WO2017056641A1 - 温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法 - Google Patents

温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017056641A1
WO2017056641A1 PCT/JP2016/070812 JP2016070812W WO2017056641A1 WO 2017056641 A1 WO2017056641 A1 WO 2017056641A1 JP 2016070812 W JP2016070812 W JP 2016070812W WO 2017056641 A1 WO2017056641 A1 WO 2017056641A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
value
control
unit
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/070812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
前田　龍男
昌海 沖田
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Priority to JP2017542954A priority Critical patent/JPWO2017056641A1/ja
Priority to US15/759,732 priority patent/US20180257078A1/en
Publication of WO2017056641A1 publication Critical patent/WO2017056641A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/32—Automatic controllers electric with inputs from more than one sensing element; with outputs to more than one correcting element
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater

Definitions

  • This technology relates to a temperature processing apparatus, a nucleic acid amplification reaction apparatus, and a temperature processing method. More specifically, for example, the present invention relates to a temperature processing apparatus applied to a nucleic acid amplification apparatus that amplifies and detects a target nucleic acid.
  • the opening control of a cooling water supply valve for cooling an engine and the temperature rise and temperature drop control in a PCR (Polymerase Chain Reaction) method applied to a nucleic acid amplification reaction device include: Temperature control by PID control is applied.
  • PID control is proportional control (Proportional Controller) that outputs in proportion to the difference between the change start temperature and target temperature (hereinafter also referred to as “deviation"), and integral control that outputs output in proportion to the integral of deviation (Integral Controller). And the sum of differential control (Derivative Controller) that outputs in proportion to the derivative of the deviation, and by feeding back this output (hereinafter also referred to as "PID output”) is there.
  • temperature cycle When temperature control is performed by PID control in an environment where work for repeating temperature change of temperature increase / decrease operation (hereinafter also referred to as “temperature cycle”) is essential, the integral value is changed when the target value is changed. There is a need for erasure, which results in constraints on the behavior of the transient response.
  • the integral value required to maintain the change start temperature when the target temperature is set is deleted. Then, when the negative difference is fed back, cooling starts and the temperature decreases. Until the temperature reaches the target temperature, the sign of the difference does not change and cooling continues. For this reason, when the target temperature is reached, the integral value takes a negative value. On the other hand, in order to maintain the target temperature after reaching the target temperature, heating is necessary, and the integral value needs to take a positive value. For this reason, in order to reach convergence, the state below the target temperature must be continued, and the integral value of the difference needs to be positive.
  • the temperature optimal for enzyme activity is kept constant. Since it is necessary to maintain the time, it is required to avoid the occurrence of overshoot and / or undershoot.
  • the main object of the present technology is to provide a temperature control technology capable of avoiding the occurrence of overshoot and / or undershoot.
  • the present technology provides a fixed value that is set between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to the target temperature with respect to the output value output from the PID control unit and the PID control unit.
  • a temperature processing apparatus having an adding unit that adds the temperature and a temperature control unit that controls a temperature change from the change start temperature to the target temperature using the addition result of the output value and the fixed value.
  • the temperature processing apparatus may further include a fixed value setting unit that calculates the fixed value based on a difference between the output value and an output value corresponding to the target temperature.
  • the fixed value may be an intermediate value between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to a target temperature.
  • the fixed value setting unit is configured to determine the fixed value based on a predetermined first control value and a second control value determined based on an output value corresponding to a next target temperature. May be calculated. Further, in this temperature processing apparatus, the fixed value setting unit uses the first control value and the third control value calculated based on the output value corresponding to the current target temperature to calculate the second control value. The fourth control value may be calculated by updating, and the fixed value may be calculated based on the first control value and the fourth control value.
  • the temperature processing apparatus further includes a PID coefficient determining unit that determines a PID coefficient based on an input value input to the PID control unit, and the fixed value setting unit uses the PID coefficient to calculate the fixed value. It may be calculated.
  • the temperature processing apparatus may further include an erasing processing unit that deletes the integral value output from the PID control unit.
  • a nucleic acid amplification reaction apparatus comprising: a temperature processing unit having an addition unit for addition, and a temperature control unit for controlling a temperature change from the change start temperature to the target temperature using the addition result of the output value and the fixed value. Also provide.
  • a PID control process in which an input value is subjected to PID control, and an output value according to a change start temperature and an output value according to a target temperature with respect to the output value output by the PID control process.
  • a temperature process comprising: an addition step of adding a fixed value set in between; and a temperature control step of controlling a temperature change from the change start temperature to the target temperature using the addition result of the output value and the fixed value.
  • the temperature processing method may further include a fixed value calculation step of calculating the fixed value based on a difference between the output value and an output value corresponding to the target temperature.
  • the fixed value in the fixed value calculation step, may be calculated as an intermediate value between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to the target temperature.
  • the fixed value in the fixed value calculation step, is calculated based on a predetermined first control value and a second control value determined in advance based on an output value corresponding to the next target temperature. A value may be calculated.
  • the fixed value calculating step uses the first control value and the third control value calculated based on the output value corresponding to the current target temperature to calculate the second control value.
  • An update step of calculating the updated second control value by updating may be included, and the fixed value may be calculated based on the first control value and the updated second control value.
  • the temperature processing method may further include a PID coefficient determination step for determining a PID coefficient in the PID control unit based on an input value input to the PID control unit.
  • the PID coefficient The fixed value may be calculated using Further, the temperature processing method may further include an erasing process step for deleting the integral value output from the PID control unit.
  • Temperature processing device (1) Processing unit (2) Storage unit (3) Temperature processing unit (4) PID control unit (5) Addition unit (6) Temperature control unit (7) Fixed value setting unit (8) PID coefficient determination unit (9) Erase processing unit (10) Target temperature setting unit (11) Heating / cooling unit Nucleic acid amplification reaction apparatus (1) Temperature processing unit (2) Reaction unit (3) Heating / cooling unit (4) Light source (5) Light guide plate (6) Fluorescence detection unit (7) Filter membrane Temperature processing method (1) Target temperature setting step (2) Erase processing step (3) PID coefficient determination step (4) Fixed value calculation step (5) PID control step (6) Addition step (7) Temperature control step (8) Heating and cooling process
  • FIG. 1 is a schematic conceptual diagram illustrating an example of a temperature processing device according to the present technology.
  • the application example shown in FIG. 1 is a temperature processing apparatus I that performs a temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT.
  • the heating / cooling unit 3 that adjusts the temperature of the temperature control target, and the heating / cooling unit 3
  • a temperature processing unit 1 that controls a temperature adjustment operation
  • a processing unit 2 that sets a target temperature TGT for the temperature processing unit 1
  • a storage unit 4 that stores information related to changes in set temperature over time, and the like.
  • the processing unit 2, the heating / cooling unit 3, and the storage unit 4 are not essential components.
  • the temperature processing unit 1, the processing unit 2, the heating / cooling unit 3, and the storage unit 4 will be described.
  • the processing unit 2 controls processing of each unit constituting the temperature processing apparatus I in accordance with instructions stored in the storage unit 4.
  • the processing unit 2 is configured to receive information (hereinafter also referred to as “time sequence”) stored in the storage unit 4 and related to the time change of the set temperature, and set the target temperature TGT according to the time sequence. I am doing. Then, the processing unit 2 outputs the set target temperature TGT to the temperature processing unit 1.
  • the processing unit 2 only needs to have a configuration capable of setting the target temperature TGT. A known configuration can be adopted, and a method for setting the target temperature TGT in the processing unit 2 is not particularly limited. The method can be adopted.
  • the storage unit 4 stores information related to the time change of the set temperature when the temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT is performed.
  • the storage unit 4 is configured to send the target temperature TGT to the processing unit 2 at a designated time, for example, a time when the temperature lowering operation is changed to the temperature raising operation.
  • Such a storage unit 4 may be any configuration that can store information, such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and uses a known configuration. be able to.
  • the storage unit 4 is not essential in the temperature processing apparatus I according to the present technology. For example, it is possible to connect an external storage device and store the information related to the time change of the set temperature in the external device. .
  • the temperature processing unit 1 which is the characteristic structure of this technique is demonstrated using FIG.
  • the temperature processing unit 1 according to the present technology performs temperature control when changing the change start temperature TMP to the target temperature TGT, and includes at least a PID control unit 11, an addition unit 12, and a temperature control unit 13. .
  • the temperature processing unit 1 according to the present technology may include a fixed value setting unit 14, a PID coefficient determination unit 15, an erasing processing unit 16, and a target value setting unit 17 as necessary.
  • a fixed value setting unit 14 a PID coefficient determination unit 15
  • an erasing processing unit 16 erasing processing unit 16
  • a target value setting unit 17 as necessary.
  • the temperature processing unit 1 includes a PID control unit 11 that performs PID control on an output value corresponding to a target temperature TGT output from a target value setting unit 17 described later.
  • the PID control unit 11 includes an input unit 111 to which a target temperature TGT is input, a P control unit 112 that performs a proportional operation that outputs an output proportional to a difference value (Error) output from the input unit 111, and the difference
  • An I control unit 113 that performs an integration operation that outputs an output that is proportional to the integration of the values, and a D control unit 114 that performs a differentiation operation that outputs an output proportional to the differentiation of the difference value.
  • the configuration of the input unit 111 is not particularly limited, and a known configuration can be adopted. And in the said input part 111, when the difference has arisen between the output value according to the input target temperature TGT, and the output value according to the target temperature TGT actually required, the difference value is produced
  • the “output value according to the target temperature TGT” means a value that is always output in order to maintain the state of the target temperature TGT.
  • the PID control unit 11 adds the output value of the P control unit 112, the output value of the I control unit 113, and the output value of the D control unit 114, and adds the output value (hereinafter referred to as “PID output”).
  • the value is also referred to as “value”).
  • the PID output value may be fed back to the processing unit 2.
  • the configurations of the P control unit 112, the I control unit 113, and the D control unit 114 are not particularly limited as long as the configuration can perform normal PID control, and a known configuration can be adopted.
  • the temperature processor 1 includes an adder 12 that adds a fixed value O to the PID output value output from the PID controller 11.
  • the adder 12 performs arithmetic processing for adding a fixed value O to the PID output value.
  • This calculation method is not particularly limited, and a known method can be employed.
  • the adding unit 12 determines that there is a deviation between the PID output value and the output value corresponding to the target temperature TGT, the adding unit 12 calculates a fixed value O to the fixed value setting unit 14. Is commanded.
  • the method for determining the deviation in the adding unit 12 is not particularly limited, and a known method can be adopted.
  • the addition result calculated by the adding unit 12 is output to the temperature control unit 13.
  • the addition unit 12 does not need to add the fixed value O. Good.
  • Temperature control unit The temperature processing unit 1 according to the present technology includes the temperature control unit 13.
  • the temperature controller 13 receives the addition result output from the adder 12.
  • the temperature control unit 13 calculates a control value for controlling the temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT according to the addition result. This control value is output to the heating / cooling unit 3.
  • the control value output from the temperature control unit 13 is the processing unit. 2 is fed back to PID control by the PID control unit 11 again. This feedback operation is repeated until the difference between the control value and the output value corresponding to the target temperature TGT becomes zero.
  • the temperature control unit 13 does not perform arithmetic processing, and the adding unit 12 Is output to the heating / cooling unit 3.
  • the temperature processing unit 1 when the temperature to be controlled reaches the target temperature TGT by adding a fixed value O to the PID output value, The sign can be reversed. For this reason, it is preferable that the temperature processing unit 1 according to the present technology includes the fixed value setting unit 14 that determines the fixed value O as necessary.
  • the method for calculating the fixed value O in the fixed value setting unit 14 is not particularly limited. For example, a method of receiving the target temperature TGT from the processing unit 2 and calculating the fixed value O based on the target temperature TGT. Various methods such as a method of calculating the fixed value O based on the difference between the PID output value and the output value corresponding to the target temperature TGT can be appropriately employed.
  • the fixed value O calculated by the fixed value setting unit 14 is output to the adding unit 12.
  • the fixed value O calculated by the fixed value setting unit 14 may be fed back to the processing unit 2. Further, the fixed value O fed back to the processing unit 2 may be stored in the storage unit 4.
  • the temperature processing unit 1 includes the PID coefficient determining unit 15 that determines the coefficient KP of the proportional element, the coefficient KI of the integral element, and the coefficient KD of the differential element in the PID control unit 11. preferable. Similar to the fixed value setting unit 14, the PID coefficient determination unit 15 receives the target temperature TGT from the processing unit 2, and determines the PID coefficient based on the target temperature TGT.
  • the PID coefficient determined by the PID coefficient determination unit 15 is output to the P control unit 112, the I control unit 113, and the D control unit 114 included in the PID control unit 11.
  • the configuration of the PID coefficient determination unit 15 is not particularly limited, and a known configuration that is applied to determine the PID coefficient can be employed.
  • the PID coefficient determined by the PID coefficient determining unit 15 may be fed back to the processing unit 2, and the PID coefficient fed back to the processing unit 2 may be stored in the storage unit 4.
  • the temperature processing unit 1 when the temperature to be controlled is changed from the change start temperature TMP to the target temperature TGT, the effect of suppressing the change of the integral value is disturbed, so when changing to the target temperature TGT, Delete the integral value. For this reason, the temperature processing unit 1 according to the present technology obtains the integral value necessary for maintaining the change start temperature TMP when the change of the temperature from the change start temperature TMP to the target temperature TGT is requested. It needs to be erased. Therefore, the temperature processing unit 1 according to the present technology preferably includes an erasing processing unit 16 for erasing the integrated value.
  • the erasure processing unit 16 receives an instruction from the processing unit 2 when a temperature change request to the target temperature TGT is made, and performs an integral value erasure process.
  • the configuration of the erasure processing unit 16 is not particularly limited as long as it is a configuration capable of erasing the integral value, and a known configuration can be adopted.
  • Target value setting unit The temperature processing unit 1 according to the present technology may include a target value setting unit 17 in which the setting process of the target temperature TGT is performed.
  • the target value setting unit 17 outputs an output value corresponding to the target temperature TGT to the input unit 111 provided in the PID control unit 11.
  • the configuration of the target value setting unit 17 is not particularly limited, and a known configuration may be adopted as long as the target temperature TGT can be input and output.
  • Heating / cooling unit The control value output from the temperature processing unit 1 configured as described above is input to the heating / cooling unit 3.
  • the heating / cooling unit 3 includes a heating unit that contributes to a temperature raising operation and a cooling unit that contributes to a temperature lowering operation.
  • the target temperature TGT is set to a value higher than the change start temperature TMP
  • the heating unit operates according to the control value output from the temperature processing unit 1 and raises the temperature of the temperature control target.
  • the target temperature TGT is set to a value lower than the change start temperature TMP
  • the cooling unit operates according to the control value output from the temperature processing unit 1 to lower the temperature of the temperature control target.
  • the configuration of the heating / cooling unit 3 is not particularly limited, and a known member can be used, and for example, a Peltier element or the like can be employed.
  • the heating / cooling unit 3 may be configured to feed back the actual temperature of the temperature control target to be adjusted to the input unit 111 of the temperature processing unit 1.
  • the processing unit 2 is sent from the storage unit 4 information regarding the time change of the set temperature, and the processing unit 2 In step ST1, the target temperature TGT is set. Thereafter, the fixed value O is calculated as necessary (ST2). Further, parameters such as deletion of PID coefficients and integral values used for PID control performed by the PID control unit 11 are set (ST3). Details of the process of calculating the fixed value O and the parameter setting process will be described later.
  • PID control is performed on the output value output from the target value setting unit 17 to the PID control unit 11 (ST4). Further, in order to avoid the occurrence of undershoot or overshoot during temperature control, the addition unit 12 adds a predetermined fixed value O to the PID output value output from the PID control 11 ( ST5).
  • the temperature control unit 13 performs a control value calculation process for controlling the temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT. Then, the control value calculated in the temperature controller 13 is output to the heating / cooling unit 3 (ST6). Furthermore, in the temperature processing apparatus I according to the present technology, the heating / cooling unit 3 operates based on the control value output from the temperature control unit 13, and heating or cooling is performed on the temperature control target (ST7). Thereafter, it is determined whether or not the target temperature TGT is changed in the processing unit 2 (ST8).
  • the processing unit 2 determines whether to end the control operation (ST9). If it is determined that the control is not to be ended (NO in ST9), the information regarding the time change of the set temperature is sent from the storage unit 4 to the processing unit 2 again, and the target temperature TGT is set. . On the other hand, when it is determined that the control is to be terminated (YES in ST9), the control operation is terminated.
  • the temperature processing device I when the temperature output from the heating / cooling unit 3 is different from the target temperature TGT, the heating / cooling by the heating / cooling unit 3 is not performed. It is used for PID control. Thereafter, operations such as addition of a fixed value and calculation of a control value are repeated (NO in ST8). Furthermore, the temperature processing apparatus I according to the present technology is configured to embody a temperature cycle in which the temperature is increased and decreased repeatedly, such as “thermal denaturation ⁇ annealing (primer hybridization) ⁇ extension reaction” in the PCR method. Has been.
  • the processing unit 2 determines whether to change the target temperature TGT. (ST8).
  • the target temperature TGT is changed, for example, when the temperature raising operation is changed to the temperature lowering operation (YES in ST8), the processing unit 2 does not determine the end of the control operation (NO in ST9), and the processing unit 2 is transmitted from the storage unit 4 to the time change of the set temperature, and the processing of ST1 to ST7 is repeated. This repeated operation is performed for every temperature change in the temperature cycle.
  • temperature control at the time of temperature decrease when the change start temperature TMP is 100 ° C. and the target temperature TGT is 60 ° C. is merely an example, and in the present technology, the temperature at the time of temperature decrease is described. It can be applied not only to control but also to temperature control during temperature rise.
  • the processing unit 2 issues a command regarding the start of parameter setting (ST101).
  • ST101 the start of parameter setting
  • the integrated value in the temperature control takes a positive or negative value, so that undershoot or overshoot occurs when the target temperature TGT is reached. Can do.
  • the erasure processing unit 16 is operated, and the integral value necessary for maintaining the change start temperature TMP is erased.
  • ST102 the parameter setting is completed (ST103), and as shown in FIG. 3, control by the PID control unit 11, the addition unit 12 and the temperature control unit 13 is started with respect to the newly set target temperature TGT.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a modification of the parameter setting method.
  • a command for starting parameter setting is given by the processing unit 2 (ST201).
  • a command is issued from the processing unit 2 to the PID coefficient determining unit 15 to determine a PID coefficient corresponding to the target temperature TGT (ST202).
  • the determination method of the PID coefficient according to this target temperature TGT is not specifically limited, For example, you may make it calculate from the table prepared beforehand.
  • the erasing processing unit 16 erases the positive integral value necessary for maintaining the change start temperature TMP (100 ° C.) (ST203). Further, the PID coefficient determination unit 15 updates the PID coefficient from the existing PID coefficient to the newly determined PID coefficient when the PID coefficient is newly determined (ST204). Then, the parameter setting is completed (ST205), the control by the PID control unit 11 based on the newly determined PID coefficient, the control by the addition unit 12 and the temperature control unit 13 with respect to the newly set target temperature TGT. Is started (see ST4 and after in FIG. 3).
  • the temperature processing apparatus I may employ a parameter setting method shown in FIG. That is, first, after the target temperature TGT is set in the processing unit 2, a command related to the start of parameter setting is given by the processing unit 2 (ST301). Next, a command is issued from the processing unit 2 to the PID coefficient determining unit 15, and a PID coefficient corresponding to the target temperature TGT is determined (ST302). Thereafter, the determined PID coefficient is output to the P control unit 112, the I control unit 113, and the D control unit 114, and is based on the determined PID coefficient from the PID control unit 11 to the adding unit 12. The PID output value is output.
  • the fixed value setting unit 14 determines the fixed value O based on the PID output value and the like.
  • the method for determining the fixed value O is not particularly limited, and for example, it may be calculated from a table prepared in advance. In such a case, a plurality of tables can be provided corresponding to a plurality of values of the target temperature TGT.
  • the temperature processing unit 1 according to the present technology avoids occurrence of undershoot and / or overshoot by adding a fixed value O to the PID output value output from the PID control unit 11. It is. Therefore, as a table used for determining the fixed value O by the method shown in FIG. 6, for example, a reference value corresponding to a combination of the target temperature TGT and the PID output value is registered in advance, and the target temperature Examples include a configuration in which a fixed value O corresponding to the TGT and PID output values is determined.
  • the PID coefficient determination unit 15 updates the PID coefficient from the existing PID coefficient to a new PID coefficient (ST305). Further, in the addition unit 12, when the fixed value O is newly determined, the existing fixed value O is updated to the newly determined fixed value O (ST306). Then, the parameter setting is completed (ST307), and the control by the PID control unit 11 based on the newly determined PID coefficient and the newly determined fixed value O are added to the newly set target temperature TGT. And control by the temperature control part 13 is started (refer ST4 after FIG. 3).
  • the method shown in FIG. 7 can be adopted as a method of setting each parameter.
  • a PID coefficient corresponding to the target temperature TGT is determined, and control on the target temperature TGT is performed based on the PID coefficient.
  • the processing unit 2 issues a command regarding the start of parameter setting (ST401). Thereafter, a command is issued from the processing unit 2 to the fixed value setting unit 14, and the fixed value setting unit 14 determines a fixed value O corresponding to the target temperature TGT (ST402).
  • the addition unit 12 updates the fixed value O that has been set to the newly determined fixed value O when the fixed value O is newly determined (ST404). Then, the parameter setting is completed (ST405), and control by the PID control unit 11, addition of the newly determined fixed value O and control by the temperature control unit 13 are started with respect to the newly set target temperature TGT. (See ST3 to ST6 in FIG. 3).
  • the temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT may be performed stepwise. That is, for example, the temperature change may be performed in two steps from the change start temperature TMP to the transient temperature and from the transient temperature to the target temperature TGT. In such a case, it is preferable to employ any of the parameter setting methods shown in FIGS.
  • FIGS. 8 to 11 an example of a method for calculating the fixed value O performed in the fixed value setting unit 14 will be described with reference to FIGS.
  • a method of calculating the fixed value O when the temperature change is performed in two stages from the change start temperature TMP to the transient temperature and from the transient temperature to the target temperature TGT will be described.
  • the calculation method of the fixed value O shown in FIGS. 8 to 11 is applicable not only when the temperature control is performed in two stages but also when the temperature control is performed in a plurality of stages.
  • the output value corresponding to the finally required target temperature (hereinafter referred to as “the output value corresponding to the next target temperature”) based on a table prepared in advance.
  • a control value (hereinafter referred to as “second control value”) is calculated (ST503).
  • the fixed value setting unit 14 calculates a fixed value O based on the first control value and the second control value (ST504). As a result, the fixed value is set. Fixed value O is determined by setting unit 14 (ST505). After the calculation of the fixed value O is completed (ST506), the determined fixed value O is output to the adding unit 12, and is added to the PID output value in the adding unit 12.
  • the calculation method of the fixed value O shown in FIG. 8 will be described in detail using an example of a table applicable to the present technology shown in FIG.
  • a method of calculating the fixed value O when the current temperature is 100 ° C., the temperature is lowered from 100 ° C. to the transient temperature 70 ° C., and finally changed from the transient temperature 70 ° C. to the required temperature 45 ° C. will be described. . That is, 70 ° C. corresponds to the current target temperature, and 45 ° C. corresponds to the next target temperature.
  • the fixed value setting unit 14 determines from the table shown in FIG.
  • the first control value (975 corresponding to the current target temperature of 70 ° C. ) Is calculated. Thereafter, a second control value corresponding to the next target temperature of 45 ° C. is calculated from the table. In this case, based on the control value (400) corresponding to 40 ° C. and the control value (595) corresponding to 50 ° C., a control value (497.5) of 45 ° C. is calculated using linear interpolation.
  • the fixed value setting unit 14 determines the average value (736.25) of these control values as the fixed value O based on the first control value (975) and the second control value (497.5).
  • the control value output from the temperature control unit 13 at the present time that is, the control value necessary for maintaining the current temperature in the temperature control target is read as the first control value (ST5021).
  • the fixed value O determination method shown in FIG. 10 differs from the method shown in FIG. 8 only in the step of determining the first control value (ST5021), and the other steps that are the same as the method shown in FIG. And omit the explanation.
  • this control value (940) is read as the first control value.
  • the reading of the first control value is, for example, a configuration in which the control value is fed back from the heating / cooling unit 3 to the processing unit 2, and the first control value is given from the processing unit 2 to the fixed value setting unit 14. The structure to do is also mentioned.
  • an average value of these control values (718.75) is obtained. Determined as a fixed value O.
  • the table used to calculate the fixed value O may have a certain discrete configuration, and a method of determining the fixed value O using the table and a predetermined correction coefficient is also conceivable. This method will be described with reference to FIG. That is, in the method shown in FIG. 11, after the calculation of the fixed value O is requested (ST601), the control value output from the temperature control unit 13 at the present time is set to the first control value as in the method shown in FIG. (ST602). Thereafter, based on a table prepared in advance, a control value necessary to maintain the current target temperature is calculated as a third control value (ST603).
  • a control value necessary for maintaining the next target temperature is calculated as a second control value based on a table prepared in advance (ST604).
  • the fixed value setting unit 14 calculates a correction coefficient based on the first control value and the third control value, and further corrects the second control value using the correction coefficient.
  • a fourth control value based on the second control value and the correction coefficient is calculated (ST605).
  • the fixed value setting unit 14 calculates a fixed value O based on the first control value and the fourth control value (ST606), and as a result, the fixed value O is determined (ST607).
  • the determined fixed value O is output to the adding unit 12, and is added to the PID output value by the adding unit 12.
  • a method for determining the fixed value O shown in FIG. 11 will be described using the table shown in FIG.
  • the fixed value setting unit 14 determines an average value (709.82) of these control values as a fixed value O based on the first control value (940) and the fourth control value (479.64).
  • the method for determining the fixed value O described with reference to FIGS. 8 to 11 is merely an example, and the fixed value O is not particularly limited as long as it is a value that reverses the integral value when the target temperature TGT is reached. If the fixed value O is the same as the output value corresponding to the change start temperature TMP, it is necessary to maintain the change start temperature TMP when changing the target value from the change start temperature TMP to the target temperature TGT. This is the same as when the positive integral value is not deleted. As a result, the occurrence of undershoot or overshoot cannot be avoided.
  • the fixed value O is an intermediate value between the output value corresponding to the change start temperature TMP and the output value required to maintain the target temperature TGT, Alternatively, it is preferable to use an average value.
  • the fixed value setting unit 14 is not an essential configuration.
  • the addition unit 12 includes a ROM or the like and is fixed by the addition unit 12.
  • the fixed value O that inverts the sign of the integral value is added to the PID output value output from the PID control unit 11 and It has become. For this reason, for example, when the temperature is lowered from the change start temperature TMP to the target temperature TGT, a negative difference is fed back until the target temperature TGT is reached, and the temperature is lowered. When the temperature TGT is reached, the integral value takes a negative value, but the control value takes a positive value. Therefore, when the target temperature TGT is reached, the occurrence of undershoot can be avoided.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram schematically showing the nucleic acid amplification reaction device 100 according to the present technology.
  • the nucleic acid amplification reaction apparatus 100 only needs to include at least the temperature processing unit 1 according to the present technology. If necessary, the reaction unit 101 that is normally used for the nucleic acid amplification reaction apparatus and the reaction unit 101 are heated.
  • a processing unit (not shown) that outputs temperature control information to the processing unit 1.
  • Temperature processing unit 1 included in the nucleic acid amplification reaction apparatus 100 according to the present technology is configured to output a control value for temperature control to the heating and cooling unit 102. Since the temperature processing unit 1 has the same configuration as the temperature processing unit 1 according to the present technology described above and performs the same operation, the description thereof is omitted here.
  • the nucleic acid amplification reaction apparatus 100 includes a reaction unit 101 for reacting a target DNA.
  • the reaction unit 101 includes, for example, a plurality of wells 101a and performs a predetermined reaction in each well 101a.
  • the configuration of the reaction unit 101, particularly the configuration of the well 101a, is not particularly limited, and can be appropriately set to a suitable shape and capacity.
  • the volume of the well 101a is not particularly limited, but is preferably a micro space, and specifically, a volume of 1 ⁇ L or less is desirable. By using such a micro space, a small amount of reaction solution is required for the well 101a, so that temperature control and the like can be performed with high accuracy and the reaction time can be shortened.
  • the material of the reaction part 101 is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the measurement purpose and processability.
  • a low fluorescent light emitting plastic or glass can be used as the material of the reaction part 101.
  • the reaction unit 101 may be detachable from the heating / cooling unit 102, the fluorescence detection unit 105, and the filter film 106. Or although not shown in figure, the reaction part 101 and the heating-cooling part 102 are made into an integral structure, and this may be made removable.
  • the nucleic acid amplification reaction apparatus 100 may include a heating / cooling unit 102 for heating and cooling the well 101a in the reaction unit 101.
  • the heating / cooling unit 102 receives the control value output from the temperature processing unit 1, and the heating / cooling unit 102 lowers the temperature of the reaction solution in each well 101a to a predetermined temperature according to the control value. Or raise the temperature.
  • the structure of the heating / cooling unit 102 is not particularly limited, and examples thereof include a Peltier element and a heater formed of a thin film transistor (TFT).
  • the heating / cooling unit 102 may be a heater formed of a heating resistor and formed of a thin film transistor.
  • platinum Pt
  • molybdenum Mo
  • tantalum Ta
  • tungsten W
  • silicon carbide molybdenum silicide
  • nickel-chromium alloy nickel-chromium alloy
  • iron-chromium-aluminum alloy or the like
  • the type of the thin film transistor is not particularly limited, and for example, a type such as polysilicon or ⁇ -silicon can be used as appropriate.
  • the light source 103 or the excitation light is introduced into each well 101a as an optical means capable of irradiating the well 101a in the reaction unit 101 with excitation light having a specific wavelength.
  • the light guide plate 104 is preferably provided.
  • the light source 103 is not particularly limited as long as it emits light of a specific wavelength, and it is preferable to use a white or monochromatic light emitting diode (LED). By using a light emitting diode, light that does not contain unnecessary ultraviolet rays and infrared rays can be easily obtained.
  • LED white or monochromatic light emitting diode
  • the installation location of the light source 103 and the number of light sources are not particularly limited.
  • a plurality of light sources 103 may be provided for each of the plurality of wells 101a in the reaction unit 101, and the excitation light L1 may be directly irradiated to the respective wells 101a to which the light sources 103 correspond.
  • each well 101a can be directly irradiated with the light source 103, it is possible to perform uniform excitation irradiation to all the wells by increasing the excitation light amount or controlling the excitation light amount individually.
  • the light guide plate 104 is for guiding the excitation light L1 emitted from the light source 103 to each well 101a in the reaction unit 101.
  • the light guide plate 104 has a structure into which excitation light L1 is introduced, and can excite the fluorescent substance in the reaction solution in each well 101a with a uniform light amount.
  • the configuration of the light guide plate 104 is not particularly limited, and a known light guide plate can be used as appropriate.
  • the nucleic acid amplification reaction apparatus 100 may include the fluorescence detection unit 105.
  • the fluorescence detection unit 105 detects and measures the fluorescence L2 emitted when the fluorescent dye in the intercalated probe is excited in response to the excitation light L1 irradiated to the well 101a.
  • the configuration of the fluorescence detection unit 105 is not limited, and, for example, a photodiode can be used.
  • the filter film 106 that transmits only the wavelength light of the fluorescence L2 is disposed between the well 101a of the reaction unit 101 and the fluorescence detection unit 105 corresponding thereto. It is desirable to provide it. By providing the filter film 106 that transmits only light of a predetermined wavelength between the well 101a and the fluorescence detection unit 105, the detected fluorescence L2 can be efficiently extracted, so that a more accurate analysis can be performed. it can.
  • a polarizing filter can be used as the filter film 106.
  • a commonly used PCR method can be performed. Specifically, (1) target DNA to be amplified, (2) at least two oligonucleotide primers that specifically bind to the target DNA, (3) buffer, (4) enzyme, (5) dATP, Using the deoxyribonucleotide triphosphates such as dCTP, dGTP, dTTP, etc., the target DNA is amplified to the desired amount by repeating the temperature cycle of “thermal denaturation ⁇ annealing (primer hybridization) ⁇ extension reaction”. Can be made.
  • the temperature processing unit 1 is configured to add a predetermined fixed value O to the PID output value output from the PID control unit 11, and this addition result is sent to the heating / cooling unit 102.
  • the temperature adjustment of the heating / cooling unit 102 is controlled.
  • the reaction efficiency can be improved in the temperature cycle of “thermal denaturation ⁇ annealing (primer hybridization) ⁇ extension reaction”, and thus the target nucleic acid amount Can be analyzed with high accuracy, and the amplification factor of the target DNA can be controlled with high accuracy.
  • Temperature treatment method The present technology also provides a temperature treatment method.
  • the temperature processing method includes at least a PID control step, an addition step, and a temperature control step.
  • a fixed value calculation process, a PID coefficient determination process, an erasing process process, a target temperature setting process, and a heating / cooling process may be included as necessary. Each step will be described below.
  • Target temperature setting step First, in the temperature processing method according to the present technology, a step of setting the target temperature TGT is performed every time the temperature is changed from the change start temperature TMP to the target temperature TGT. In the setting process of the target temperature TGT, information related to the temporal change of the set temperature is sent from the storage unit 4 to the processing unit 2, and the processing unit 2 sets the target temperature TGT according to the information.
  • the temperature processing method may include an erasing process step of erasing the integral value necessary for maintaining the change start temperature TMP when the target temperature TGT is set. preferable.
  • the erasing processing unit 16 erases the integral value necessary for maintaining the change start temperature TMP.
  • PID coefficient determination step In the temperature processing method according to the present technology, since PID control is performed, if the proportional band, integration time, and differentiation time are not appropriate, the control becomes unstable, and hunting may be generated. For this reason, in the temperature processing method according to the present technology, before the PID control step, a PID coefficient determination step of calculating a proportional factor coefficient KP, an integral factor factor KI, and a differential factor factor KD in the PID control step. May be included. In the temperature processing method according to the present technology, when the target temperature TGT is input to the temperature processing unit 1, the PID coefficient determination unit 15 operates as necessary, and the PID coefficient determination unit 15 is a proportional element. Coefficient KP, integral element coefficient KI, and differential element coefficient KD.
  • the temperature processing method includes a fixed value calculation step for calculating a fixed value O for inverting the sign of the integral value when the target temperature TGT is reached, if necessary. You may go out.
  • the processing unit 2 moves to the fixed value setting unit 14.
  • a request for calculation of the fixed value O is made, and the fixed value setting unit 14 operates in response to a request from the processing unit 2. For example, a fixed value necessary for temperature control to the target temperature TGT based on a table as shown in FIG. The value O is calculated.
  • PID control process In the temperature processing method according to the present technology, when a deviation occurs between the output value corresponding to the change start temperature TMP and the output value corresponding to the target temperature TGT, the deviation is corrected. And a PID control step of providing an output value corresponding to the target temperature TGT for PID control.
  • the PID control unit 11 when the target temperature TGT is set in the processing unit 2, the PID control unit 11 outputs a PID to the target temperature TGT in response to the output of the target temperature TGT. By performing the control, the PID control process is embodied.
  • Addition step In the temperature processing method according to the present technology, in order to avoid the occurrence of undershoot or overshoot during temperature control, a predetermined fixed value O is set to the PID output value output by the PID control step. An adding step of adding is included. In the temperature processing method according to the present technology, the adding unit 12 determines that there is a deviation between the PID output value output from the PID control unit 11 and the output value corresponding to the target temperature TGT, and the PID output value Is added with a fixed value O required for temperature control to the target temperature TGT.
  • Temperature control step The temperature processing method according to the present technology includes a temperature control step of controlling a temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT based on the addition result of the addition step.
  • the temperature control unit 13 calculates a control value for controlling the temperature change from the change start temperature TMP to the target temperature TGT according to the addition result output from the addition unit 12. The control value is output to the heating / cooling unit 3.
  • the temperature treatment method may include a heating / cooling step for adjusting the temperature of the temperature control target according to the temperature control step.
  • This process is embodied by changing the temperature of the temperature control target based on the control value output from the temperature processing unit 1 by the heating / cooling unit 3, and the temperature of the temperature control target is lower than a predetermined temperature.
  • the temperature of the temperature control target is increased according to the result of the temperature control process, and when the temperature of the temperature control target is higher than a predetermined temperature, the temperature of the temperature control target is determined according to the result of the temperature control process. Reduce the temperature.
  • the control value output by the temperature control process when the control value output by the temperature control process does not match the output value corresponding to the target temperature TGT, the control value and the output value are matched until the control value matches the output value.
  • the PID control process, the addition process, and the temperature control process are repeated.
  • the temperature processing method according to the present technology can also be applied when repeatedly raising and lowering the temperature control target, and a series of flow from the target value change requesting step to the heating and cooling step is a temperature cycle. This is performed every time the temperature changes at.
  • This technology can also take the following composition.
  • a PID control unit An adding unit for adding a fixed value set between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to the target temperature to the output value output from the PID control unit; Using the addition result of the output value and the fixed value, a temperature control unit that controls the temperature change from the change start temperature to the target temperature; A temperature treatment apparatus.
  • the temperature processing apparatus according to (1) further including a fixed value setting unit that calculates the fixed value based on a difference between the output value and an output value corresponding to a target temperature.
  • the fixed value setting unit calculates the fixed value based on a first control value determined in advance and a second control value determined based on an output value corresponding to a next target temperature, from (1) (3) The temperature processing apparatus according to any one of the above. (5) The fixed value setting unit updates the second control value by using the first control value and the third control value calculated based on the output value corresponding to the current target temperature, thereby providing a fourth control. Calculate the value, The temperature processing apparatus according to (4), wherein the fixed value is calculated based on the first control value and the fourth control value. (6) Furthermore, a PID coefficient determination unit that calculates a PID coefficient based on an input value input to the PID control unit is provided.
  • the temperature processing apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the fixed value setting unit calculates the fixed value using the PID coefficient. (7) The temperature processing apparatus according to claim 6, further comprising an erasing processing unit that deletes the integral value output from the PID control unit. (8) A PID control unit, an addition unit for adding a fixed value set between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to the target temperature to the output value output from the PID control unit; and A nucleic acid amplification reaction apparatus comprising: a temperature processing unit having a temperature control unit that controls a temperature change from a change start temperature to a target temperature using the addition result of the output value and the fixed value.
  • a temperature treatment method comprising: (10) The temperature processing method according to (9), further including a fixed value calculation step of calculating the fixed value based on a difference between the output value and an output value corresponding to a target temperature.
  • the temperature processing method according to (9) or (10), wherein, in the fixed value calculation step, the fixed value is calculated as an intermediate value between an output value corresponding to the change start temperature and an output value corresponding to a target temperature.
  • the fixed value is calculated based on a first control value determined in advance and a second control value determined in advance based on an output value corresponding to the next target temperature, (9) To (11).
  • the temperature treatment method according to any one of (11).
  • the fixed value calculating step updates the second control value by using the first control value and the third control value calculated based on the output value corresponding to the current target temperature.
  • a PID coefficient determining step for calculating a PID coefficient in the PID control unit based on an input value input to the PID control unit The temperature processing method according to any one of (9) to (13), wherein, in the fixed value calculation step, the fixed value is calculated using the PID coefficient.
  • Example demonstrated below shows an example of the typical Example of this technique, and, thereby, the scope of the present invention is not interpreted narrowly.
  • Example 1 A nucleic acid amplification reaction apparatus according to the present technology was manufactured, and temperature control in the PCR method was performed. That is, in the PCR method using the nucleic acid amplification reaction apparatus according to the present technology, the reaction solution temperature of about 55 ° C. when annealing is performed from the reaction solution temperature of 94 ° C. when the double strand of the target DNA is a single strand. Temperature control at the time of setting to ° C was performed.
  • the results of temperature control are shown in FIG. In the graph shown in FIG. 13, the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents time.
  • the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents time.
  • Temperature processing device 1 Temperature processing unit 2 Processing unit 3 Heating / cooling unit 11 PID control unit 12 Addition unit 13 Temperature control unit 14 Fixed value setting unit 15 PID coefficient determination unit 16 Erasing processing unit 17 Target value setting unit 111 Input unit 112 P Control unit 113 I control unit 114 D control unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

オーバーシュート及び／又はアンダーシュートの発生を回避することができる温度制御技術を提供する。　ＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部と、前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部と、を有する温度処理装置。

Description

温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法
　本技術は、温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法に関する。より詳しくは、例えば、標的核酸を増幅して検出する核酸増幅装置に適用される温度処理装置等に関する。
　特許文献１に示されるように、エンジンを冷却するための冷却水の供給バルブの開度制御や、核酸増幅反応装置に適用されるＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法における昇温及び降温制御には、ＰＩＤ制御による温度制御が適用されている。
　ＰＩＤ制御とは、変化開始温度と目標温度の差（以下「偏差」ともいう）に比例した出力を出す比例制御（Proportional Controller）と、偏差の積分に比例した出力を出す積分制御（Integral Controller）と、偏差の微分に比例した出力を出す微分制御（Derivative Controller）の和を出力し、この出力（以下、「ＰＩＤ出力」ともいう）をフィードバックすることで、偏差をなくすように制御する手法である。
特開２００８－１８０５１９号公報
　温度の昇温操作又は降温操作の温度変化を繰り返す作業（以下、「温度サイクル」ともいう）を必須とする環境において、温度サイクルをＰＩＤ制御により温度制御する場合、目標値の変更時には積分値を消去する必要性が生じ、その結果、過渡応答の挙動に制約が発生する。
　例えば、温度サイクルにおいて、変化開始温度から目標温度へと温度を降温させる際にＰＩＤ制御を適用する場合、目標温度設定時に変化開始温度を維持するために要する正の積分値が消去される。
　そして、負を示す差分が帰還されることにより冷却が始まり、温度が下がる。温度が目標温度に到達するまでは、差分の符号が変化することはなく、冷却が続く。このため、目標温度に到達した際、積分値は負の値をとる。
　一方で、目標温度に到達後この目標温度を維持するためには加熱が必要であり、積分値は正の値をとる必要がある。このため、収束に至るためには、目標温度を下回る状態を続け、差分の積分値が正になる必要がある。
　すなわち、降温操作においてＰＩＤ制御による温度制御を行う場合には、アンダーシュート（Undershoot）の発生が不可避となる。
　この事象は、たとえば０℃以下の環境下において、より低い温度から０℃に達しない温度まで昇温させる場合にも起こり、斯かる場合はオーバーシュート（Overshoot）の発生が不可避となる。
　特に、短時間で温度サイクルを繰り返し、目標温度への急激な到達、到達後の目標温度に安定させることが要求されるＰＣＲ法などの遺伝子増幅反応法では、酵素活性に至適な温度を一定時間維持させる必要があることから、オーバーシュート及び／又はアンダーシュートの発生を回避することが要求されている。
　そこで、本技術では、オーバーシュート及び／又はアンダーシュートの発生を回避することができる温度制御技術を提供することを主目的とする。
　すなわち、本技術は、ＰＩＤ制御部と、前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部と、前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部と、を有する温度処理装置を提供する。
　この温度処理装置において、更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値設定部を有していてもよい。
　また、この温度処理装置において、前記固定値は、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値であってもよい。
　更に、この温度処理装置において、前記固定値設定部は、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出してもよい。
　また、この温度処理装置において、前記固定値設定部は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、第四制御値を算出し、前記第一制御値と第四制御値に基づいて前記固定値を算出してもよい。
　この温度処理装置において、更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいてＰＩＤ係数を決定するＰＩＤ係数決定部を備え、前記固定値設定部は、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出してもよい。
　また、この温度処理装置において、更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理部を備えていてもよい。
　また、本技術は、ＰＩＤ制御部、前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部、及び前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部、を有する温度処理装置を備える、核酸増幅反応装置をも提供する。
　更に、本技術は、入力値をＰＩＤ制御に供するＰＩＤ制御工程と、前記ＰＩＤ制御工程により出力された出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算工程と、前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御工程と、を有する温度処理方法をも提供する。
　また、この温度処理方法において、更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値算出工程を含んでいてもよい。
　更に、この温度処理方法において、前記固定値算出工程では、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値として前記固定値を算出してもよい。
　また、この温度処理方法において、前記固定値算出工程では、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて予め定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出してもよい。
　更に、この温度処理方法において、前記固定値算出工程は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、更新後の第二制御値を算出する更新工程を含み、前記第一制御値と更新後の第二制御値に基づいて前記固定値を算出してもよい。
　また、この温度処理方法において、更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいて前記ＰＩＤ制御部におけるＰＩＤ係数を決定するＰＩＤ係数決定工程を備え、前記固定値算出工程では、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出してもよい。
　更に、この温度処理方法において、更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理工程を備えていてもよい。
　本技術によれば、オーバーシュート及び／又はアンダーシュートの発生を回避することができる。
　なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術に係る温度処理装置の一例を模式的に示す模式概念図である。 図１に示す温度処理部の構成を示す概念図である。 図１に示す温度処理装置の動作を示すフローチャートである。 図３に示すパラメータ設定工程の一例を示すフローチャートである。 図４に示すパラメータ設定工程の第一の変形例を示すフローチャートである。 図４に示すパラメータ設定工程の第二の変形例を示すフローチャートである。 図４に示すパラメータ設定工程の第三の変形例を示すフローチャートである。 図１に示す固定値設定部における算出工程を示すフローチャートである。 固定値を決定する際に使用されるテーブルの一例を示す図である。 図８に示す算出工程の第一の変形例を示すフローチャートである。 図８に示す算出工程の第二の変形例を示すフローチャートである。 本技術に係る核酸増幅反応装置を模式的に示す模式概念図である。 本技術に係る核酸増幅反応装置における温度制御結果を示すグラフ代用図面である。
　以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．温度処理装置
　（１）処理部
　（２）記憶部
　（３）温度処理部
　（４）ＰＩＤ制御部
　（５）加算部
　（６）温度制御部
　（７）固定値設定部
　（８）ＰＩＤ係数決定部
　（９）消去処理部
　（１０）目標温度設定部
　（１１）加熱冷却部
　２．核酸増幅反応装置
　（１）温度処理部
　（２）反応部
　（３）加熱冷却部
　（４）光源
　（５）導光板
　（６）蛍光検出部
　（７）フィルター膜
　３．温度処理方法
　　（１）目標温度設定工程
　　（２）消去処理工程
　　（３）ＰＩＤ係数決定工程
　　（４）固定値算出工程
　　（５）ＰＩＤ制御工程
　　（６）加算工程
　　（７）温度制御工程
　　（８）加熱冷却工程
　　１．温度処理装置
　図１は、本技術に係る温度処理装置の一例を示す模式概念図である。図１に示す適用例は、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を実施する温度処理装置Ｉであり、温度制御対象の温度調整を行う加熱冷却部３と、この加熱冷却部３の温度調整操作を制御する温度処理部１と、当該温度処理部１に対して目標温度ＴＧＴを設定する処理部２と、設定温度の時間変化に関する情報などが格納された記憶部４と、を備える。
　尚、この温度処理装置Ｉにおいて、前記処理部２、加熱冷却部３及び記憶部４は必須の構成ではない。以下、温度処理部１、処理部２、加熱冷却部３及び記憶部４について、説明する。
　　（１）処理部
　前記処理部２は、前記記憶部４に格納された指示に従い、温度処理装置Ｉを構成する各部の処理を制御する。ここで、前記処理部２は、前記記憶部４に格納された、設定温度の時間変化に関する情報（以下、「タイムシーケンス」ともいう）を受け取り、当該タイムシーケンスに従って、目標温度ＴＧＴを設定する構成をなしている。そして、この処理部２では、設定した目標温度ＴＧＴを前記温度処理部１に出力する。この処理部２は目標温度ＴＧＴを設定することができる構成であればよく、公知の構成を採用することができ、また当該処理部２における目標温度ＴＧＴの設定方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
　　（２）記憶部
　前記記憶部４には、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を行う際の設定温度の時間変化に関する情報が格納されている。そして、この記憶部４では、指定の時間、例えば降温操作から昇温操作に転じる時間に目標温度ＴＧＴを前記処理部２に送る構成となっている。このような記憶部４は、CPU(Central Processing Unit)や、ROM(Read Only Memory)や、RAM(Random Access Memory)など、情報を記憶することができる構成であればよく、公知の構成を用いることができる。この記憶部４は、本技術に係る温度処理装置Ｉにおいては必須ではなく、例えば、外部の記憶装置を接続して、当該外部装置に設定温度の時間変化に関する情報を記憶させることも可能である。
　　（３）温度処理部
　次に、本技術の特徴構成である温度処理部１について、図２を用いて説明する。本技術に係る温度処理部１は、変化開始温度ＴＭＰを目標温度ＴＧＴへと変化させる際の温度制御を行い、少なくとも、ＰＩＤ制御部１１と、加算部１２と、温度制御部１３と、を備える。本技術に係る温度処理部１は、必要に応じて、固定値設定部１４、ＰＩＤ係数決定部１５、消去処理部１６、目標値設定部１７を備えていてもよい。以下、各部について、説明する。
　　（４）ＰＩＤ制御部
　本技術に係る温度処理部１は、後述する目標値設定部１７から出力された目標温度ＴＧＴに応じた出力値に対してＰＩＤ制御を行うＰＩＤ制御部１１を備える。このＰＩＤ制御部１１は、目標温度ＴＧＴが入力される入力部１１１と、当該入力部１１１から出力された差分値（Ｅｒｒｏｒ）に比例した出力を出す比例動作を行うＰ制御部１１２と、前記差分値の積分に比例した出力を出す積分動作を行うＩ制御部１１３と、前記差分値の微分に比例した出力を出す微分動作を行うＤ制御部１１４と、を備える。
　前記入力部１１１の構成は特に限定されず、公知の構成を採用することができる。そして、当該入力部１１１では、入力された目標温度ＴＧＴに応じた出力値と、実際に必要としている目標温度ＴＧＴに応じた出力値との間に差が生じている場合には、その差分値（Ｅｒｒｏｒ）を前記Ｐ制御部１１２、Ｉ制御部１１３及びＤ制御部１１４に出力する。
　更に、この入力部１１１では、前記温度制御部１３より前記加熱冷却部３へ出力される制御値が帰還され、フィードバック制御がされる構成も採用している。尚、「目標温度ＴＧＴに応じた出力値」とは、目標温度ＴＧＴの状態を維持するために常に出力されている値をいう。
　更に、前記ＰＩＤ制御部１１では、前記Ｐ制御部１１２の出力値、Ｉ制御部１１３の出力値、及びＤ制御部１１４の出力値を合算し、この合算された出力値（以下、「ＰＩＤ出力値」ともいう）を前記加算部１２に出力する。尚、本技術において、前記ＰＩＤ出力値は、前記処理部２にフィードバックされる構成としてもよい。前記Ｐ制御部１１２、Ｉ制御部１１３及びＤ制御部１１４の構成は特に限定されず、通常のＰＩＤ制御を行うことができる構成であればよく、公知の構成を採用することができる。
　　（５）加算部
　本技術に係る温度処理部１は、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値に対して固定値Ｏを加算する加算部１２を備える。
　この加算部１２では、前記ＰＩＤ出力値に対して固定値Ｏを加算するための演算処理が行われる。この演算方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
　また、この加算部１２では、前記ＰＩＤ出力値と目標温度ＴＧＴに応じた出力値との間に偏差があると判断した場合には、前記固定値設定部１４に対して、固定値Ｏの算出を指令する。当該加算部１２における偏差の判断方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
　そして、加算部１２にて演算された加算結果が前記温度制御部１３へと出力される。ここで、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値と、目標温度ＴＧＴに応じた出力値との差分が０である場合には、当該加算部１２において固定値Ｏの加算は行わなくともよい。
　　（６）温度制御部
　本技術に係る温度処理部１は、前記温度制御部１３を備える。この温度制御部１３には、前記加算部１２から出力された加算結果が入力される。当該温度制御部１３では、前記加算結果に応じて、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を制御するための制御値が演算される。この制御値は前記加熱冷却部３へと出力される。
　一方、この温度制御部１３に入力された加算結果と、目標温度ＴＧＴに応じた出力値との間に差分が生じている場合には、当該温度制御部１３から出力された制御値は処理部２に帰還され、再度ＰＩＤ制御部１１によるＰＩＤ制御に供される。このフィードバック動作は、前記制御値と目標温度ＴＧＴに応じた出力値との差分が０となるまで繰り返される。
　その一方で、前記加算部１２から出力された加算結果と、目標温度ＴＧＴに応じた出力値との差分が０である場合には、温度制御部１３において演算処理が行われず、前記加算部１２から出力された加算結果が前記加熱冷却部３へと出力される。
　　（７）固定値設定部
　本技術に係る温度処理部１では、前記ＰＩＤ出力値に対して固定値Ｏを加算することにより、温度制御対象の温度が目標温度ＴＧＴに到達した際、積分値の符号を反転させることができるように構成されている。
　このため、本技術に係る温度処理部１は、必要に応じて、前記固定値Ｏを決定する固定値設定部１４を備えていることが好ましい。
　この固定値設定部１４において固定値Ｏを算出するための方法は特に限定されず、例えば、前記処理部２から目標温度ＴＧＴを受け取り、当該目標温度ＴＧＴに基づいて固定値Ｏを算出する方法や、ＰＩＤ出力値と目標温度ＴＧＴに応じた出力値との差分に基づいて固定値Ｏを算出する方法など多種多様な方法を適宜採用することができる。この固定値設定部１４における固定値Ｏの算出方法の一例については後述する。
　そして、この固定値設定部１４にて算出された固定値Ｏは前記加算部１２に出力される。また、本技術に係る温度処理部１においては、固定値設定部１４にて算出された固定値Ｏが前記処理部２にフィードバックされる構成としてもよい。更に、前記処理部２にフィードバックされた固定値Ｏは前記記憶部４に格納される構成としてもよい。
　　（８）ＰＩＤ係数決定部
　前記ＰＩＤ制御部１１にてＰＩＤ制御を行う場合、比例帯、積分時間、微分時間が適当でないと制御が不安定となり、温度制御後ハンチングの発生を誘発し得る。
　このため、本技術に係る温度処理部１では、前記ＰＩＤ制御部１１における比例要素の係数ＫＰ、積分要素の係数ＫＩ、微分要素の係数ＫＤを決定するＰＩＤ係数決定部１５を備えていることが好ましい。
　このＰＩＤ係数決定部１５は前記固定値設定部１４と同様、前記処理部２から目標温度ＴＧＴを受け取り、当該目標温度ＴＧＴに基づいてＰＩＤ係数を決定する。
　そして、このＰＩＤ係数決定部１５において決定されたＰＩＤ係数は前記ＰＩＤ制御部１１が備えるＰ制御部１１２、Ｉ制御部１１３、及びＤ制御部１１４に出力される。
　当該ＰＩＤ係数決定部１５の構成は特に限定されず、ＰＩＤ係数を決定するために適用される公知の構成を採用することができる。
　尚、このＰＩＤ係数決定部１５により決定されたＰＩＤ係数は前記処理部２にフィードバックされ、更に、前記処理部２にフィードバックされたＰＩＤ係数は前記記憶部４に格納される構成としてもよい。
　　（９）消去処理部
　通常、温度制御対象の温度を変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと変化させる際、積分値の変化を抑制する効果が妨げとなるため、目標温度ＴＧＴへの変更時、積分値を消去する。
　このため、本技術に係る温度処理部１は、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと温度の変更が要求された時点で、その変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった積分値を消去する必要がある。
　それ故、本技術に係る温度処理部１では、前記積分値を消去するための消去処理部１６を備えていることが好ましい。当該消去処理部１６では、目標温度ＴＧＴへの温度変更の要求が成された時点で、前記処理部２から指令を受けとり、積分値の消去処理を行う。この消去処理部１６の構成は特に限定されず、前記積分値を消去することができる構成であればよく、公知の構成を採用することができる。
　　（１０）目標値設定部
　本技術に係る温度処理部１は、前記目標温度ＴＧＴの設定処理が行われる目標値設定部１７を備えていてもよい。この目標値設定部１７では、前記目標温度ＴＧＴに応じた出力値を前記ＰＩＤ制御部１１が備える入力部１１１へと出力する。この目標値設定部１７の構成は特に限定されず、目標温度ＴＧＴを出入力することができる構成であれば公知の構成を採用しても差し支えない。
　　（１１）加熱冷却部
　以上のように構成される前記温度処理部１から出力された制御値は、前記加熱冷却部３に入力される。この加熱冷却部３は、昇温操作に寄与する加熱部、降温操作に寄与する冷却部を備える。目標温度ＴＧＴが変化開始温度ＴＭＰよりも高い値に設定される場合、前記温度処理部１から出力された制御値に従い加熱部が作動し、温度制御対象の温度の昇温を行う。一方、目標温度ＴＧＴが変化開始温度ＴＭＰよりも低い値に設定される場合、前記温度処理部１から出力された制御値に従い冷却部が作動し、温度制御対象の温度の降温を行う。
　このような加熱冷却部３の構成は特に限定されず、公知の部材を用いることができ、例えば、ペルチェ素子等を採用することができる。
　この加熱冷却部３では、温度調整が行われる温度制御対象の実際の温度を前記温度処理部１の入力部１１１にフィードバックする構成としてもよい。
　以下に、図３を用いて、上記各部からなる前記温度処理装置Ｉの一連の動作について説明する。
　前記温度処理装置Ｉでは、先ず、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと温度を変化させる際、前記処理部２には設定温度の時間変化に関する情報が記憶部４から送られ、当該処理部２において目標温度ＴＧＴが設定される（ＳＴ１）。
　その後、必要に応じて、前記固定値Ｏの算出が行われる（ＳＴ２）。更に、前記ＰＩＤ制御部１１が行うＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤ係数や積分値の消去などのパラメータの設定が行われる（ＳＴ３）。これら固定値Ｏの算出工程やパラメータ設定工程の詳細については後述する。
　各パラメータが設定された後、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、前記目標値設定部１７から前記ＰＩＤ制御部１１へと出力された出力値に対してＰＩＤ制御が行われる（ＳＴ４）。
　更に、温度制御時におけるアンダーシュート又はオーバーシュートの発生を回避するため、前記加算部１２において、前記ＰＩＤ制御１１から出力されたＰＩＤ出力値に対して予め定められた固定値Ｏが加算される（ＳＴ５）。
　その後、ＰＩＤ出力値に対して固定値Ｏが加算された加算結果は前記温度制御部１３に出力される。更に、当該温度制御部１３において、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を制御するための制御値の演算処理が行われる。そして、前記温度制御部１３において演算された制御値は、前記加熱冷却部３へと出力される（ＳＴ６）。
　更に、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、前記温度制御部１３から出力された制御値に基づいて前記加熱冷却部３が作動し、温度制御対象に対する加熱又は冷却が行われる（ＳＴ７）。
　その後、処理部２において目標温度ＴＧＴを変更するか否かを判断される（ＳＴ８）。そして、目標温度ＴＧＴを変更する必要がある場合（ＳＴ８のＹＥＳ）、制御動作を終了するか否かの判断が処理部２にて行われる（ＳＴ９）。そして、制御を終了しないと判断した場合（ＳＴ９のＮＯ）には、再度前記処理部２に対して前記記憶部４から設定温度の時間変化に関する情報が送られ、目標温度ＴＧＴの設定が行われる。一方で、制御を終了すると判断した場合（ＳＴ９のＹＥＳ）には、制御動作が終了する。
　また、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、加熱冷却部３から出力される温度が目標温度ＴＧＴとの間で差が生じる場合には、前記加熱冷却部３による加熱又は冷却が行われず、再度ＰＩＤ制御に供されるようになっている。その後、再び固定値加算、制御値の演算等の動作が繰り返されるようになっている（ＳＴ８のＮＯ）。
　更に、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、ＰＣＲ法における「熱変性→アニーリング（プライマーのハイブリダイゼーション）→伸長反応」のように、昇温及び降温を繰り返す、温度サイクルをも体現するように構成されている。このため、当該温度処理装置Ｉにおいて、温度サイクルを行う場合には、前記加熱冷却部３における加熱又は冷却が行われた後、前記処理部２は、目標温度ＴＧＴを変更するか否かを判断する（ＳＴ８）。そして、目標温度ＴＧＴを変更する場合、例えば昇温操作から降温操作へと転じる場合（ＳＴ８のＹＥＳ）、前記処理部２において制御動作の終了の判断はなされず（ＳＴ９のＮＯ）、前記処理部２に対して前記記憶部４から設定温度の時間変化に関する情報が送られ、ＳＴ１～ＳＴ７の処理が繰り返される。この繰り返し動作は、温度サイクルにおける温度変化毎に行われる。
　次に、図３に示すパラメータ設定の方法の一例について、図４～７を用いて詳細に説明する。以下の説明では、変化開始温度ＴＭＰが１００℃であり、目標温度ＴＧＴが６０℃である場合の降温時の温度制御について説明するが、これは例示に過ぎず、本技術では、降温時の温度制御だけでなく、昇温時の温度制御にも適用可能である。
　本技術において、図４に示すように先ず、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定された後、当該処理部２によりパラメータ設定の開始に関する指令がなされる（ＳＴ１０１）。
　そして前述の如く、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと昇温又は降温させる際、温度制御における積分値は正又は負の値をとるため、目標温度ＴＧＴ到達時、アンダーシュート又はオーバーシュートが発生し得る。
　このため、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、パラメータ設定が開始されると、前記消去処理部１６が作動し、変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった積分値が消去処理される（ＳＴ１０２）。
　このようにパラメータ設定が終了し（ＳＴ１０３）、図３に示すように、新たに設定された目標温度ＴＧＴに対して、前記ＰＩＤ制御部１１、加算部１２及び温度制御部１３による制御が開始される。
　図５は、前記パラメータ設定方法の変形例を示すフローである。図５に示す方法では先ず、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定された後、当該処理部２によりパラメータ設定の開始に関する指令がなされる（ＳＴ２０１）。
　その後、温度制御後ハンチングの発生を防止する必要がある場合には、前記処理部２から前記ＰＩＤ係数決定部１５に対して指令がなされ、目標温度ＴＧＴに応じたＰＩＤ係数が決定される（ＳＴ２０２）。尚、この目標温度ＴＧＴに応じたＰＩＤ係数の決定方法は特に限定されず、例えば、予め用意されたテーブルから算出するようにしてもよい。
　更に、図４に示す方法と同様、前記消去処理部１６により変化開始温度ＴＭＰ（１００℃）を維持するために必要であった正の積分値が消去される（ＳＴ２０３）。
　更に、前記ＰＩＤ係数決定部１５では、新たにＰＩＤ係数が決定されたことにより、既存のＰＩＤ係数から新たに決定されたＰＩＤ係数へとＰＩＤ係数が更新される（ＳＴ２０４）。
　そしてパラメータ設定が終了し（ＳＴ２０５）、新たに設定された目標温度ＴＧＴに対して、新たに決定されたＰＩＤ係数に基づいた前記ＰＩＤ制御部１１による制御、加算部１２及び温度制御部１３による制御が開始される（図３のＳＴ４以降参照）。
　更に、本技術に係る温度処理装置Ｉは、図６に示すパラメータ設定方法を採用することもできる。
　すなわち、先ず、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定された後、当該処理部２によりパラメータ設定の開始に関する指令がなされる（ＳＴ３０１）。次に、前記処理部２から前記ＰＩＤ係数決定部１５に対して指令がなされ、目標温度ＴＧＴに応じたＰＩＤ係数が決定される（ＳＴ３０２）。
　その後、決定されたＰＩＤ係数は、前記Ｐ制御部１１２、前記Ｉ制御部１１３、及び前記Ｄ制御部１１４に出力され、前記ＰＩＤ制御部１１から前記加算部１２へと決定されたＰＩＤ係数に基づいたＰＩＤ出力値が出力される。
　そして、前記ＰＩＤ出力値と目標温度ＴＧＴを維持するための必要な出力値との間に偏差がある場合、前記固定値設定部１４において、前記ＰＩＤ出力値等に基づいて固定値Ｏが決定される（ＳＴ３０３）。
　固定値Ｏの決定方法に関しては、特に限定されず、例えば、予め用意されたテーブルから算出するようにしてもよい。
　かかる場合、テーブルとしては、目標温度ＴＧＴの複数の値毎に対応して複数設けることができる。
　ここで、本技術に係る温度処理部１は、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値に対して固定値Ｏを加算することで、アンダーシュート及び/又はオーバーシュートの発生を回避するものである。
　このため、図６に示す方法にて固定値Ｏを決定するために用いられるテーブルとしては、例えば、目標温度ＴＧＴとＰＩＤ出力値との組み合わせに対応する参照値を予め登録しておき、目標温度ＴＧＴ及びＰＩＤ出力値に応じた固定値Ｏを決定する構成などが挙げられる。
　その後、目標値設定部前記処理部２から前記消去処理部１６へと指令が成され、変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった正の積分値が消去される（ＳＴ３０４）。
　また、前記ＰＩＤ係数決定部１５では、既存のＰＩＤ係数から新たなＰＩＤ係数へとＰＩＤ係数が更新される（ＳＴ３０５）。
　更に、前記加算部１２では、固定値Ｏが新たに決定されたことにより、既存の固定値Ｏが新たに決定された固定値Ｏへと更新される（ＳＴ３０６）。
　そしてパラメータ設定が終了し（ＳＴ３０７）、新たに設定された目標温度ＴＧＴに対して、新たに決定されたＰＩＤ係数に基づいた前記ＰＩＤ制御部１１による制御、新たに決定された固定値Ｏの加算及び温度制御部１３による制御が開始される（図３のＳＴ４以降参照）。
　また、本技術に係る温度処理装置Ｉでは、各パラメータを設定する方法として、図７に示す方法を採用することもできる。
　図５に示す方法では、目標温度ＴＧＴに応じたＰＩＤ係数が決定され、このＰＩＤ係数に基づいて目標温度ＴＧＴに対する制御が行われる。これに対して、図７に示す方法では、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定された後、当該処理部２によりパラメータ設定の開始に関する指令がなされる（ＳＴ４０１）。その後、前記処理部２から前記固定値設定部１４へと指令が成され、当該固定値設定部１４において目標温度ＴＧＴに応じた固定値Ｏが決定される（ＳＴ４０２）。
　固定値Ｏが決定された後、前記処理部２から前記消去処理部１６へと指令が成され、変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった正の積分値が消去される（ＳＴ４０３）。
　また、前記加算部１２では、固定値Ｏが新たに決定されたことにより、既に設定されていた固定値Ｏが新たに決定された固定値Ｏへと更新される（ＳＴ４０４）。
　そしてパラメータ設定が終了し（ＳＴ４０５）、新たに設定された目標温度ＴＧＴに対して、前記ＰＩＤ制御部１１による制御、新たに決定された固定値Ｏの加算及び温度制御部１３による制御が開始される（図３のＳＴ３～ＳＴ６参照）。
　本技術に係る温度処理部１では、例えば、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を段階的に行うようにしても差し支えない。すなわち例えば、変化開始温度ＴＭＰから過渡温度、過渡温度から目標温度ＴＧＴへと二段階で温度変化を行うようにしてもよい。
　かかる場合、各段階にて図４～７に示すパラメータ設定方法のいずれかを採用することが好ましい。
　次に、前記固定値設定部１４において行われる固定値Ｏの算出方法の例を図８～１１を用いて説明する。尚、以下の図８～１１を用いた説明では、例えば、変化開始温度ＴＭＰから過渡温度、過渡温度から目標温度ＴＧＴへと二段階で温度変化を行う際の固定値Ｏの算出方法を説明するが、図８～１１に示される固定値Ｏの算出方法は、二段階で温度制御を行う場合だけでなく、複数の段階で温度制御を行う際にも適用可能である。
　図８に示すように、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値が目標温度ＴＧＴに応じた出力値と合致していない場合、処理部２から前記固定値設定部１４に対して、固定値Ｏを算出するための要求がなされる（ＳＴ５０１）。
　固定値Ｏの算出が要求された後、予め用意されたテーブルに基づいて、現時点で設定されている過渡温度に応じた出力値（以下、「今回の目標温度ＴＧＴに応じた出力値」という）に対する制御値（以下、「第一制御値」という）が計算される（ＳＴ５０２）。
　第一制御値が計算された後、予め用意されたテーブルに基づいて、最終的に必要とされる目標温度に応じた出力値（以下、「次回の目標温度に応じた出力値」という）に対する制御値（以下、「第二制御値」という）が計算される（ＳＴ５０３）。
　そして、第二制御値が計算された後、前記固定値設定部１４において、前記第一制御値と当該第二制御値に基づいて固定値Ｏが計算され（ＳＴ５０４）、その結果、前記固定値設定部１４にて固定値Ｏが決定される（ＳＴ５０５）。固定値Ｏの算出終了後（ＳＴ５０６）、決定された固定値Ｏは前記加算部１２に出力され、当該加算部１２において前記ＰＩＤ出力値に加算される。
　ここで、図９に示す本技術に適用可能なテーブルの一例を用いて、図８に示す固定値Ｏの算出方法について詳述する。
　例えば、現在の温度が１００℃であり、１００℃から過渡温度７０℃に降温させ、更に過渡温度７０℃から最終的に必要な温度４５℃に変化させる際の固定値Ｏの算出方法を説明する。すなわち、７０℃が今回の目標温度に、４５℃が次回の目標温度に相当する。
　先ず、前記固定値設定部１４に対して固定値算出要求が成された場合、当該固定値設定部１４では図９に示すテーブルから、今回の目標温度７０℃に対応する第一制御値（９７５）が計算される。その後、テーブルから次回の目標温度４５℃に対応する第二制御値が計算される。かかる場合、４０℃に対応する制御値（４００）と５０℃に対応する制御値（５９５）に基づいて、線形補間を用いて４５℃の制御値（４９７．５）が計算される。
　そして、固定値設定部１４において、第一制御値（９７５）と第二制御値（４９７．５）に基づいてこれらの制御値の平均値（７３６．２５）が固定値Ｏとして決定される。
　次に、図８に示す固定値Ｏの決定方法とは前記第一制御値を決定する方法が異なる方法について、図１０を用いて説明する。
　図１０に示す方法では、現時点にて前記温度制御部１３から出力される制御値、すなわち温度制御対象における現在の温度を維持するために必要な制御値を第一制御値として読み出す（ＳＴ５０２１）。
　図１０に示す固定値Ｏの決定方法は、第一制御値を決定する工程（ＳＴ５０２１）のみが図８に示す方法と異なり、図８に示す方法と同一である他の工程については同一の符号を付し、その説明を割愛する。
　図１０に示す固定値Ｏの決定方法の詳細について、図９に示すテーブルを用いて説明する。
　すなわち、前記温度制御対象における現在の温度が７０℃であり、この温度を維持するために必要な制御値が９４０である場合、この制御値（９４０）を第一制御値として読み出す。この第一制御値の読み出しは、例えば前記加熱冷却部３から処理部２に対して制御値をフィードバックさせる構成とし、前記処理部２から前記固定値設定部１４に対して第一制御値を与えるようにする構成も挙げられる。
　そして、この第一制御値（９４０）と最終的に必要な温度（４５℃）に対応する第二制御値（４９７．５）に基づいて、これらの制御値の平均値（７１８．７５）を固定値Ｏとして決定する。
　前記固定値Ｏを算出するために用いられるテーブルは一定の離散的な構成であってもよく、当該テーブルと所定の補正係数を用いて固定値Ｏを決定する方法も考えられる。この方法について、図１１を用いて説明する。
　すなわち、図１１に示す方法では、固定値Ｏの算出が要求された後（ＳＴ６０１）、図１０に示す方法と同様、現時点にて前記温度制御部１３から出力される制御値を第一制御値として読み出す（ＳＴ６０２）。
　その後、予め用意されたテーブルに基づいて、今回の目標温度を維持するために必要な制御値が第三制御値として計算される（ＳＴ６０３）。
　第三制御値が計算された後、予め用意されたテーブルに基づいて、次回の目標温度を維持するために必要な制御値が第二制御値として計算される（ＳＴ６０４）。
　その後、図１１に示す方法では、前記固定値設定部１４において、前記第一制御値及び第三制御値に基づいて補正係数が算出され、更にこの補正係数を用いて前記第二制御値を補正し、これら第二制御値と補正係数に基づいた第四制御値が計算される（ＳＴ６０５）。
　その後、前記固定値設定部１４において、前記第一制御値と第四制御値に基づいて固定値Ｏが計算され（ＳＴ６０６）、その結果固定値Ｏが決定される（ＳＴ６０７）。固定値Ｏの算出終了後（ＳＴ６０８）、決定された固定値Ｏは前記加算部１２に出力され、当該加算部１２において前記ＰＩＤ出力値に加算される。
　図１１に示す固定値Ｏの決定方法について、図９に示すテーブルを用いて説明する。
　先ず、図１０に示す方法と同様、前記温度制御対象における実際の温度が７０℃であり、この温度を維持するために必要な制御値が９４０である場合、この制御値（９４０）を第一制御値として読み出す。
　更に、テーブルを用いて７０℃における制御値（９７５）が第三制御値として計算される。
　更に、図８に示す方法と同様、テーブルを用いて、４０℃に対応する制御値（４００）と５０℃に対応する制御値（５９５）に基づいて、線形補間を用いて４５℃の制御値（４９７．５）が計算され、この制御値が第二制御値とされる。
　その後、第一制御値（９４０）と第三制御値（９７５）からテーブルの補正係数（０．９６４＝９４０／９７５）が算出される。
　そして、前記固定値設定部１４において、この補正係数（０．９６４）を用いて前記第二制御値（４９７．５）が補正され、４５℃を維持するために要する第四制御値（４７９．６４）が計算される。
　その後、前記固定値設定部１４において、第一制御値（９４０）と第四制御値（４７９．６４）に基づいて、これらの制御値の平均値（７０９．８２）が固定値Ｏとして決定される。
　図８～１１を用いて説明した固定値Ｏの決定方法は一例に過ぎず、固定値Ｏとしては、目標温度ＴＧＴ到達時の積分値を反転させる値であれば、特に限定されない。
　前記固定値Ｏが変化開始温度ＴＭＰに応じた出力値と同じであれば、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと目標値を変更する際、変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった正の積分値を消去していない状態と同じになる。その結果、アンダーシュート又はオーバーシュートの発生を回避することができない。このため、積分値の符号を反転させる値のなかでも、固定値Ｏとしては、変化開始温度ＴＭＰに応じた出力値と目標温度ＴＧＴを維持するために必要とされる出力値との中間値、あるいは、平均値を用いることが好ましい。
　尚、前述の如く、本技術に係る温度処理部１において、固定値設定部１４は必須な構成ではなく、例えば、前記加算部１２に対してＲＯＭ等を内蔵させ、当該加算部１２にて固定値Ｏの算出が行われる構成としても差し支えない。
　以上のように構成された本技術に係る温度処理部１によれば、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値に対して積分値の符号を反転させる固定値Ｏが加算される構成となっている。このため、例えば、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと温度を降温させる場合、目標温度ＴＧＴに到達するまでは、負を示す差分が帰還されることとなり、温度の降温が行われるものの、目標温度ＴＧＴに到達した際、積分値は負の値をとるが、制御値は正の値をとる。
　従って、目標温度ＴＧＴに到達した際、アンダーシュートの発生を回避することができる。
　逆に、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと温度を昇温させる場合には、目標温度ＴＧＴに到達するまでは、正を示す差分が帰還されることとなり、温度の昇温が行われるものの、目標温度ＴＧＴに到達した際、積分値は正の値をとるが、制御値は負の値をとる。
　従って、目標温度ＴＧＴに到達した際、オーバーシュートの発生を回避することもできる。
　　２．核酸増幅反応装置
　本技術は、前記温度処理部１を備えた核酸増幅反応装置をも提供する。
　図１２は、本技術に係る核酸増幅反応装置１００を模式的に表した概念図である。この核酸増幅反応装置１００は、少なくとも、本技術に係る温度処理部１を備えていればよく、必要に応じて、通常核酸増幅反応装置の用いられる、反応部１０１と、前記反応部１０１を加熱する加熱冷却部１０２と、光源１０３と、前記反応部１０１に励起光を導く導光板１０４と、蛍光を検出する蛍光検出部１０５と、特定の波長光のみを透過するフィルター膜１０６と、前記温度処理部１に対して温度制御情報を出力する処理部（図示外）と、を備えていてもよい。各構成について、以下に説明する。尚、前記処理部が行う動作及びその構成は前述した処理部２と同一であるため、ここではその説明を割愛する。
　　（１）温度処理部
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００が備える温度処理部１は、前記加熱冷却部１０２に対して温度制御のための制御値を出力する構成である。当該温度処理部１は、前述した本技術に係る温度処理部１と同一の構成であって行う動作も同一であるため、ここではその説明は割愛する。
　　（２）反応部
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００は、目標ＤＮＡを反応させるための反応部１０１を備えている。この反応部１０１は、例えば、複数のウェル１０１ａを備え、各ウェル１０１ａ内で所定の反応を行なう。前記反応部１０１の構成、特にウェル１０１ａの構成については特に限定されず、適宜好適な形状や容量とすることができる。
　前記ウェル１０１ａの容量については特に限定されないが、好適には、マイクロ空間とすることが望ましく、具体的には１μＬ以下の容量とすることが望ましい。このようなマイクロ空間とすることで、ウェル１０１ａに必要な反応溶液の液量が少量ですむため、温度制御等を高精度で行なうことができ、かつ反応時間も短縮することができる。
　前記反応部１０１の材料は、特に限定されず、測定目的や加工容易性等を考慮して適宜選択できる。例えば、低蛍光発光プラスチックやガラス等を反応部１０１の材料として用いることができる。
　また、前記反応部１０１は、加熱冷却部１０２や蛍光検出部１０５やフィルター膜１０６と脱着可能としてもよい。あるいは、図示はしないが、反応部１０１と加熱冷却部１０２とを一体構造とし、これを脱着可能としてもよい。
　　（３）加熱冷却部
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００は、前記反応部１０１内のウェル１０１ａを加熱冷却する加熱冷却部１０２を備えていてもよい。この加熱冷却部１０２には、前記温度処理部１から出力された制御値が入力され、当該加熱冷却部１０２ではその制御値に応じて各ウェル１０１ａ内の反応溶液の温度を所定の温度に降温又は昇温させる。この加熱冷却部１０２の構造等については特に限定されないが、ペルチェ素子や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）により形成されたヒーターなどが挙げられる。あるいは、前記加熱冷却部１０２は、発熱抵抗体で形成され、薄膜トランジスタによりなるヒーターとしてもよい。前記発熱抵抗体として、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、炭化珪素、モリブデンシリサイド、ニッケル－クロム合金、鉄－クロム－アルミニウム合金等を用いることができる。前記薄膜トランジスタの種類については、特に限定されず、例えば、ポリ珪素や、α－珪素等のタイプを適宜使用できる。
　　（４）光源
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、前記反応部１０１内のウェル１０１ａに特定波長の励起光を照射可能な光学手段として、光源１０３や、励起光を各ウェル１０１ａに導入するための導光板１０４を備えることが好ましい。
　前記光源１０３は、特定波長の光を発光するものであればよく、その種類は特に限定されないが、好適には、白色もしくは単色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが望ましい。発光ダイオードを用いることで、不要な紫外線や赤外線を含まない光を簡便に得ることができる。
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、前記光源１０３の設置場所や光源数については特に限定されない。前記反応部１０１内の複数の各ウェル１０１ａに対して光源１０３を複数設け、各光源１０３が対応するそれぞれのウェル１０１ａに向かって励起光Ｌ１を直接照射する構造としてもよい。この場合、例えば、各ウェル１０１ａを光源１０３で直接照射できるため、励起光量をより多くとることや励起光量を個別に制御してすべてのウェルに均一な励起照射を行うことができる。
　　（５）導光板
　前記導光板１０４は、光源１０３から発せられる励起光Ｌ１を反応部１０１内の各ウェル１０１ａに導くためのものである。前記導光板１０４は励起光Ｌ１が導入される構造となっており、各ウェル１０１ａ内の反応溶液中の蛍光物質を均一な光量で励起させることができる。この導光板１０４の構成は特に限定されず、公知の導光板を適宜用いることができる。
　　（６）蛍光検出部
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、蛍光検出部１０５を備えていてもよい。この蛍光検出部１０５は、ウェル１０１ａに照射された励起光Ｌ１に応答して、インターカレートしたプローブ中の蛍光色素が励起することで発せられる蛍光Ｌ２を検出・測定する。本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、前記蛍光検出部１０５の構成については限定されず、例えば、フォトダイオードを用いることができる。
　　（７）フィルター膜
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００では前記反応部１０１のウェル１０１ａとこれに対応する蛍光検出部１０５との間に、前記蛍光Ｌ２の波長光のみを透過するフィルター膜１０６を設けることが望ましい。所定の波長光のみを透過するフィルター膜１０６を、ウェル１０１ａと蛍光検出部１０５との間に設けることで、検出した蛍光Ｌ２を効率よく取り出すことができるため、より高精度の分析を行なうことができる。このフィルター膜１０６としては、例えば偏光フィルター等を用いることができる。
　本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、通常用いられているＰＣＲ法を行なうことができる。具体的には、（１）増幅させたい目標ＤＮＡ、（２）目標ＤＮＡと特異的に結合する少なくとも２種のオリゴヌクレオチドプライマ－、（３）緩衝液、（４）酵素、（５）ｄＡＴＰ，ｄＣＴＰ，ｄＧＴＰ，ｄＴＴＰのようなデオキシリボヌクレオチド三リン酸、等を用い、「熱変性→アニーリング（プライマーのハイブリダイゼーション）→伸長反応」の温度サイクルを繰り返すことで、前記目標ＤＮＡを所望する量まで増幅させること等ができる。
　以上のような本技術に係る核酸増幅反応装置１００では、目標ＤＮＡを熱変性させるため、各ウェル１０１ａ内の反応溶液の温度が９４℃に加熱されている場合、その後一本鎖ＤＮＡとプライマーをアニーリングさせるため、各ウェル１０１ａ内の反応溶液の温度を約５５℃に降温させる必要がある。
　かかる場合、前記温度処理部１では、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値に対して所定の固定値Ｏが加算される構成となっており、この加算結果が前記加熱冷却部１０２に出力され、当該加熱冷却部１０２の温度調整が制御される。
　このため、前記反応溶液の温度が約５５℃に到達した際には、積分値は負の値をとることとなるが、温度処理部１から出力される制御値は正の値をとる。
　このため、反応溶液の温度が約５５℃に到達した際、アンダーシュートの発生を回避することができる。
　すなわち、アニーリングを目的として反応溶液の温度を降温させた際、当該反応溶液の温度が６０℃よりも下回ることを回避することができ、その後のハンチングの発生を抑制することができる。
　その結果、本技術に係る核酸増幅反応装置１００によれば、「熱変性→アニーリング（プライマーのハイブリダイゼーション）→伸長反応」の温度サイクルにおいて、反応効率を向上させることができ、もって、目的核酸量を高精度で解析することができ、更には目標ＤＮＡの増幅率を高精度で制御できる。
　　３．温度処理方法
　本技術は、温度処理方法をも提供する。当該温度処理方法は、少なくとも、ＰＩＤ制御工程と、加算工程と、温度制御工程と、を含む。また、必要に応じて、固定値算出工程、ＰＩＤ係数決定工程、消去処理工程、目標温度設定工程、加熱冷却工程を含んでいてもよい。各工程について、以下に説明する。
　　（１）目標温度設定工程
　本技術に係る温度処理方法では先ず、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと温度を変更する毎に、目標温度ＴＧＴを設定する工程を行う。この目標温度ＴＧＴの設定工程では、前記処理部２に対して前記記憶部４から設定温度の時間変化に関する情報が送られ、当該情報に従い前記処理部２が目標温度ＴＧＴの設定を行う。
　　（２）消去処理工程
　温度変化を体現する従来の方法では、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへと昇温又は降温させる際、温度制御における積分値は正又は負の値をとるため、目標温度ＴＧＴ到達時、アンダーシュート又はオーバーシュートが発生し得る。
　このため、本技術に係る温度処理方法では、目標温度ＴＧＴが設定された時点で、その変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった積分値を消去する消去処理工程を備えていることが好ましい。当該温度処理方法では、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定された時点で、前記消去処理部１６が変化開始温度ＴＭＰを維持するために必要であった積分値を消去する。
　　（３）ＰＩＤ係数決定工程
　本技術に係る温度処理方法では、ＰＩＤ制御を行うため、比例帯、積分時間、微分時間が適当でないと制御が不安定となり、ハンチングの発生を誘発し得る。
　このため、本技術に係る温度処理方法では、前記ＰＩＤ制御工程の前に、前記ＰＩＤ制御工程における比例要素の係数ＫＰ、積分要素の係数ＫＩ、微分要素の係数ＫＤを算出するＰＩＤ係数決定工程を含んでいてもよい。
　本技術に係る温度処理方法では、前記温度処理部１に対して目標温度ＴＧＴが入力された時点で、必要に応じて前記ＰＩＤ係数決定部１５が作動し、当該ＰＩＤ係数決定部１５が比例要素の係数ＫＰ、積分要素の係数ＫＩ、微分要素の係数ＫＤを決定する。
　　（４）固定値算出工程
　本技術に係る温度処理方法では、必要に応じて、目標温度ＴＧＴに到達した際、積分値の符号を反転させるための固定値Ｏを算出する固定値算出工程を含んでいてもよい。
　本技術に係る温度処理方法では、前記ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値が目標温度ＴＧＴに応じた出力値と合致していない場合、前記処理部２から前記固定値設定部１４へと固定値Ｏの算出要求がなされ、当該固定値設定部１４は処理部２の要求に応じて作動し、例えば図８に示されるようなテーブルに基づいて目標温度ＴＧＴへの温度制御に必要な固定値Ｏを算出する。
　　（５）ＰＩＤ制御工程
　本技術に係る温度処理方法では、変化開始温度ＴＭＰに応じた出力値と目標温度ＴＧＴに応じた出力値との間に偏差が生じている場合、その偏差を是正するため、目標温度ＴＧＴに応じた出力値をＰＩＤ制御に供するＰＩＤ制御工程を備える。本技術に係る温度処理方法では、前記処理部２において目標温度ＴＧＴが設定されると、当該目標温度ＴＧＴが出力されることをきっかけに、前記ＰＩＤ制御部１１が当該目標温度ＴＧＴに対してＰＩＤ制御を行うことで、ＰＩＤ制御工程が体現される。
　　（６）加算工程
　本技術に係る温度処理方法では、温度制御時におけるアンダーシュート又はオーバーシュートの発生を回避するため、前記ＰＩＤ制御工程により出力されたＰＩＤ出力値に対して所定の固定値Ｏを加算する加算工程を含む。
　本技術に係る温度処理方法では、前記加算部１２が、ＰＩＤ制御部１１から出力されたＰＩＤ出力値と目標温度ＴＧＴに応じた出力値との間に偏差があると判断し、前記ＰＩＤ出力値に対して目標温度ＴＧＴへの温度制御に必要な固定値Ｏを加算する。
　　（７）温度制御工程
　本技術に係る温度処理方法では、前記加算工程による加算結果に基づいて、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を制御する温度制御工程を含む。
　本技術に係る温度処理方法では、前記温度制御部１３が前記加算部１２から出力された加算結果に応じて、変化開始温度ＴＭＰから目標温度ＴＧＴへの温度変化を制御するための制御値を演算し、その制御値を前記加熱冷却部３へと出力する。
　　（８）加熱冷却工程
　本技術に係る温度処理方法は、前記温度制御工程に応じて、温度制御対象の温度を調整するための加熱冷却工程を含んでいてもよい。この工程は、前記加熱冷却部３が前記温度処理部１から出力された制御値に基づいて温度制御対象の温度を変化させることにより体現され、温度制御対象の温度が所定の温度よりも低い場合には、温度制御工程の結果に応じて温度制御対象の温度を昇温させ、温度制御対象の温度が所定の温度よりも高い場合には、温度制御工程の結果に応じて温度制御対象の温度を降温させる。
　本技術に係る温度処理方法では、前記温度制御工程により出力される制御値が目標温度ＴＧＴに応じた出力値と合致していない場合には、前記制御値と出力値とが合致するまで、前記ＰＩＤ制御工程、加算工程、温度制御工程が繰り返しなされるようになっている。
　また、本技術に係る温度処理方法は、温度制御対象の昇温及び降温を繰り返し行う際にも適用することができ、前記目標値変更要求工程から前記加熱冷却工程までの一連の流れは温度サイクルにおける温度変化毎に行われる。
　本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
　ＰＩＤ制御部と、
　前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部と、
　前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部と、
を有する温度処理装置。
（２）
　更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値設定部を有する、（１）に記載の温度処理装置。
（３）
　前記固定値は、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値である、（１）又は（２）に記載の温度処理装置。
（４）
　前記固定値設定部は、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出する、（１）から（３）のいずれか一つに記載の温度処理装置。
（５）
　前記固定値設定部は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、第四制御値を算出し、
　前記第一制御値と第四制御値に基づいて前記固定値を算出する、（４）に記載の温度処理装置。
（６）
　更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいてＰＩＤ係数を算出するＰＩＤ係数決定部を備え、
　前記固定値設定部は、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出する、（１）から（５）のいずれか一つに記載の温度処理装置。
（７）
　更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理部を備える、請求項６記載の温度処理装置。
（８）
　ＰＩＤ制御部、前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部、及び前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部、を有する温度処理装置を備える、核酸増幅反応装置。
（９）
　入力値をＰＩＤ制御に供するＰＩＤ制御工程と、
　前記ＰＩＤ制御工程により出力された出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算工程と、
　前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御工程と、
を有する温度処理方法。
（１０）
　更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値算出工程を含む、（９）に記載の温度処理方法。
（１１）
　前記固定値算出工程では、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値として前記固定値を算出する、（９）又は（１０）に記載の温度処理方法。
（１２）
　前記固定値算出工程では、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて予め定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出する、（９）から（１１）のいずれか一つに記載の温度処理方法。
（１３）
　前記固定値算出工程は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、更新後の第二制御値を算出する更新工程を含み、前記第一制御値と更新後の第二制御値に基づいて前記固定値を算出する、（１２）に記載の温度処理方法。
（１４）
　更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいて前記ＰＩＤ制御部におけるＰＩＤ係数を算出するＰＩＤ係数決定工程を備え、
　前記固定値算出工程では、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出する、（９）～（１３）のいずれか一つに記載の温度処理方法。
（１５）
　更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理工程を備える、（９）～（１４）のいずれか一つに記載の温度処理方法。
　以下、実施例に基づいて本技術を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本技術の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
　＜実施例１＞
　本技術に係る核酸増幅反応装置を製造し、ＰＣＲ法における温度制御を行った。すなわち、本技術に係る核酸増幅反応装置を用いて、ＰＣＲ法において、目標ＤＮＡの二本鎖を一本鎖とする時の反応溶液の温度９４℃からアニーリングを行う際の反応溶液の温度約５５℃とする際の温度制御を行った。
　温度制御の結果を図１３に示す。図１３に示されたグラフのうち、縦軸は温度を、横軸は時間を示す。そして図１３に示すように、本技術に係る核酸増幅反応装置によれば、９４℃から５５℃へと温度を降温させる際、目標温度ＴＧＴである５５℃に到達した際にアンダーシュートが発生しないことが確認された。その結果、反応溶液を５５℃にて安定させる際、ハンチングを可及的に小さくすることができることが確認された。
Ｉ　温度処理装置
１　温度処理部
２　処理部
３　加熱冷却部
１１　ＰＩＤ制御部
１２　加算部
１３　温度制御部
１４　固定値設定部
１５　ＰＩＤ係数決定部
１６　消去処理部
１７　目標値設定部
１１１　入力部
１１２　Ｐ制御部
１１３　Ｉ制御部
１１４　Ｄ制御部

Claims (15)

  1. 　ＰＩＤ制御部と、
    　前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部と、
    　前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部と、
    を有する温度処理装置。
  2. 　更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値設定部を有する、請求項１に記載の温度処理装置。
  3. 　前記固定値は、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値である、請求項２に記載の温度処理装置。
  4. 　前記固定値設定部は、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出する、請求項３に記載の温度処理装置。
  5. 　前記固定値設定部は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、第四制御値を算出し、
    　前記第一制御値と第四制御値に基づいて前記固定値を算出する、請求項４に記載の温度処理装置。
  6. 　更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいてＰＩＤ係数を算出するＰＩＤ係数決定部を備え、
    　前記固定値設定部は、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出する、請求項５記載の温度処理装置。
  7. 　更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理部を備える、請求項６記載の温度処理装置。
  8. 　ＰＩＤ制御部、前記ＰＩＤ制御部から出力される出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算部、及び前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御部、を有する温度処理装置を備える、核酸増幅反応装置。
  9. 　入力値をＰＩＤ制御に供するＰＩＤ制御工程と、
    　前記ＰＩＤ制御工程により出力された出力値に対して、変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との間に設定される固定値を加算する加算工程と、
    　前記出力値と固定値との加算結果を用いて、変化開始温度から目標温度への温度変化を制御する温度制御工程と、
    を有する温度処理方法。
  10. 　更に、前記出力値と目標温度に応じた出力値との差分に基づいて、前記固定値を算出する固定値算出工程を含む、請求項９に記載の温度処理方法。
  11. 　前記固定値算出工程では、前記変化開始温度に応じた出力値と目標温度に応じた出力値との中間値として前記固定値を算出する、請求項１０に記載の温度処理方法。
  12. 　前記固定値算出工程では、予め定められた第一制御値と次回の目標温度に応じた出力値に基づいて予め定められる第二制御値とに基づいて、前記固定値を算出する、請求項１１に記載の温度処理方法。
  13. 　前記固定値算出工程は、前記第一制御値と今回の目標温度に応じた出力値に基づいて算出された第三制御値とを用いて前記第二制御値を更新することにより、更新後の第二制御値を算出する更新工程を含み、前記第一制御値と更新後の第二制御値に基づいて前記固定値を算出する、請求項１２に記載の温度処理方法。
  14. 　更に、前記ＰＩＤ制御部に入力される入力値に基づいて前記ＰＩＤ制御部におけるＰＩＤ係数を決定するＰＩＤ係数決定工程を備え、
    　前記固定値算出工程では、前記ＰＩＤ係数を用いて前記固定値を算出する、請求項１３記載の温度処理方法。
  15. 　更に、前記ＰＩＤ制御部から出力される積分値を削除する消去処理工程を備える、請求項１４記載の温度処理方法。
PCT/JP2016/070812 2015-09-28 2016-07-14 温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法 WO2017056641A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017542954A JPWO2017056641A1 (ja) 2015-09-28 2016-07-14 温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法
US15/759,732 US20180257078A1 (en) 2015-09-28 2016-07-14 Temperature processing device, nucleic acid amplification reaction device, and temperature processing method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015190351 2015-09-28
JP2015-190351 2015-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017056641A1 true WO2017056641A1 (ja) 2017-04-06

Family

ID=58424087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/070812 WO2017056641A1 (ja) 2015-09-28 2016-07-14 温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180257078A1 (ja)
JP (1) JPWO2017056641A1 (ja)
WO (1) WO2017056641A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112083742A (zh) * 2020-08-31 2020-12-15 北京京仪自动化装备技术有限公司 一种温度控制装置、集成电路制造设备及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010020705A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Sinfonia Technology Co Ltd 制御装置
JP2010257436A (ja) * 2009-03-30 2010-11-11 Chino Corp 物理量制御装置、物理量制御方法及び物理量制御プログラム
JP2012118055A (ja) * 2010-11-12 2012-06-21 Sony Corp 反応処理装置及び反応処理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8322918B2 (en) * 2008-08-01 2012-12-04 Eppendorf Ag Tempering apparatus with testing device and method for testing a tempering apparatus
US9533308B2 (en) * 2012-02-10 2017-01-03 California Institute Of Technology PC board-based polymerase chain reaction systems, methods and materials

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010020705A (ja) * 2008-07-14 2010-01-28 Sinfonia Technology Co Ltd 制御装置
JP2010257436A (ja) * 2009-03-30 2010-11-11 Chino Corp 物理量制御装置、物理量制御方法及び物理量制御プログラム
JP2012118055A (ja) * 2010-11-12 2012-06-21 Sony Corp 反応処理装置及び反応処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112083742A (zh) * 2020-08-31 2020-12-15 北京京仪自动化装备技术有限公司 一种温度控制装置、集成电路制造设备及方法
CN112083742B (zh) * 2020-08-31 2021-10-26 北京京仪自动化装备技术股份有限公司 一种温度控制装置、集成电路制造设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180257078A1 (en) 2018-09-13
JPWO2017056641A1 (ja) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10493419B2 (en) Adaptive thermal block temperature control method and system
JP2020115878A (ja) エクストリームｐｃｒ
RU2487944C2 (ru) Устройство и способ управления температурой реакционной смеси
JP4458133B2 (ja) 核酸増幅装置
JP5205802B2 (ja) リアルタイムｐｃｒ装置
JP5232145B2 (ja) リアルタイムｐｃｒ向けのシステムおよび方法
WO2017056641A1 (ja) 温度処理装置、核酸増幅反応装置及び温度処理方法
EP2017927A3 (en) Method of controlling semiconductor laser
JP2009520258A (ja) アクティブ・マトリックス温度制御アレイ
CN114355998A (zh) 半导体热处理设备的补偿参数获取方法和设备
JP4756880B2 (ja) Ｐｃｒ反応液の温度制御装置
US20210148630A1 (en) Temperature control system
US20150168234A1 (en) Microfluidic device and measured-temperature correcting method for the microfluidic device
CN101794348B (zh) 引物评估方法、引物评估程序和实时聚合酶链式反应装置
JP2011216707A (ja) 光源駆動装置およびファイバレーザー装置
WO2016129187A1 (ja) 生体物質反応用サーマルサイクラー、生体物質分析装置、生体物質反応における温度変化率の制御システム、生体物質反応における温度変化率の制御方法、生体物質分析方法及び生体物質反応における温度制御プログラム
US8055450B2 (en) Method and apparatus for temperature control
JP4745771B2 (ja) 被加熱体の温度制御方法
US20180328631A1 (en) Thermal control apparatus using thermal model and temperature-inference mechanism
TWI620814B (zh) 熱控裝置及其熱控方法
JP2000294473A (ja) 熱処理装置
CN114647186B (zh) 用于pcr检测仪快速恒温的控制方法、控制装置、pcr检测仪
JP7302553B2 (ja) 加熱炉の炉温制御方法、鋼材の製造方法および加熱設備
CN114815921B (zh) 荧光原位杂交处理仪温控方法、装置、设备及存储介质
JP5071057B2 (ja) Ｐｉｄ制御支援装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16850818

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017542954

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15759732

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16850818

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1