなわち、密閉された空間内に、試料溶液とリザーバ溶液とが収 容された状態となる。このプレート 4においては、試料溶液とリザーバ溶液との間で、 これらの溶液中に含まれる揮発成分の拡散が生じ、その結果、試料溶液においてタ ンパク質の結晶化が進行する。 In this apparatus, the sample solution is set on the holding mechanism 11 while being held on the plate 4. This plate 4 has a plurality of well plates and a well opening. It is composed of a cover plate that is arranged on the Pell plate so as to close it. The reservoir holds the reservoir solution containing the precipitant. The sample solution containing the protein is placed as droplets on the inner surface of the cover plate. By arranging the cover plate on the well plate, a droplet of the sample solution is dripped on the upper part of the well containing the reservoir solution. That is, the sample solution and the reservoir solution are stored in the closed space. In the plate 4, the volatile components contained in the sample solution and the reservoir solution are diffused between the solutions, and as a result, the crystallization of the protein proceeds in the sample solution.
[0097] 上記プレート 4において、複数のゥエルは、 2次元状に配列されていることが好まし い。この場合、一方の配列方向が、温度調節装置の温度勾配形成方向に沿うように 、プレートを装置内に配置することによって、 1回の操作で異なる温度条件での結晶 化を行うことが可能となる。更に、他方の配列方向を、温度調節装置の温度勾配形 成方向に垂直な方向に沿うように、プレート 4を装置内に配置すれば、更に同温条件 での複数の実験を行うことができる。なお、ゥエルの数については、特に限定するもの ではない。 [0097] In the plate 4, the plurality of wells are preferably arranged two-dimensionally. In this case, it is possible to perform crystallization under different temperature conditions in one operation by arranging the plate in the apparatus so that one of the arrangement directions is along the direction of forming the temperature gradient of the temperature control apparatus. Become. Furthermore, if the plate 4 is arranged in the apparatus so that the other arrangement direction is along the direction perpendicular to the direction of forming the temperature gradient of the temperature control apparatus, a plurality of experiments can be performed under the same temperature conditions. . The number of pells is not particularly limited.
[0098] 上記プレート 4を保持機構 11の試料保持面に配置し、保持機構 11を作動させて、 その試料保持面を熱伝導体 2に向かって上昇させる。これによつて、プレート 4の上 面、すなわちカバープレートが、温度調節装置の熱伝導体 2に接触する。温度調節 装置は、第 1の実施形態で説明したように動作し、熱伝導体 2の温度に応じて、カバ 一プレートに垂下された試料溶液の液滴が温度調節される。このとき、熱伝導体 2の 温度勾配形成方向に沿って配列された各ゥエル上の試料溶液は、温度勾配に応じ て、それぞれ異なった温度に調節される。よって、 1回の操作によって、異なる温度条 件での結晶化を行うことが可能となるのである。  [0098] The plate 4 is arranged on the sample holding surface of the holding mechanism 11, and the holding mechanism 11 is operated to raise the sample holding surface toward the heat conductor 2. Thereby, the upper surface of the plate 4, that is, the cover plate comes into contact with the heat conductor 2 of the temperature controller. The temperature control device operates as described in the first embodiment, and the temperature of the sample solution droplets hanging on the cover plate is controlled according to the temperature of the heat conductor 2. At this time, the temperature of the sample solution on each well arranged along the temperature gradient forming direction of the heat conductor 2 is adjusted to a different temperature according to the temperature gradient. Therefore, crystallization under different temperature conditions can be performed by one operation.
[0099] なお、温度調節装置における設定温度は、特に限定するものではな 、が最も高温 に設定される加熱冷却素子 laを、例えば 10— 100°C、好ましくは 10— 50°Cとし、最 も低温に設定される加熱冷却素子 lbを、例えば 5— 30°C、好ましくは 4一 20°Cとす ることがでさる。  [0099] The set temperature in the temperature control device is not particularly limited, but the heating / cooling element la set to the highest temperature is, for example, 10 to 100 ° C, preferably 10 to 50 ° C. For example, the heating / cooling element lb set to a low temperature may be set to 5 to 30 ° C, preferably 412 to 20 ° C.
[0100] そして、結晶化が終了した後、上記装置においては、保持機構 11を作動させて、 その試料保持面を下降させて、プレート 4と熱伝導体 2とを離間させる。そして、プレ ート 4を装置力も取り出し、プレート 4から結晶が取り出すことにより、タンパク質の結晶 化操作が終了する。 [0100] After the crystallization is completed, in the above apparatus, the holding mechanism 11 is operated to By lowering the sample holding surface, the plate 4 and the heat conductor 2 are separated. Then, the plate 4 is also taken out of the apparatus, and the crystals are taken out of the plate 4, thereby completing the protein crystallization operation.
[0101] この装置においては、保持機構の昇降動作によって、温度調節装置に対して、試 料溶液を保持するプレートの配置がなされる。すなわち、保持機構を可動式とするこ とによって、温度調節装置を固定した状態でプレートの配置を実現することができる。 このように、タンパク質結晶化装置の中核をなす温度調節装置を可動式とする必要 がないため、この装置が可動に伴って受ける外部衝撃などを回避することができ、装 置の故障の可能性を低減することができる。  [0101] In this device, the plate for holding the sample solution is arranged with respect to the temperature control device by the elevating operation of the holding mechanism. That is, by making the holding mechanism movable, it is possible to realize the arrangement of the plates with the temperature control device fixed. In this way, it is not necessary to make the temperature control device, which is the core of the protein crystallization device, movable, so that it is possible to avoid external shocks and the like that this device receives as it moves, and the possibility of device failure. Can be reduced.
[0102] (第 6の実施形態)  (Sixth Embodiment)
次に、本発明の温度調節装置を適用したタンパク質結晶化装置の、別の一例につ いて説明する。この装置は、特にシッティングドロップ法に適したものである。  Next, another example of the protein crystallization apparatus to which the temperature control apparatus of the present invention is applied will be described. This device is particularly suitable for the sitting drop method.
[0103] 本装置は、前述したような本発明の温度調節装置を備えている。そして、この温度 調節装置を構成する加熱冷却素子および熱伝導体を、第 1の加熱冷却素子および 第 1の熱伝導体としたとき、更に、第 2の加熱冷却素子と、この第 2の加熱冷却素子と 熱的に接触し、且つ、前記第 1の加熱冷却素子および前記第 1の熱伝導体とは熱的 に絶縁された、第 2の熱伝導体とを備え、前記第 2の加熱冷却素子によって、前記第 2の熱伝導体が一定の温度に維持される構成を有している。  [0103] The present device includes the temperature control device of the present invention as described above. When the heating / cooling element and the heat conductor constituting the temperature control device are a first heating / cooling element and a first heat conductor, the second heating / cooling element and the second heating / cooling element A second heat conductor that is in thermal contact with the cooling element and is thermally insulated from the first heating / cooling element and the first heat conductor; The cooling element keeps the second heat conductor at a constant temperature.
[0104] 図 10Aは、このようなタンパク質結晶化装置の一例を示す断面図である。また、図 1 OBは、上記タンパク質結晶化装置の、図 10Aの断面図と切断方向が互いに直交す るような断面図である。この装置は、複数の第 1の加熱冷却素子 la, lbと、その上面 に熱的に接触させて配置された第 1の熱伝導体 2とを備えている。なお、これらの部 材については、本発明の温度調節装置の実施形態において説明した通りであり、そ の説明を省略する。  FIG. 10A is a cross-sectional view showing an example of such a protein crystallization apparatus. Further, FIG. 1OB is a cross-sectional view of the above-mentioned protein crystallization apparatus, in which the cross-sectional direction is orthogonal to the cross-sectional view of FIG. 10A. This device includes a plurality of first heating / cooling elements la and lb, and a first heat conductor 2 arranged in thermal contact with the upper surface thereof. Note that these components are as described in the embodiment of the temperature control device of the present invention, and description thereof will be omitted.
[0105] そして、第 1の加熱冷却素子 la, lbの下方には、第 2の加熱冷却素子 14が配置さ れている。この第 2の加熱冷却素子 14は、第 1の加熱冷却素子 la, lbよりも大きな熱 作用面 (対象物に対して加熱冷却を行う面)を有しており、この熱作用面上に第 1の 加熱冷却素子 la, lbが配置されている。そして、この第 2の加熱冷却素子 14の熱作 用面の、第 1の加熱冷却素子 la, lbで覆われていない領域に、第 2の熱伝導体 12 が熱的に接触している構成を有している。この第 2の加熱冷却素子 14の熱作用面に おいて、第 1の加熱冷却素子 la, lbで覆われていない領域は、例えば、図 10Bに示 すように、第 1の加熱冷却素子 la, lbで覆われた領域の両端に配置される形態とす ることができる。このような形態においては、第 2の熱伝導体 12は、第 1の熱伝導体 2 を挟むように、その両端に配置することとなる。 [0105] Below the first heating and cooling elements la and lb, a second heating and cooling element 14 is arranged. The second heating / cooling element 14 has a heat acting surface (a surface for heating / cooling the object) larger than the first heating / cooling element la, lb. 1 heating and cooling elements la and lb are arranged. The heat generated by the second heating / cooling element 14 The second heat conductor 12 has a configuration in which the second heat conductor 12 is in thermal contact with an area of the application surface that is not covered by the first heating / cooling elements la and lb. On the heat working surface of the second heating / cooling element 14, the area not covered by the first heating / cooling element la, lb is, for example, as shown in FIG. , lb. In such an embodiment, the second heat conductor 12 is arranged at both ends of the first heat conductor 2 so as to sandwich the first heat conductor 2 therebetween.
[0106] なお、第 2の加熱冷却素子 14としては、第 1の加熱冷却素子 la, lbと同様に、ペル チェ素子を用いることが好ましい。なお、熱伝導体 12を加熱のみさせる場合であれば 、電気ヒータ等のヒータを用いることも可能である。  [0106] As the second heating / cooling element 14, it is preferable to use a Peltier element as in the case of the first heating / cooling elements la and lb. If only the heat conductor 12 is heated, a heater such as an electric heater can be used.
[0107] また、第 2の熱伝導体 12としては、特に限定するものではないが、 dcZK値の小さ い材料を使用することが好ましい。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)、 真鍮などの金属材料を使用することができる。また、その寸法については、特に限定 するものではなぐ使用するプレートの寸法などに応じて適宜設定することができる。  [0107] The second thermal conductor 12 is not particularly limited, but it is preferable to use a material having a small dcZK value. For example, metal materials such as copper, aluminum, stainless steel (SUS), and brass can be used. The dimensions are not particularly limited, and can be appropriately set according to the dimensions of the plate used.
[0108] 第 2の熱伝導体 12と、第 1の加熱冷却素子 la, lbおよび第 1の熱伝導体 2との間 には、断熱体 13が配置されている。断熱体 13としては、特に限定するものではない 力 例えば、フッ素榭脂、断熱セラミックス、発泡スチロール、シリコンゴムなどを使用 することができる。  A heat insulator 13 is arranged between the second heat conductor 12, the first heating / cooling elements la and lb, and the first heat conductor 2. The heat insulator 13 is not particularly limited. For example, fluorine resin, heat insulating ceramics, styrofoam, silicon rubber, or the like can be used.
[0109] 更に、本装置は、加熱冷却素子 la, lbおよび 14を駆動、制御するための制御装 置(図示せず。)を備えている。この制御装置は、上記の各加熱冷却素子を個別制御 するものである。また、第 2の加熱冷却素子 14の下面には、排熱を回収するための 熱浴部 3が配置されている。  Further, the present apparatus is provided with a control device (not shown) for driving and controlling the heating / cooling elements la, lb and 14. This controller individually controls each of the heating and cooling elements. Further, on the lower surface of the second heating / cooling element 14, a heat bath section 3 for recovering exhaust heat is arranged.
[0110] 次に、この装置の動作について説明する。  [0110] Next, the operation of this device will be described.
[0111] 本装置においては、試料溶液はプレート 4に保持された状態で、装置に配置される 。このプレート 4は、互いに連通した内部空間を有する第 1のゥエル 4aおよび第 2のゥ エル 4bを有するゥエルプレートと、これらのゥエルの開口を塞ぐようにゥエルプレート上 に配置されるカバープレートとで構成されている。試料溶液は第 1のゥエル 4aに保持 される。また、第 2のゥエル 4bには、沈殿剤を含むリザーバ溶液が保持される。このゥ エルプレート上にカバープレートが配置されることにより、第 4の実施形態と同様、密 閉された空間内に、試料溶液とリザーバ溶液とが収容された状態となる。 [0111] In the present apparatus, the sample solution is placed in the apparatus while being held on the plate 4. The plate 4 includes a first plate 4a having a first space 4a and a second plate 4b having an internal space communicating with each other, and a cover plate disposed on the second plate so as to close the opening of the second plate 4a. It is composed of The sample solution is held in the first well 4a. The second well 4b holds a reservoir solution containing a precipitant. By arranging the cover plate on the well plate, the cover plate can be closed as in the fourth embodiment. The sample solution and the reservoir solution are housed in the closed space.
[0112] このプレート 4においては、 1個の第 1のゥエル 4aと 1個の第 2のゥエル 4bとで 1個の セルが構成されており、このセルが 2次元状に配列されている。具体的には、図 10に 示すように、セルを 2列に配列した構成とすることができる。このとき、セル列は、第 1 のゥエル 4a同士が隣り合うように配列させる。このような配列とすることによって、第 1 のゥエル 4aをプレート 4の中央部に、第 2のゥエル 4bをその両端部に配置することが 可能となる。なお、セル列を構成するセルの数については、特に限定するものではな い。  [0112] In the plate 4, one cell is constituted by one first well 4a and one second well 4b, and the cells are arranged two-dimensionally. Specifically, as shown in FIG. 10, a configuration in which cells are arranged in two rows can be employed. At this time, the cell rows are arranged such that the first pegs 4a are adjacent to each other. With this arrangement, it is possible to arrange the first jewel 4a at the center of the plate 4 and the second jewel 4b at both ends. It should be noted that the number of cells constituting the cell column is not particularly limited.
[0113] 上記プレート 4は、装置を構成する熱伝導体表面に配置される。このとき、図 10に 示すように、第 1のゥエル 4aが第 1の熱伝導体 2と熱的に接触し、第 2のゥエル 4bが第 2の熱伝導体 12と熱的に接触するように配置される。  [0113] The plate 4 is arranged on the surface of the heat conductor constituting the device. At this time, as shown in FIG. 10, the first well 4a is in thermal contact with the first thermal conductor 2, and the second well 4b is in thermal contact with the second thermal conductor 12. Placed in
[0114] 本発明の温度調節装置の実施形態において説明したように、第 1の熱伝導体 2表 面には、第 1の加熱冷却素子 la, lbが互いに異なる温度に設定されることにより、温 度勾配が形成される。そして、第 1のゥエル 4aに保持された試料溶液は、第 1の熱伝 導体 2の温度に応じて、温度調節される。このとき、温度勾配形成方向に沿って配列 された各第 1のゥエル 4a内の試料溶液は、温度勾配に応じて、それぞれ異なった温 度に調節される。よって、 1回の操作によって、異なる温度条件での結晶化を行うこと が可能となる。  [0114] As described in the embodiment of the temperature control device of the present invention, by setting the first heating and cooling elements la and lb to different temperatures on the surface of the first heat conductor 2, A temperature gradient is formed. Then, the temperature of the sample solution held in the first well 4 a is adjusted according to the temperature of the first heat conductor 2. At this time, the sample solutions in the first wells 4a arranged along the temperature gradient forming direction are adjusted to different temperatures according to the temperature gradient. Therefore, crystallization under different temperature conditions can be performed by one operation.
[0115] なお、第 1の加熱冷却素子 la, lbの設定温度は、特に限定するものではなぐ第 5 の実施形態と同様に設定することができる。  [0115] The set temperatures of the first heating and cooling elements la and lb can be set in the same manner as in the fifth embodiment, which is not particularly limited.
[0116] 一方、第 2の熱伝導体 12は、第 2の加熱冷却素子 14の熱 (冷熱を含む。)を受け、 一定の温度に維持される。そして、第 2のゥエル 4bに保持されたリザーバ溶液は、第 2の熱伝導体 12の温度に応じて温度調節される。このとき、第 2の熱伝導体 12表面 には温度勾配は実質的に形成されていない。よって、プレート 4に形成された複数の 第 2のゥエル 4bについて、それに保持されたリザーバ溶液を、全て等温に維持するこ とが可能となる。  On the other hand, second heat conductor 12 receives heat (including cold heat) of second heating / cooling element 14 and is maintained at a constant temperature. Then, the temperature of the reservoir solution held in the second well 4b is adjusted according to the temperature of the second heat conductor 12. At this time, a temperature gradient is not substantially formed on the surface of the second heat conductor 12. Therefore, with respect to the plurality of second wells 4b formed on the plate 4, it is possible to maintain all the reservoir solutions held therein at an isothermal temperature.
[0117] なお、第 2の加熱冷却素子 14の設定温度は、特に限定するものではないが、例え ば 5— 50°C、好ましくは 4一 20°Cとすることができる。 [0118] そして、結晶化が終了した後、プレート 4を装置力も取り出し、プレート 4から結晶が 取り出すことにより、タンパク質の結晶化操作が終了する。 [0117] The set temperature of the second heating / cooling element 14 is not particularly limited, but may be, for example, 5 to 50 ° C, preferably 412 to 20 ° C. [0118] After the crystallization is completed, the plate 4 is also taken out of the apparatus, and the crystal is taken out of the plate 4, thereby completing the protein crystallization operation.
[0119] このように、上記装置は、比較的簡単な装置構成によって、各セルのリザーバ溶液 を等温に保ちながら、試料溶液をそれぞれ異なった温度に調節することができるとい う利点を有している。 [0119] As described above, the above-described device has an advantage that the sample solution can be adjusted to different temperatures while maintaining the reservoir solution of each cell at an isothermal temperature with a relatively simple device configuration. I have.
実施例 1  Example 1
[0120] 図 1に示すような構成を有する温度調節装置を作製した。熱伝導体としては、アルミ -ゥムおよび SUSを用いて、図 11Aおよび Bに示すように、 2種の熱伝導体を作製し た(実施例 1 1、実施例 1 2)。熱伝導体は、いずれも、上部に三角柱形のアルミ二 ゥム部材 15を配置し、下部に 2つの三角柱形または四角柱形の SUS部材 16を配置 した構成とし、各部材同士は、熱伝導性グリースを介して接触させた。熱伝導体の全 体の寸法は、幅 110mm、奥行き 60mm、厚さ 6mmとした。すなわち、熱伝導体の中 心部での SUS部材 16の厚さは Omm、両端部での SUS部材 16の厚さは 6mmであ る。そして、実施例 1—1においては、アルミニウム部材 15の幅 (W1)を 110mmとし、 実施例 1—2においては、アルミニウム部材 15の幅(W2)を 66mmとした。また、いず れの熱伝導体においても、温度勾配形成の有効領域は 60 X 30mmとした。  [0120] A temperature controller having a configuration as shown in Fig. 1 was produced. As shown in FIGS. 11A and 11B, two types of heat conductors were manufactured using aluminum-palladium and SUS (Examples 11 and 12). Each of the heat conductors has a structure in which a triangular prism-shaped aluminum member 15 is arranged at the upper part and two triangular prism-shaped or square prism-shaped SUS members 16 are arranged at the lower part. The contact was made through a neutral grease. The overall dimensions of the thermal conductor were 110 mm wide, 60 mm deep and 6 mm thick. That is, the thickness of the SUS member 16 at the center of the heat conductor is Omm, and the thickness of the SUS member 16 at both ends is 6 mm. Then, in Example 1-1, the width (W1) of the aluminum member 15 was set to 110 mm, and in Example 1-2, the width (W2) of the aluminum member 15 was set to 66 mm. In each case, the effective area for forming the temperature gradient was set to 60 x 30 mm.
[0121] また、比較例として、図 11Cに示すように、 SUS部材 16のみで構成された熱伝導 体を作製した。この比較例においても、熱伝導体の全体の寸法は、幅 110mm、奥行 き 60mm、厚さ 6mmとし、温度勾配形成の有効領域は 60 X 30mmとした。  As a comparative example, as shown in FIG. 11C, a heat conductor composed only of the SUS member 16 was produced. Also in this comparative example, the overall dimensions of the heat conductor were 110 mm in width, 60 mm in depth, and 6 mm in thickness, and the effective area for forming the temperature gradient was 60 × 30 mm.
[0122] 次に、ペルチェ素子(サイズ: 40mm X 40mm)を 2個用意し、これを互いに隣接さ せて配置するとともに、両素子を、個別に制御し得るように構成された制御装置に接 続した。そして、両ペルチェ素子の上方に上記熱伝導体を配置した。熱伝導体表面 の両ペルチェ素子に対応する部分には、それぞれ熱電対を設けた。また、周囲環境 への放熱による影響を低減するため、ペルチェ素子および熱伝導体の側面には、フ ッ素系榭脂製の断熱カバーを設けた。更に、ペルチェ素子の下面には、熱浴部とし て水冷ユニットを配置し、温度調節装置を得た。  Next, two Peltier elements (size: 40 mm × 40 mm) are prepared, arranged adjacent to each other, and connected to a control device configured so that both elements can be controlled individually. Continued. Then, the thermal conductor was disposed above both Peltier elements. Thermocouples were provided on portions of the heat conductor surface corresponding to both Peltier devices. In order to reduce the influence of heat radiation to the surrounding environment, a heat insulating cover made of fluorine resin was provided on the side of the Peltier element and the heat conductor. Further, a water-cooling unit was arranged as a heat bath section on the lower surface of the Peltier device to obtain a temperature controller.
[0123] 上記温度制御装置において、 2個のペルチェ素子の設定温度をそれぞれ 5°Cおよ び 15°C、 2. 5°Cおよび 17. 5°C、 0°C及び 20°Cの 3種の設定で、熱伝導体上面に設 置されたプレートのゥエル内の水温を測定し、得られた測定値力 各位置における温 度勾配を算出した。高温端のゥエル内水温と低温端ゥエル内水温の差を生成温度差 とし、隣接するゥエル間の水温差をこの生成温度差で除した値を、隣接するゥエル間 の中間位置での温度勾配の相対値とした。上記 3種の設定で測定を行い、場所ごと に得られた温度勾配の平均値を求めた。 [0123] In the above temperature control device, the set temperatures of the two Peltier elements are set to 5 ° C and 15 ° C, 2.5 ° C and 17.5 ° C, 0 ° C and 20 ° C, respectively. Depending on the type of setting, The water temperature in the well of the placed plate was measured, and the temperature gradient obtained at each position of the measured force was calculated. The difference between the water temperature in the high-temperature end and the water temperature in the low-temperature end is defined as the generation temperature difference, and the value obtained by dividing the water temperature difference between adjacent wells by this generation temperature difference is the temperature gradient at the intermediate position between the adjacent wells. Relative values were used. The measurement was performed with the above three settings, and the average value of the temperature gradient obtained for each location was obtained.
[0124] 結果を、図 12に示す。なお、図 12において、熱伝導体上面における位置は、熱伝 導体の中央部を基準位置 (Omm)とし、基準位置より低温側を「一」、高温側を「 +」と する符号と、温度勾配形成方向に沿った中央部からの距離を示す数値とによって表 すものとする。 [0124] The results are shown in FIG. In FIG. 12, the position on the upper surface of the heat conductor is represented by a reference number (Omm) at the center of the heat conductor, a lower temperature side of the reference position as "1", and a higher temperature side as "+", and a temperature. It shall be represented by a numerical value indicating the distance from the center along the gradient forming direction.
[0125] 図 12に示すように、比較例の熱伝導体を用いた場合、熱伝導体の中央部 (位置 0 mm付近)において温度勾配が大きぐ中央部力 遠ざかるに従って温度勾配が小さ くなつており、温度勾配が不均一であることが確認できた。これに対して、実施例 1 1 および実施例 1 - 2の熱伝導体を用いた場合、比較例に比べて、温度勾配の均一性 が向上していることが確認できた。特に、実施例 1 2の熱伝導体を用いた場合、温度 勾配形成領域全体に渡ってほぼ均一な温度勾配が得られることが確認できた。  [0125] As shown in Fig. 12, when the heat conductor of the comparative example was used, the central force where the temperature gradient was large at the center of the heat conductor (near position 0 mm) became smaller as the distance from the conductor increased. It was confirmed that the temperature gradient was non-uniform. In contrast, when the heat conductors of Example 11 and Example 1-2 were used, it was confirmed that the uniformity of the temperature gradient was improved as compared with the comparative example. In particular, when the heat conductor of Example 12 was used, it was confirmed that a substantially uniform temperature gradient was obtained over the entire temperature gradient forming region.
[0126] 次に、上記実施例 1 - 1の熱伝導体を用いた温度調節装置に、ゥエル内に試料を保 持したプレートを載置し、 2個のペルチェ素子の設定温度をそれぞれ 5°Cおよび 15 °Cに設定して、その温度調節を行った。試料としては、水を使用し、その量は、各ゥェ ルに対して 10 /z Lとした。また、プレートとしては、直径 3mmのゥエル力 7mmピッチ で 9個 X 5個配置されたものを使用し、ゥエルが 9個配列した方向力 ペルチェ素子 の配列方向(温度勾配形成方向)と平行となるように、熱伝導体上に載置した。  Next, the plate holding the sample was placed in the well on the temperature controller using the heat conductor of Example 1-1, and the set temperatures of the two Peltier devices were each set to 5 °. The temperature was set at C and 15 ° C. Water was used as a sample, and the amount was 10 / zL for each well. The plate used is 9 x 5 with a 3 mm diameter jewel force and a pitch of 7 mm. The plate has 9 directional forces. The directional force is parallel to the direction in which the Peltier elements are arranged (temperature gradient forming direction). As above, placed on a heat conductor.
[0127] 12時間経過後、各ゥエル内の水温を測定した。結果を、図 13に示す。なお、試料 番号については、温度勾配形成方向に沿って配列された 9個のゥエルに対し、それ ぞれ、実施した低温側力 順に番号を付している。上記プレートにおいて、 9個のゥェ ルは、温度勾配形成方向に沿って等間隔で配置されている。よって、図 13の横軸は 、温度勾配形成方向に沿った距離とみなすことができる。  [0127] After 12 hours, the water temperature in each well was measured. The results are shown in FIG. As for the sample numbers, the numbers are assigned to the nine low-temperature-side forces applied to the nine wells arranged along the temperature gradient forming direction. In the above plate, the nine wells are arranged at regular intervals along the temperature gradient forming direction. Therefore, the horizontal axis in FIG. 13 can be regarded as the distance along the temperature gradient forming direction.
[0128] 図 13に示すように、上記温度調節装置によれは、複数のゥエルに対して、それに保 持された水の温度を、同時に異なる温度に設定することができた。更に、本温度調節 装置においては、その温度を、温度勾配形成方向に沿った距離に対して、ほぼ直線 的に変化させることができることが確認できた。 As shown in FIG. 13, according to the temperature control device, the temperature of the water held in the plurality of wells could be simultaneously set to different temperatures. Furthermore, this temperature control It was confirmed that the temperature of the device can be changed almost linearly with respect to the distance along the direction of forming the temperature gradient.
[0129] 次に、上記実施例 1 - 2の熱伝導体を用いた温度調節装置における制御装置の制 御設定温度と前記熱伝導体上に生成される温度の関係について調べた。  Next, the relationship between the control set temperature of the control device and the temperature generated on the heat conductor in the temperature control device using the heat conductor of Example 1-2 was examined.
[0130] 図 17Aは、制御装置の高温設定温度と低温設定温度の平均値 (設定平均温度 (°C[0130] FIG. 17A shows the average value of the high temperature set temperature and the low temperature set temperature of the control device (the set average temperature (° C
) )と前記熱伝導体の中央部の実測平均温度 (°C)の関係を示すグラフである。図示 のとおり、両者は比例関係にある。 3) is a graph showing the relationship between the measured average temperature (° C.) and the central part of the heat conductor. As shown, both are in a proportional relationship.
[0131] 図 17Bは、前記制御装置の高温設定温度と低温設定温度の差 (設定温度差 (K) ) と生成された温度勾配 (KZmm)の関係を示すグラフである。図示のとおり、両者は 比例関係にある。 FIG. 17B is a graph showing the relationship between the difference between the high temperature setting temperature and the low temperature setting temperature (the setting temperature difference (K)) of the control device and the generated temperature gradient (KZmm). As shown, they are in a proportional relationship.
[0132] 前記図 17Aに示したグラフの勾配および y切片と、前記図 17Bに示したグラフの勾 配の三つのパラメータから、前記熱伝導体の温度勾配形成領域の中央温度 (°C)お よび生成された温度勾配 (KZmm)を求めた。更に、下記式(1)を用いて、前記熱 伝導体の温度勾配形成領域の所定個所の温度を推定した。  [0132] From the three parameters of the gradient and the y-intercept of the graph shown in Fig. 17A and the gradient of the graph shown in Fig. 17B, the central temperature (° C) and the center of the temperature gradient forming region of the heat conductor are obtained. And the generated temperature gradient (KZmm) was determined. Further, the temperature at a predetermined position in the temperature gradient forming region of the heat conductor was estimated using the following equation (1).
[0133] Y(°C) =AX+B · · · (1)  [0133] Y (° C) = AX + B (1)
Y:前記熱伝体の温度勾配形成領域の所定個所の温度  Y: temperature at a predetermined location in the temperature gradient forming area of the heat conductor
X:生成された温度勾配 (KZmm)  X: Generated temperature gradient (KZmm)
A:前記温度勾配形成領域中央から前記所定個所までの距離 (mm)  A: Distance from the center of the temperature gradient forming area to the predetermined location (mm)
T:前記温度勾配形成領域の中央温度 (°C)  T: Central temperature of the temperature gradient forming area (° C)
[0134] なお、実施例 1 2で用いた熱伝導体(図 11Bに示す熱伝導体)では、アルミニウム 部材 15と SUS部材 16の接合部が前記熱伝導体の上部表面に露出した箇所があり 、ここから、熱伝導性グリースがしみ出し、前記熱伝導体の上部に配置された試料を 汚染する場合がある。 In the heat conductor used in Example 12 (heat conductor shown in FIG. 11B), there was a portion where the joint between aluminum member 15 and SUS member 16 was exposed on the upper surface of the heat conductor. From there, the thermal conductive grease may seep out and contaminate the sample placed above the thermal conductor.
[0135] このような場合には、前記熱伝導性グリースに代えて、熱伝導性接着剤を用いれば 、試料の汚染を防止することができる。ただし、前記熱伝導性接着剤を用いる場合に は、前記接着剤の塗布後、固化時間内に速や力に接着作業を終了しなければなら ないため、注意が必要である。また、前記接着層の均一性や厚さ、アルミニウム部材 15と SUS部材 16の相対位置の保持などにも注意を払う必要がある。 [0136] なお、前記熱伝導性グリースを用いる場合であっても、図 16に示すように、前記熱 伝導体の試料配置面を、更に別の熱伝導体 17で覆うことで、前記試料配置面の温 度プロファイルをほとんど変えることなぐ試料の汚染を防止することができる。なお、 図 16において、 18は測温体を示し、図 11Bと同一部材については同一番号を付し ている。前記更に別の熱伝導体 17としては、例えば、 dcZK値が大きな薄板など (例 えば、厚さ 0. 5mmの SUS板など)を用いることが好ましい。これにより、熱伝導性ダリ ースを用いる場合には、熱伝導体の組立時間に制限がなぐ多少塗布が不均一であ つても、慣らし運転中に前記グリースがなじんでくるため、熱伝導体の組立を容易に 行なうことができるようになる。 [0135] In such a case, if a heat conductive adhesive is used instead of the heat conductive grease, contamination of the sample can be prevented. However, when using the heat conductive adhesive, care must be taken since the bonding operation must be completed quickly and forcely within the solidification time after the application of the adhesive. It is also necessary to pay attention to the uniformity and thickness of the adhesive layer, the relative position between the aluminum member 15 and the SUS member 16, and the like. [0136] Even in the case of using the heat conductive grease, as shown in Fig. 16, the sample placement surface of the heat conductor is covered with another heat conductor 17, so that the sample placement is achieved. Sample contamination without changing the temperature profile of the surface can be prevented. In FIG. 16, reference numeral 18 denotes a temperature measuring element, and the same members as those in FIG. 11B are denoted by the same reference numerals. As the further heat conductor 17, for example, it is preferable to use a thin plate having a large dcZK value (for example, a SUS plate having a thickness of 0.5 mm). As a result, in the case of using a thermally conductive durse, even if the application of the thermal conductor is not limited to a certain extent and the application of the thermal grease is not uniform, the grease will spread during the running-in operation. Can be easily assembled.
実施例 2  Example 2
[0137] 上記実施例 1で作製した温度調節装置 (熱伝導体として実施例 1 - 1を用いた装置) を用いて、下記の手順により、タンパク質の結晶化を行った。結晶化は、静置バッチ 法によって実施した。  The protein was crystallized by the following procedure using the temperature controller (the device using Example 1-1 as a heat conductor) prepared in Example 1 above. Crystallization was carried out by a stationary batch method.
[0138] 鶏卵白製リゾチーム(Hen Egg White Lysozyme)を、 pH4. 5の 0. 1M酢酸緩衝溶 液の中に溶かし、濃度 25mgZmLとした。さらに、塩ィ匕ナトリウム 25mgZmLを混合 し、試料溶液を調製した。プレートの各ゥエル内にこの溶液を 10 L入れた。また、プ レートとしては、実施例 1と同様のプレートを使用した。  [0138] Chicken egg white lysozyme (Hen Egg White Lysozyme) was dissolved in a 0.1 M acetate buffer solution of pH 4.5 to a concentration of 25 mgZmL. Further, 25 mg ZmL of sodium salt was mixed to prepare a sample solution. 10 L of this solution was placed in each well of the plate. The same plate as in Example 1 was used.
[0139] 上記プレートを、実施例 1で作製した温度調節装置の熱伝導体 (実施例 1 - 1)上に 載置した。なお、 2個のペルチェ素子の設定温度は、それぞれ 5°Cおよび 15°Cに設 定しておいた。また、プレートの載置は、ゥエルが 9個配列した方向力 ペルチェ素子 の配列方向(温度勾配形成方向)と平行となるように実施した。  [0139] The above plate was placed on the heat conductor (Example 1-1) of the temperature controller manufactured in Example 1. The set temperatures of the two Peltier devices were set to 5 ° C and 15 ° C, respectively. The mounting of the plate was performed so as to be parallel to the direction in which the directional force Peltier elements (in which the nine gradients were arranged) (temperature gradient forming direction) were arranged.
[0140] 1週間経過後、装置力 プレートを取り出し、各ゥエルにおいて形成された結晶を光 学顕微鏡により観察した。結果を、図 14に示す。なお、試料番号については、温度 勾配形成方向に沿って配列された 9個のゥエルに対し、それぞれ、実施した低温側 力 順に番号を付している。  [0140] After one week, the device power plate was taken out, and the crystals formed in each well were observed with an optical microscope. The results are shown in FIG. The sample numbers are given to the nine wells arranged along the temperature gradient forming direction in the order of the applied low-temperature side force.
[0141] また、各ゥヱル内の液温を測定したところ、図 13に示すように、複数のゥエルに対し て、それに保持された溶液の温度を、同時に異なる温度に設定することができた。ま た、その温度が、温度勾配形成方向に沿った距離に対して、ほぼ直線的に変化して いることが確認できた。 [0141] Further, when the liquid temperature in each of the gels was measured, the temperature of the solution held therein could be simultaneously set to different temperatures for a plurality of wells, as shown in FIG. In addition, the temperature changes almost linearly with respect to the distance along the temperature gradient forming direction. Was confirmed.
実施例 3  Example 3
[0142] 幅 110mm、奥行き 60mm、厚さ 6mmの SUS製平板の下面に、 3mmピッチで幅 1 mmの溝を複数形成し、図 7に示すような構成を有する熱伝導体を作製した。なお、 温度勾配形成の有効領域は、 60 X 30mmで、直径 3mmのゥヱルを 7mmピッチで 9 X 5個配置したプレートに対応するものとした。そして、この熱伝導体を用い、且つ、 高温設定側の加熱冷却素子として、ペルチヱ素子とセラミックヒータを併用すること以 外は、上記実施例 1と同様にして、温度調節装置を作製した。  [0142] On a lower surface of a SUS flat plate having a width of 110mm, a depth of 60mm, and a thickness of 6mm, a plurality of grooves having a pitch of 3mm and a width of 1mm were formed, and a heat conductor having a configuration as shown in Fig. 7 was produced. The effective area for forming the temperature gradient was 60 X 30 mm, which corresponded to 9 X 5 plates with 3 mm diameter holes arranged at 7 mm pitch. Then, a temperature controller was manufactured in the same manner as in Example 1 except that this heat conductor was used and a Peltier element and a ceramic heater were used in combination as a heating / cooling element on the high temperature setting side.
[0143] 上記温度調節装置にお!、て、ヒータを作動させな 、状態で、 2個のペルチヱ素子の 設定温度をそれぞれ 5°Cおよび 15°Cに設定し、熱伝導体の上面に設置されたプレ 一トのゥエルの各位置での温度を測定した。結果を、図 15Aに示す。また、ヒータを 5 0°Cに設定し、 2個のペルチェ素子の設定温度をそれぞれ 5°Cおよび 50°Cに設定し て、熱伝導体の上面に設置されたプレートのゥエルの各位置での温度を測定した。 結果を、図 15Bに示す。なお、図 15において、熱伝導体上面における位置は、熱伝 導体の中央部を基準位置 (Omm)とし、基準位置より低温側を「一」、高温側を「 +」と する符号と、温度勾配形成方向に沿った中央部からの距離を示す数値とによって表 すものとする。  [0143] In the above temperature control device, with the heaters not operating, the set temperatures of the two Peltier elements were set to 5 ° C and 15 ° C, respectively, and set on the upper surface of the heat conductor. The temperature at each position of the well of the prepared plate was measured. The results are shown in FIG. 15A. Also, set the heater to 50 ° C, set the set temperatures of the two Peltier elements to 5 ° C and 50 ° C, respectively, and set the temperature at each position of the plate on the top surface of the heat conductor. Was measured. The results are shown in FIG. 15B. In FIG. 15, the position on the upper surface of the heat conductor is indicated by a reference number (Omm) at the center of the heat conductor, a lower temperature side of the reference position as `` 1 '', and a higher temperature side as `` + '', and a temperature. It shall be represented by a numerical value indicating the distance from the center along the gradient forming direction.
[0144] 図 15Aおよび Bに示すように、熱伝導体の上面に温度勾配を形成することができる ことが確認できた。また、熱伝導体の上面の温度を、温度勾配形成方向に沿った距 離に対して、ほぼ直線的に変化させることができることが確認できた。  [0144] As shown in FIGS. 15A and 15B, it was confirmed that a temperature gradient could be formed on the upper surface of the heat conductor. In addition, it was confirmed that the temperature of the upper surface of the heat conductor can be changed almost linearly with the distance along the direction of forming the temperature gradient.
実施例 4  Example 4
[0145] 図 25Aに示す構造の別の熱伝導体 32を準備した。 dcZK値が大きな層 29にはポ リイミドテープを、 dcZK値が小さな層 30にはアルミニウム箔を用いた。次に、図 25B の平面図に示すように、前記別の熱伝導体 32を、厚さ 1. 5mmの熱伝導体 2上に配 置した。なお、前記熱伝導体 2には、前記実施例 1 2で用いた熱伝導体と同様のも のを使用した。これ以外は、実施例 1と同様にして、温度調節装置を作製した。  [0145] Another heat conductor 32 having the structure shown in Fig. 25A was prepared. Polyimide tape was used for the layer 29 having a large dcZK value, and aluminum foil was used for the layer 30 having a small dcZK value. Next, as shown in the plan view of FIG. 25B, the another heat conductor 32 was disposed on the heat conductor 2 having a thickness of 1.5 mm. The heat conductor 2 used was the same as the heat conductor used in Example 12 above. Except for this, the temperature controller was manufactured in the same manner as in Example 1.
[0146] 図 26のグラフに、別の熱伝導体 32の表面のゥ ル内温度と熱伝導体 2の表面のゥ エル内温度を測定した結果を示す。図示のとおり、別の熱伝導体 32のある部分の温 度勾配が、別の熱伝導体 32のない部分の温度勾配のほぼ 1Z2となっていた。次に 、前記別の熱伝導体 32に代えて、図 27に示す構造の別の熱伝導体を用いて、温度 調節装置を作製した。 dcZK値が大きな層 34にはシリコンゴムを、 dcZK値が小さな 層 33にはアルミニウム薄板を用いた。この場合でも、別の熱伝導体のある部分の温 度勾配を、別の熱伝導体のない部分の温度勾配の約 60%程度に小さくすることがで きた。 [0146] The graph of FIG. 26 shows the results of measurement of the in-wall temperature of the surface of another heat conductor 32 and the in-wall temperature of the surface of the heat conductor 2. As shown, the temperature of a portion of another heat conductor 32 is The temperature gradient was approximately 1Z2 of the temperature gradient in the part without another heat conductor 32. Next, a temperature controller was manufactured using another heat conductor having the structure shown in FIG. 27 instead of the another heat conductor 32. Silicon rubber was used for the layer 34 having a large dcZK value, and an aluminum thin plate was used for the layer 33 having a small dcZK value. Even in this case, the temperature gradient in a part without another heat conductor could be reduced to about 60% of the temperature gradient in a part without another heat conductor.
実施例 5  Example 5
[0147] 図 28Aに示すような 3つの熱伝導体力も構成されるものを準備した。この構成のも のにおいて、別の熱伝導体 32には実施例 4で用いた別の熱伝導体と同様のものを、 第二の別の熱伝導体 36には SUS板を用いた。これ以外は、実施例 4と同様にして、 温度調節装置を作製した。なお、前記構成のものにおいて、熱伝導体 2には実施例 4で用いた熱伝導体 2と同様のものを用いた。上記温度調節装置では、図 28Bに示 すように、前記別の熱伝導体 32の表面にはより小さな温度勾配が、前記第二の別の 熱伝導体 36の表面にはより大きな温度勾配が形成された。  [0147] As shown in Fig. 28A, one having three heat conductor forces was also prepared. In this configuration, another heat conductor 32 was the same as the other heat conductor used in Example 4, and a second other heat conductor 36 was a SUS plate. Except for this, the temperature controller was manufactured in the same manner as in Example 4. In the above configuration, the same heat conductor 2 as that used in Example 4 was used as the heat conductor 2. In the above temperature controller, as shown in FIG. 28B, a smaller temperature gradient is applied to the surface of the another heat conductor 32, and a larger temperature gradient is applied to the surface of the second heat conductor 36. Been formed.
産業上の利用可能性  Industrial applicability
[0148] 本発明の温度調節装置は、例えば、物質合成などの化学反応を伴う操作、生化学 的反応の測定、物性の温度依存性評価などの測定など、温度条件の設定が必要と なるあらゆる操作に活用でき、各種の産業分野での幅広い用途に応用可能である。 特に、コンビナトリアルケミストリーなどに用いられる化学反応、酵素反応、タンパク質 などの結晶化、微生物培養などにおける温度スクリーニングなど、種々の温度条件下 での処理を必要とする用途に有用である。また、本発明のタンパク質結晶化装置は、 例えば、タンパク質の機能解析に基づく新薬開発などに活用できる。 [0148] The temperature controller of the present invention can be used for any operation that requires setting of temperature conditions, such as an operation involving a chemical reaction such as substance synthesis, measurement of a biochemical reaction, and measurement of temperature dependence evaluation of physical properties. It can be used for operation and can be applied to a wide range of applications in various industrial fields. In particular, it is useful for applications that require treatment under various temperature conditions, such as chemical reactions used in combinatorial chemistry, enzymatic reactions, crystallization of proteins, and temperature screening in microbial culture. The protein crystallization apparatus of the present invention can be used, for example, for developing new drugs based on protein function analysis.

Claims

請求の範囲  The scope of the claims
[1] 加熱冷却素子と、前記加熱冷却素子と熱的に接触させて配置された熱伝導体とを 含み、前記熱伝導体の温度に応じて、これと熱的に接触させて配置された試料の温 度を調節する温度調節装置であって、  [1] A heating / cooling element, and a heat conductor arranged in thermal contact with the heating / cooling element, and arranged in thermal contact with the heat conductor according to the temperature of the heat conductor. A temperature controller for controlling the temperature of a sample,
前記加熱冷却素子は、 2個以上設けられ、これらの加熱冷却素子が互いに異なる 温度に設定されることにより、前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に温度 勾配が形成されるものであり、  Two or more heating and cooling elements are provided, and a temperature gradient is formed on a surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample by setting the heating and cooling elements to different temperatures. And
前記熱伝導体は、比重を d[kgZm3]、比熱を cQiZ(kg'K) ]、熱伝導率を K[WZ (m'K) ]としたとき、 dcZKで表される値力 互いに異なる 2種以上の材料で構成さ れて!ヽることを特徴とする温度調節装置。 When the specific gravity is d [kgZm 3 ], the specific heat is cQiZ (kg'K)], and the thermal conductivity is K [WZ (m'K)], the thermal conductors are different in value expressed as dcZK. A temperature controller characterized by being composed of two or more materials!
[2] 前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域にお!、て、前記 dcZK値の平均値が 、前記領域の端部よりも、前記領域の中央部において小さくなるように調整されてい る請求項 1に記載の温度調節装置。 [2] In the region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, the average value of the dcZK value is adjusted so as to be smaller at the center of the region than at the end of the region. The temperature control device according to claim 1.
但し、前記 dcZK値の平均値は、前記熱伝導体を構成する各材料の dcZK値を( dc/K) Xとし、前記熱伝導体の温度勾配が形成される方向に対して垂直な断面に おける前記材料の占有面積を Sx[m2]としたとき、下記式で表される値である。 However, the average value of the dcZK value is obtained by setting the dcZK value of each material constituting the heat conductor to (dc / K) X, in a cross section perpendicular to the direction in which the temperature gradient of the heat conductor is formed. When the area occupied by the material in the above is Sx [m 2 ], the value is represented by the following equation.
[数 2]  [Number 2]
∑ { ( d c /K) x · S x } / ∑ S x ∑ {(d c / K) x · S x} / ∑ S x
(但し、 xは、 1一 nの整数であり、 nは、熱伝導体を構成する材料の数であって、 2以 上の整数である。 ) (However, x is an integer of 1 to n, and n is the number of materials constituting the heat conductor, and is an integer of 2 or more.)
前記加熱冷却素子が前記熱伝導体の下面に配置され、前記試料が前記熱伝導体 の上面に配置され、  The heating and cooling element is arranged on a lower surface of the heat conductor, the sample is arranged on an upper surface of the heat conductor,
前記熱伝導体の前記上面と前記下面とが、前記 dcZK値が互いに異なる材料で 構成されており、前記上面を構成する材料の前記 dcZK値が、前記下面を構成する 材料の前記 dcZK値よりも小さくなるように調整されている請求項 1に記載の温度調 節装置。 [4] 前記熱伝導体が、前記 dcZK値が互いに異なる 2つの層が積層した構造を有し、 前記 2つの層のうち、前記 dcZK値が小さい層の層厚力 前記熱伝導体の温度勾配 が形成される領域の端部よりも、前記領域の中央部において大きくなるよう調整され て 、る請求項 1に記載の温度調節装置。 The upper surface and the lower surface of the heat conductor are made of materials having different dcZK values from each other, and the dcZK value of the material forming the upper surface is higher than the dcZK value of the material forming the lower surface. 2. The temperature control device according to claim 1, wherein the temperature control device is adjusted to be small. [4] The heat conductor has a structure in which two layers having different dcZK values are stacked, and a layer thickness force of a layer having a small dcZK value among the two layers is a temperature gradient of the heat conductor. 2. The temperature control device according to claim 1, wherein the temperature is adjusted to be larger in a central portion of the region than in an end portion of the region where the is formed.
[5] 前記熱伝導体が、前記 dcZK値が互いに異なる 2以上の部材が、温度勾配が形成 される方向に配列された構造を有し、前記 2以上の部材力 前記熱伝導体の温度勾 配が形成される領域の端部から中央部に向力うほど、前記 dcZK値が小さくなるよう に配列されて 、る請求項 1に記載の温度調節装置。  [5] The heat conductor has a structure in which two or more members having different dcZK values are arranged in a direction in which a temperature gradient is formed, and the two or more members have a temperature gradient of the heat conductor. 2. The temperature control device according to claim 1, wherein the dcZK values are arranged so that the dcZK value decreases as the force increases from the end to the center of the region where the arrangement is formed.
[6] 前記熱伝導体を、前記 dcZK値が互いに異なる 2種以上の材料で構成することに 代えて、  [6] Instead of forming the thermal conductor from two or more materials having different dcZK values,
前記熱伝導体を、 1種以上の材料で構成し、且つ、前記試料と熱的に接触する面と は反対側の面に複数の凹部を形成し、この凹部内に空気を存在させる請求項 1に記 載の温度調節装置。  The heat conductor is made of at least one material, and a plurality of recesses are formed on a surface opposite to a surface that is in thermal contact with the sample, and air is present in the recesses. The temperature controller described in 1.
[7] 前記凹部の温度勾配が形成される方向における寸法が、 0. 5— 20mmである請求 項 6に記載の温度調節装置。  7. The temperature controller according to claim 6, wherein a dimension of the concave portion in a direction in which a temperature gradient is formed is 0.5 to 20 mm.
[8] 前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域にお!、て、前記凹部の深さが、前記領 域の端部から中央部に向かうほど、小さくなるように形成されて 、る請求項 6に記載 の温度調節装置。 [8] In the region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, the depth of the concave portion is formed so as to decrease from the end to the center of the region. The temperature controller according to claim 6.
[9] 前記熱伝導体の温度勾配が形成される領域にお!、て、単位面積当りの前記凹部 の数が、前記領域の端部から中央部に向力うほど、少なくなるように形成されている 請求項 6に記載の温度調節装置。  [9] In the region where the temperature gradient of the heat conductor is formed, the number of the concave portions per unit area is formed so as to decrease from the end to the center of the region. The temperature controller according to claim 6, wherein
[10] 前記加熱冷却素子同士間の間隔が、 100mm以下である請求項 1に記載の温度 調節装置。  [10] The temperature controller according to claim 1, wherein an interval between the heating and cooling elements is 100 mm or less.
[11] 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に、温度勾配が形成される方向に 対して垂直な方向に伸びる溝が形成されて!、る請求項 1に記載の温度調節装置。  11. The temperature control according to claim 1, wherein a groove extending in a direction perpendicular to a direction in which a temperature gradient is formed is formed on a surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample. apparatus.
[12] 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面に、測温体が埋設されている請求 項 1に記載の温度調節装置。  12. The temperature controller according to claim 1, wherein a temperature measuring element is embedded on a surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample.
[13] 前記熱伝導体が、金属で構成される請求項 1に記載の温度調節装置。 [14] 前記加熱冷却素子が、ペルチェ素子である請求項 1に記載の温度調節装置。 13. The temperature controller according to claim 1, wherein the heat conductor is made of a metal. 14. The temperature controller according to claim 1, wherein the heating / cooling element is a Peltier element.
[15] 前記熱伝導体の上に、別の熱伝導体が配置され、前記別の熱伝導体の前記試料 と熱的に接触する面に温度勾配が形成される請求項 1記載の温度調節装置。 15. The temperature control according to claim 1, wherein another heat conductor is disposed on the heat conductor, and a temperature gradient is formed on a surface of the another heat conductor that is in thermal contact with the sample. apparatus.
[16] 前記別の熱伝導体が、 dcZK値が互いに異なる 2つの材料を積層した構造である 請求項 15記載の温度調節装置。 16. The temperature control device according to claim 15, wherein the another heat conductor has a structure in which two materials having different dcZK values are stacked.
[17] 前記別の熱伝導体が、 2つ以上である請求項 15記載の温度調節装置。 17. The temperature control device according to claim 15, wherein the another heat conductor is two or more.
[18] 前記測温体が、保護管と感温部とから構成され、前記感温部が前記保護管内の略 中央に配置され、前記温度勾配形成領域が矩形であり、前記保護管の長手方向と 前記温度勾配形成方向とが垂直になる状態で、かつ前記感温部が、前記温度勾配 形成領域にぉ 、て温度勾配形成方向と垂直方向の略中央の位置で、前記測温体が 前記熱伝導体に埋設されている請求項 12記載の温度調節装置。 [18] The temperature measuring element includes a protection tube and a temperature sensing portion, the temperature sensing portion is disposed substantially in the center of the protection tube, the temperature gradient forming region is rectangular, and the length of the protection tube is long. When the temperature sensor is in a state where the direction and the temperature gradient forming direction are perpendicular to each other, and the temperature sensing portion is located substantially at the center of the temperature gradient forming direction in a direction perpendicular to the temperature gradient forming direction, 13. The temperature control device according to claim 12, wherein the temperature control device is embedded in the heat conductor.
[19] 更に、温度モニター用の別の測温体を有し、前記別の測温体が、前記熱伝導体の 端部に埋設されて ヽる請求項 1に記載の温度調節装置。 [19] The temperature controller according to claim 1, further comprising another temperature measuring element for temperature monitoring, wherein the another temperature measuring element is embedded in an end of the heat conductor.
[20] 更に、前記熱伝導体の上に配置される蓋体を有し、前記蓋体が、内部に空気層を 有する請求項 1記載の温度調節装置。 [20] The temperature controller according to claim 1, further comprising a lid disposed on the heat conductor, wherein the lid has an air layer inside.
[21] 更に、制御装置を有し、これにより、前記加熱冷却素子の出力が制御されている請 求項 1記載の温度調節装置。 21. The temperature adjustment device according to claim 1, further comprising a control device, wherein the output of the heating / cooling element is controlled.
[22] 前記加熱冷却素子および熱伝導体が、前記制御装置の上に配置される請求項 21 記載の温度調節装置。 22. The temperature control device according to claim 21, wherein the heating / cooling element and the heat conductor are arranged on the control device.
[23] 一対の前記加熱冷却素子と前記熱伝導体とで温度勾配生成ユニットが構成され、 これらが、一つの前記制御装置で制御されて!、る請求項 21記載の温度調節装置。  23. The temperature controller according to claim 21, wherein a pair of the heating / cooling element and the heat conductor form a temperature gradient generating unit, and these are controlled by one controller.
[24] 下記式により、前記熱伝導体の温度勾配形成領域の所定個所の温度推定手段を 有する請求項 1記載の温度調節装置。  [24] The temperature controller according to claim 1, further comprising temperature estimating means at a predetermined location in a temperature gradient forming region of the heat conductor according to the following equation.
Y(°C) =AX+B  Y (° C) = AX + B
Y:前記熱伝導体の温度勾配形成領域の所定個所の温度  Y: temperature at a predetermined position in the temperature gradient forming region of the heat conductor
X:生成された温度勾配 (KZmm)  X: Generated temperature gradient (KZmm)
A:前記温度勾配形成領域中央から前記所定個所までの距離 (mm)  A: Distance from the center of the temperature gradient forming area to the predetermined location (mm)
B:前記温度勾配形成領域の中央温度 (°C) [25] 前記熱伝導体の前記試料と熱的に接触する面が、更に別の熱伝導体で覆われてB: Central temperature of the temperature gradient forming area (° C) [25] The surface of the heat conductor that is in thermal contact with the sample is covered with another heat conductor.
V、る請求項 1記載の温度調節装置。 V. The temperature control device according to claim 1.
[26] タンパク質を含む試料溶液から、前記タンパク質の結晶を析出させるためのタンパ ク質結晶化装置であって、前記試料溶液の温度を調節するために、請求項 1に記載 の温度調節装置を含むことを特徴とするタンパク質結晶化装置。 [26] A protein crystallization apparatus for precipitating the protein crystals from a protein-containing sample solution, wherein the temperature control apparatus according to claim 1 is used for adjusting the temperature of the sample solution. An apparatus for crystallizing a protein, comprising:
[27] 前記試料溶液は、複数のゥエルを備えたプレートに保持されており、前記プレート が熱伝導体に接触するように配置される請求項 26に記載のタンパク質結晶化装置。 27. The protein crystallization apparatus according to claim 26, wherein the sample solution is held on a plate having a plurality of wells, and the plate is arranged so as to be in contact with a heat conductor.
[28] 更に、前記プレートを保持し、これを前記熱伝導体に接触させるための保持機構を 備える請求項 27に記載のタンパク質結晶化装置。 28. The protein crystallization apparatus according to claim 27, further comprising a holding mechanism for holding the plate and bringing the plate into contact with the heat conductor.
[29] 前記熱伝導体が、前記プレートと熱的に接触する面を下方に向けて配置されてお り、前記保持機構が、前記熱伝導体の下方に配置され、前記プレートを昇降させる 機構を有する請求項 28に記載のタンパク質結晶化装置。 [29] A mechanism in which the heat conductor is arranged with the surface in thermal contact with the plate facing downward, and the holding mechanism is arranged below the heat conductor, and moves the plate up and down. 29. The protein crystallization apparatus according to claim 28, comprising:
[30] 前記温度調節装置を構成する加熱冷却素子および熱伝導体を、第 1の加熱冷却 素子および第 1の熱伝導体としたとき、 [30] When the heating / cooling element and the heat conductor constituting the temperature control device are a first heating / cooling element and a first heat conductor,
更に、第 2の加熱冷却素子と、この第 2の加熱冷却素子と熱的に接触し、且つ、前 記第 1の加熱冷却素子および前記第 1の熱伝導体とは熱的に絶縁された、第 2の熱 伝導体とを備え、  Further, the second heating / cooling element was in thermal contact with the second heating / cooling element, and was thermally insulated from the first heating / cooling element and the first heat conductor. , A second heat conductor,
前記第 2の加熱冷却素子によって、前記第 2の熱伝導体が一定の温度に維持され る請求項 27に記載のタンパク質結晶化装置。  28. The protein crystallization apparatus according to claim 27, wherein the second heat conductor is maintained at a constant temperature by the second heating / cooling element.
[31] 前記第 2の加熱冷却素子は、前記第 1の加熱冷却素子よりも大きな熱作用面を有し ており、前記第 2の加熱冷却素子の熱作用面に前記第 1の加熱冷却素子が配置され ており、この熱作用面の前記第 1の加熱冷却素子で覆われていない領域に、前記第[31] The second heating / cooling element has a larger heat working surface than the first heating / cooling element, and the first heating / cooling element is provided on a heat working surface of the second heating / cooling element. Is disposed in an area of the heat acting surface which is not covered with the first heating / cooling element.
2の熱伝導体が熱的に接触している請求項 30に記載のタンパク質結晶化装置。 31. The protein crystallizer according to claim 30, wherein the two heat conductors are in thermal contact.
[32] 前記プレートは、互いに連通した内部空間を有する第 1のゥエルおよび第 2のゥェ ルを備え、前記第 1のゥエルは前記試料溶液を保持し、前記第 2のゥエルは前記タン ノ ク質を含まないリザーバ溶液を保持するものであり、 [32] The plate includes a first well and a second well having an internal space communicating with each other, the first well holds the sample solution, and the second well holds the tank. It holds a reservoir solution that does not contain impurities
前記第 1のゥエルが、前記第 1の熱伝導体と熱的に接触し、前記第 2のゥエルが、前 記第 2の熱伝導体と熱的に接触するように配置される請求項 30に記載のタンパク質 結晶化装置。 31. The first well is arranged to be in thermal contact with the first thermal conductor and the second well is arranged to be in thermal contact with the second thermal conductor. The proteins described in Crystallizer.
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