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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023124256
(43)【公開日】2023-09-06
(54)【発明の名称】温度制御システム、観察システムおよび制御方法
(51)【国際特許分類】
G02B 21/30 20060101AFI20230830BHJP
C12Q 1/686 20180101ALI20230830BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230830BHJP
C12M 1/34 20060101ALI20230830BHJP
G01N 1/28 20060101ALI20230830BHJP
G01N 1/44 20060101ALI20230830BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20230830BHJP
G02B 21/28 20060101ALN20230830BHJP
【ＦＩ】
G02B21/30
C12Q1/686 Z
C12M1/00 A
C12M1/34 Z
G01N1/28 J
G01N1/28 F
G01N1/28 W
G01N1/44
G01N21/64 E
G02B21/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022027911
(22)【出願日】2022-02-25
(71)【出願人】
【識別番号】504145364
【氏名又は名称】国立大学法人群馬大学
(71)【出願人】
【識別番号】000101617
【氏名又は名称】アマノ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】桂 進司
(72)【発明者】
【氏名】大重 真彦
(72)【発明者】
【氏名】勝島 慎二郎
(72)【発明者】
【氏名】北林 功一
(72)【発明者】
【氏名】能登 健介
(72)【発明者】
【氏名】福田 恭平
(72)【発明者】
【氏名】水野 彰
【テーマコード（参考）】
2G043
2G052
2H052
4B029
4B063
【Ｆターム（参考）】
2G043AA03
2G043BA16
2G043CA04
2G043DA06
2G043DA08
2G043EA01
2G043FA02
2G043HA01
2G043HA02
2G043HA09
2G043JA03
2G043KA02
2G043LA03
2G043MA03
2G052AA28
2G052AB16
2G052DA33
2G052EB11
2G052GA28
2G052GA29
2G052GA32
2G052HA17
2G052HC04
2G052HC17
2G052HC22
2G052HC42
2G052JA08
2G052JA27
2H052AA09
2H052AD23
2H052AD24
2H052AF14
4B029AA07
4B029AA23
4B029BB20
4B029CC01
4B029FA12
4B029FA15
4B063QA01
4B063QA18
4B063QQ42
4B063QR08
4B063QR32
4B063QR56
4B063QR62
4B063QS25
4B063QS34
4B063QS39
4B063QX02
(57)【要約】
【課題】顕微鏡等を含む観察システムにおいて、精度を高めた温度制御を可能にする。
【解決手段】温度制御システムは、透明導電基材と、透明導電基材に通電するための一対の電極と、一対の電極に電力を供給する第１の電源と、一対の電極を含む透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】温度制御システムは、透明導電基材と、透明導電基材に通電するための一対の電極と、一対の電極に電力を供給する第１の電源と、一対の電極を含む透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明導電基材と、
前記透明導電基材に通電するための一対の電極と、
前記一対の電極に電力を供給する第１の電源と、
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を備える温度制御システム。
前記透明導電基材に通電するための一対の電極と、
前記一対の電極に電力を供給する第１の電源と、
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を備える温度制御システム。
【請求項2】
前記第１の電源は第１のダイオードを介して前記測定回路に接続された前記一対の電極に電力を供給し、
前記測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のダイオードを介して電力を供給される請求項１に記載の温度制御システム。
前記測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のダイオードを介して電力を供給される請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項3】
前記第１の電源は第１のスイッチング素子を介して前記測定回路に接続された前記一対の電極に電力を供給し、
前記測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のスイッチング素子を介して電力を供給される請求項１に記載の温度制御システム。
前記測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のスイッチング素子を介して電力を供給される請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項4】
前記測定回路内における一対の端子間の電圧から前記透明導電基材の温度を検出する検出部をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度制御システム。
【請求項5】
前記測定回路は、ブリッジ回路を有し、前記一対の電極を含む前記透明導電基材は前記ブリッジ回路の可変抵抗辺に対応する測定辺となっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度制御システム。
【請求項6】
前記測定回路は、ブリッジ回路を有し、
前記一対の端子間の電圧は、前記ブリッジ回路が平衡状態において電位差がゼロとなる一対の検出端子間における非平衡状態での電位差である請求項４に記載の温度制御システム。
前記一対の端子間の電圧は、前記ブリッジ回路が平衡状態において電位差がゼロとなる一対の検出端子間における非平衡状態での電位差である請求項４に記載の温度制御システム。
【請求項7】
前記測定回路によって測定される前記透明導電基材の温度が目標温度となるように前記第１の電源から供給される電力を制御する制御部をさらに備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度制御システム。
【請求項8】
前記透明導電基材は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、炭素系水酸化マグネシウム、インジウム酸化亜鉛、ガリウム酸化亜鉛、インジウムガリウム酸化亜鉛、アルミニウム酸化亜鉛、酸化第２スズのいずれか１の材料で製膜される透明導電基材である、請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項9】
前記透明導電基材に冷却面を接触させたペルチェ素子をさらに備える請求項１乃至８のいずれか１項に記載の温度制御システム。
【請求項10】
試料を挟み込む一対の透明基材と、
前記一対の透明基材の一方の面に設けられた測温抵抗体と、
前記測温抵抗体に電力を供給する第１の電源と、
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定する測定回路と、を備える温度制御システム。
前記一対の透明基材の一方の面に設けられた測温抵抗体と、
前記測温抵抗体に電力を供給する第１の電源と、
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定する測定回路と、を備える温度制御システム。
【請求項11】
前記一対の透明基材の少なくとも一方または前記測温抵抗体に冷却面を接触させたペルチェ素子をさらに備える請求項１０に記載の温度制御システム。
【請求項12】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の温度制御システムと、
前記温度制御システムにより温度制御された試料を観察する顕微鏡と、を備える観察システム。
前記温度制御システムにより温度制御された試料を観察する顕微鏡と、を備える観察システム。
【請求項13】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の温度制御システムと、
前記温度制御システムにより温度制御された試料の蛍光を検出する蛍光検出器と、
を備える観察システム。
前記温度制御システムにより温度制御された試料の蛍光を検出する蛍光検出器と、
を備える観察システム。
【請求項14】
試料を付着させた透明導電基材に通電するための一対の電極に電力を供給することと、
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定することと、
前記測定された温度が目標値に近づくように前記電力を制御することと、を実行する制御方法。
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定することと、
前記測定された温度が目標値に近づくように前記電力を制御することと、を実行する制御方法。
【請求項15】
試料を挟み込む一対の透明基材の一方の面に設けられた測温抵抗体に電力を供給することと、
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定することと、
前記測定された温度が目標値に近づくように前記電力を制御することと、を実行する制御方法。
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定することと、
前記測定された温度が目標値に近づくように前記電力を制御することと、を実行する制御方法。
【請求項16】
前記試料に蛍光を生じさせ、前記試料に対する観察を可能にする工程
をさらに実行する請求項１４または１５に記載の制御方法。
をさらに実行する請求項１４または１５に記載の制御方法。
【請求項17】
透明電極表面に有機シランによる疎水性処理をほどこす工程をさらに実行する請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項18】
前記試料は蛍光染色したＤＮＡ分子であり、前記ＤＮＡ分子の蛍光像を取得し、取得される蛍光像に基づきＤＮＡ分子の増加を判定可能とする請求項１６に記載の制御方法。
【請求項19】
一分子観察用のエバネッセント光を励起光として前記試料に蛍光を生じさせる請求項１６に記載の制御方法。
【請求項20】
前記透明導電基材の表面をアミノシラン化処理する工程をさらに実行する請求項１４に記載の制御方法。
【請求項21】
前記試料を挟み込む一対の透明基材の表面をアミノシラン化処理する工程をさらに実行する請求項１５に記載の制御方法。
【請求項22】
透明導電基材と、
前記透明導電基材に通電するための一対の電極と、
前記一対の電極に電力を供給する第１の電源と、
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定する測定回路との組合せを複数に備え、
前記組合せ毎に前記透明導電基材の温度を測定する、温度制御システム。
前記透明導電基材に通電するための一対の電極と、
前記一対の電極に電力を供給する第１の電源と、
前記一対の電極を含む前記透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から前記透明導電基材の温度を測定する測定回路との組合せを複数に備え、
前記組合せ毎に前記透明導電基材の温度を測定する、温度制御システム。
【請求項23】
試料を挟み込む一対の透明基材と、
前記一対の透明基材の一方の面に設けられた測温抵抗体と、
前記測温抵抗体に電力を供給する第１の電源と、
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定する測定回路
との組合せを複数に備え、
前記組合せ毎に前記測温抵抗体の温度を測定する、温度制御システム。
前記一対の透明基材の一方の面に設けられた測温抵抗体と、
前記測温抵抗体に電力を供給する第１の電源と、
前記測温抵抗体から検出される電気信号から前記測温抵抗体の温度を測定する測定回路
との組合せを複数に備え、
前記組合せ毎に前記測温抵抗体の温度を測定する、温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顕微鏡視野内における局所領域の温度を制御可能な温度制御システム、観察システムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、生化学等の分野では、ステージに載置された観察対象の生化学反応を顕微鏡の視野内で観察することが行われている。生化学反応を観察する際には、例えば、温度、濃度、圧力、光、触媒、酵素、表面積等を生化学反応に寄与する因子として様々な対象の観察または測定が行われ、定性的・定量的な分析が行われる。顕微鏡視野内で様々な生化学反応を観測することにより、幅広い分析技術に応用することが可能である。
【0003】
なお、本明細書で説明する技術に関連する技術が記載されている先行技術文献としては、以下の文献が存在している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】高木，”透明導電膜の現状と今後の課題”，一般社団法人 日本真空学会，ジャーナル真空，2007，第50巻，第2号，p.105-110
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
生化学反応の制御を目的として顕微鏡視野内での温度制御が行われる場合には、例えば、透明なガラス基板に特殊導電膜を蒸着させたヒータを用いて、ステージ全体を設定温度に昇温させながら反応温度等が測定される。しかしながら、温度を測定する温度センサは観察対象が存在する位置とは異なる離れた位置にある場合がある。さらに、光照射による観察対象の温度上昇変化は透明ヒータの温度センサでは計測できないため、温度センサによって測定された測定温度が視野域に存在する観察部分の真の反応温度であることの保証が十分ではなかった。その結果、温度制御の精度が必ずしも十分ではなかった。
【0006】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、精度を高めた温度制御を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の一形態は、以下の構成を採用した。すなわち、一実施形態に係る温度制御システムは、透明導電基材と、透明導電基材に通電するための一対の電極と、一対の電極に電力を供給する第１の電源と、一対の電極を含む透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を備えるようにした。
ここで、第１の電源の一例として、本実施形態に係る温度制御システム１の加熱部３０が有する電源Ｖ２が相当する。また、測定回路の一例として本実施形態に係る温度制御システム１の測定部２０および制御部４０が相当する。これにより、顕微鏡等を用いた観察システムにおいて、ステージに載置され、顕微鏡視野内の局所領域における温度を精度よく制御する温度制御システムが提供できる。
ここで、第１の電源の一例として、本実施形態に係る温度制御システム１の加熱部３０が有する電源Ｖ２が相当する。また、測定回路の一例として本実施形態に係る温度制御システム１の測定部２０および制御部４０が相当する。これにより、顕微鏡等を用いた観察システムにおいて、ステージに載置され、顕微鏡視野内の局所領域における温度を精度よく制御する温度制御システムが提供できる。
【0008】
ここで、第１の電源は第１のダイオードを介して測定回路に接続された一対の電極に電力を供給し、測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のダイオードを介して電力を供給されるように構成してもよい。
これにより、温度制御システムにおいては、第１のダイオードおよび第２のダイオードの整流作用により、透明導電基材に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力とが干渉することはない。
これにより、温度制御システムにおいては、第１のダイオードおよび第２のダイオードの整流作用により、透明導電基材に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力とが干渉することはない。
【0009】
また、第１の電源は第１のスイッチング素子を介して測定回路に接続された一対の電極に電力を供給し、測定回路は、第１の電源よりも電圧の低い第２の電源から第２のスイッチング素子を介して電力を供給されるように構成してもよい。このような形態であっても、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子により、透明導電基材の一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉が抑制される。
【0010】
さらに、測定回路内における一対の端子間の電圧から透明導電基材の温度を検出する検出部をさらに備えるようにしてもよい。測定回路は、ブリッジ回路を有し、一対の電極を含む透明導電基材はブリッジ回路の可変抵抗辺に対応する測定辺となっているように構成してもよい。一対の端子間の電圧は、ブリッジ回路が平衡状態において電位差がゼロとなる一対の検出端子間における非平衡状態での電位差であるようにしてもよい。さらに、測定回路によって測定される透明導電基材の温度が目標温度となるように第１の電源から供給される電力を制御する制御部を備えるようにしてもよい。
【0011】
透明導電基材は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、炭素系水酸化マグネシウム、インジウム酸化亜鉛、ガリウム酸化亜鉛、インジウムガリウム酸化亜鉛、アルミニウム酸化亜鉛、酸化第２スズのいずれか１の材料で製膜される透明導電基材で構成されるようにしてもよい。
【0012】
また、一実施形態に係る観察システムは、透明導電基材と、透明導電基材に通電するための一対の電極と、一対の電極に電力を供給する第１の電源と、一対の電極を含む透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から透明導電基材の温度を測定する測定回路と、を有する温度制御システムと、温度制御システムにより温度制御された試料を観察する顕微鏡と、を備える。また、一実施形態に係る温度制御方法は、制御部が、透明導電基材に通電するための一対の電極に電力を供給することと、一対の電極を含む透明導電基材を抵抗素子として検出される電気信号から透明導電基材の温度を測定することと、測定された温度が目標値に近づくように電力を制御することと、を実行する温度制御方法である。このような形態であっても、顕微鏡等を用いた観察システムにおいて、ステージに載置され、顕微鏡視野内の局所領域における温度を精度よく制御することが可能になる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、精度を高めた温度制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係る温度制御システムの構成の一例を示す図である。
【図2】実施形態に係る透明導電基材の特性の一例を示す図である。
【図3】透明導電基材の温度による抵抗値の変化を計測するための実験回路の一例を示す図である。
【図4】温度特性の測定の結果の一例を示すグラフである。
【図5】実施形態の温度制御システムによる温度制御の結果の一例を示すグラフである。
【図6】変形例に係る温度制御システムの構成の一例を示す図である。
【図7】ＰＣＲ溶液組成の詳細を示すテーブルである。
【図8】観察システムを用いたＰＣＲ観察を説明する図である。
【図9】ＰＣＲサイクルにおける透明導電基材の温度の遷移を示すグラフの一例である。
【図10】ペルチェ素子を用いた冷却形態を説明する図である。
【図11】測温抵抗体を用いた温度制御形態による蛍光観察を説明する図である。
【図12】蛍光顕微鏡システムの一例を示す図である。
【図13】複数の異なる温度制御を可能する形態の一例を示す図である。
【図14】複数の異なる温度制御を可能する形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、一実施の形態に係る温度制御システムを説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本温度制御システムは実施形態の構成には限定されない。また、本実施形態に開示される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置などは、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0016】
〔実施形態１〕
図１は、本実施形態に係る温度制御システム１の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る温度制御システム１は、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、顕微鏡視野内における局所領域の温度を制御可能なシステムである。図１に示されるように、温度制御システム１は、透明導電基材１０と、破線枠で囲まれた測定部２０および加熱部３０と、制御部４０と、情報処理装置５０とを構成に含む。
図１は、本実施形態に係る温度制御システム１の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る温度制御システム１は、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、顕微鏡視野内における局所領域の温度を制御可能なシステムである。図１に示されるように、温度制御システム１は、透明導電基材１０と、破線枠で囲まれた測定部２０および加熱部３０と、制御部４０と、情報処理装置５０とを構成に含む。
【0017】
情報処理装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等のメモリ、
外部機器との通信インターフェースを備えるコンピュータである。メモリには、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。情報処理装置５０は、通信インターフェースを通じて制御部４０と接続される。
外部機器との通信インターフェースを備えるコンピュータである。メモリには、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。情報処理装置５０は、通信インターフェースを通じて制御部４０と接続される。
【0018】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、メモリを備える
マイコンユニットである。このようなマイコンユニットとして、Ａｒｄｕｉｎｏ ｄｕｅ
等のマイコンボードが例示される。制御部４０は、デジタルＩ／Ｏ、アナログＩ／Ｏ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器、通信インターフェース等を有する。制御部４０は、例えば、アナログＩ／Ｏに入力された電圧値を取得し、ＡＤ変換後のデジタルデータを通信インターフェースを介して接続されたＰＣ等の情報処理装置５０に出力する。また、制御部４０は、メモリ等に保持されたプログラム等にしたがってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、アナログＩ／Ｏから出力する。なお、情報処理装置５０が制御部４０の機能を備え、一体的に構成されてもよく、制御部４０が情報処理装置５０の機能を備えるようにしてもよい。
マイコンユニットである。このようなマイコンユニットとして、Ａｒｄｕｉｎｏ ｄｕｅ
等のマイコンボードが例示される。制御部４０は、デジタルＩ／Ｏ、アナログＩ／Ｏ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器、通信インターフェース等を有する。制御部４０は、例えば、アナログＩ／Ｏに入力された電圧値を取得し、ＡＤ変換後のデジタルデータを通信インターフェースを介して接続されたＰＣ等の情報処理装置５０に出力する。また、制御部４０は、メモリ等に保持されたプログラム等にしたがってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、アナログＩ／Ｏから出力する。なお、情報処理装置５０が制御部４０の機能を備え、一体的に構成されてもよく、制御部４０が情報処理装置５０の機能を備えるようにしてもよい。
【0019】
透明導電基材１０は、導電性を有し、かつ、可視域で透過性を有する材料で製膜された薄膜基材である。このような薄膜基材として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin
Oxide）が例示される。以下、本実施形態においては、透明導電基材１０は酸化インジウムスズで製膜された薄膜基材として説明するが、他の透明導電基材が採用されてもよい。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭素系水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２：Ｃ）インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム酸化亜鉛（ＧＺＯ）、インジウムガリウム酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化第２スズ（ＳｎＯ２）等で製膜された透明導電基材が例示される。
Oxide）が例示される。以下、本実施形態においては、透明導電基材１０は酸化インジウムスズで製膜された薄膜基材として説明するが、他の透明導電基材が採用されてもよい。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭素系水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２：Ｃ）インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウム酸化亜鉛（ＧＺＯ）、インジウムガリウム酸化亜鉛（ＩＧＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化第２スズ（ＳｎＯ２）等で製膜された透明導電基材が例示される。
【0020】
図２は、本実施形態に係る透明導電基材１０の特性の一例を示す図である。本実施形態では、透明導電基材１０として、図２に示す品番が「１００１」のＧＥＯＭＡＴＥＣ社製のＩＴＯ薄膜基材を採用した。図２に示されるように、採用されたＩＴＯ薄膜基材のサイズは、「１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍ（厚さ）」であり、単位面積（ｓｑ）当た
りの抵抗値は「５±１Ω」である。また、４００ｎｍから７００ｎｍの可視域における平均分光透過率は「８０％以上」であり、製膜されたＩＴＯ薄膜の膜厚は「３００±２０ｎｍ」である。
りの抵抗値は「５±１Ω」である。また、４００ｎｍから７００ｎｍの可視域における平均分光透過率は「８０％以上」であり、製膜されたＩＴＯ薄膜の膜厚は「３００±２０ｎｍ」である。
【0021】
図１に戻り、透明導電基材１０には、製膜されたＩＴＯ薄膜に対して通電可能なように一対の電極が設けられる。吹出し矢印で囲まれた領域に示されるように、１対の電極は、矩形状の正側電極１１ａと負側電極１１ｂから構成され、透明導電基材１０の同一面に所定の離間距離を有して対向して配置される。本実施形態では、正側電極１１ａおよび負側電極１１ｂは矩形状に形成され、正側電極１１ａ長手方向の辺と負側電極１１ｂの長手方向の辺が同じ長さで対向するように配置される。本実施形態１では、一例として、正側電極１１ａおよび負側電極１１ｂの長手方向の長さは約１０ｍｍとし、正側電極１１ａと負側電極１１ｂとの間の離間距離は、上記長手方向の長さと同じ約１０ｍｍとした。
【0022】
測定部２０は、透明導電基材１０の温度を計測するための回路である。図１に示されるように、測定部２０は、電源Ｖ１と、ダイオード素子Ｄ１と、ブリッジ回路（Ｒ１、Ｒ２、透明導電基材１０、Ｒ４）と、差動アンプＱ１とを含み構成される。電源Ｖ１は、透明導電基材１０の通電時における抵抗値を検出するための抵抗値検出用の電源である。本実施形態では、電源Ｖ１の電圧は加熱部３０の電源Ｖ２より低い電圧に設定されている。電源Ｖ１の正極側はダイオード素子Ｄ１のアノードに接続され、負極側は、透明導電基材１０に設けられた負側電極１１ｂと接続される接続点Ｐ５に接続される。
【0023】
ダイオード素子Ｄ１は整流作用によって、電源Ｖ１から供給される電力の電流方向をアノード側からカソード側への順方向に整流する半導体素子である。ダイオード素子Ｄ１のカソードは、ブリッジ回路を構成する抵抗素子Ｒ１の一端と抵抗素子Ｒ２の一端とが接続される接続点Ｐ１に接続される。本実施形態では、測定部２０の有する電源Ｖ１およびダイオード素子Ｄ１が、それぞれ「第２の電源」、「第２のダイオード」の一例に相当する。
【0024】
抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）と透明導電基材１０から構成されるブリッジ回路は、通電時の透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３と想定し、当該通電時における抵抗素子Ｒ３の抵抗値を検出するための検出回路である。一端が接続点Ｐ１に接続された抵抗素子Ｒ１の他端は接続点Ｐ２に接続され、一端が接続点Ｐ１に接続された抵抗素子Ｒ２の他端は接続点Ｐ４に接続される。一端が接続点Ｐ４に接続される抵抗素子Ｒ４の他端は接続点Ｐ５に接続される。なお、透明導電基材１０に設けられた正側電極１１ａは接続点Ｐ２に接続され、負側電極１１ｂは接続点Ｐ５に接続されている。本実施形態では、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４の抵抗値は、それぞれ、２．２ｋΩ、２．２ｋΩ、２．８Ωとした。
【0025】
差動アンプＱ１は、抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）を含むブリッジ回路の接続点Ｐ２、Ｐ４との間の電位差を所定の利得Ｇで増幅する差動増幅器である。差動アンプＱ１の非反転入力端子は接続点Ｐ２（接続点Ｐ２に接続された接続点Ｐ３）に接続され、差動アンプＱ１の反転入力端子は接続点Ｐ４に接続される。差動アンプＱ１により、非反転入力端子に接続された接続点Ｐ２、反転入力端子に接続された接続点Ｐ４との間の電位差が所定の利得Ｇによって増幅された電気信号（差分電圧）として出力端子から出力される。本実施形態では、接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間が、「一対の端子間」の一例に相当する。また、一対の端子間の電圧の一例として、差動アンプＱ１の非反転入力端子および反転入力端子間に印加される電位差が相当する。
【0026】
測定部２０において、例えば、通電時における透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３と想定した場合に、抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）によってブリッジ回路が構成されることになる。このブリッジ回路では、各抵抗素子が、「Ｒ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３」の条件を
満たす場合に平衡状態になり、接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差はゼロ（０Ｖ）になる。平衡状態のブリッジ回路においては、抵抗値が既知である抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）を用いて、通電時における透明導電基材１０の抵抗値（Ｒ３）を求めることが可能になる。例えば、可変抵抗辺である抵抗素子Ｒ４の抵抗値を適宜に増加減することで、測定辺である抵抗素子Ｒ３の抵抗値が求められる。また、不平衡状態（非平衡状態）であっても、電源Ｖ１から供給される電圧または電流が一定値の場合には、通電時における透明導電基材１０の抵抗値（Ｒ３）に対応した電位差が差動アンプＱ１を介して検出されることになる。本実施形態では、測定部２０が「測定回路」の一例であり、接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差が入力される差動アンプＱ１が「検出部」の一例に相当する。
満たす場合に平衡状態になり、接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差はゼロ（０Ｖ）になる。平衡状態のブリッジ回路においては、抵抗値が既知である抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）を用いて、通電時における透明導電基材１０の抵抗値（Ｒ３）を求めることが可能になる。例えば、可変抵抗辺である抵抗素子Ｒ４の抵抗値を適宜に増加減することで、測定辺である抵抗素子Ｒ３の抵抗値が求められる。また、不平衡状態（非平衡状態）であっても、電源Ｖ１から供給される電圧または電流が一定値の場合には、通電時における透明導電基材１０の抵抗値（Ｒ３）に対応した電位差が差動アンプＱ１を介して検出されることになる。本実施形態では、測定部２０が「測定回路」の一例であり、接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差が入力される差動アンプＱ１が「検出部」の一例に相当する。
【0027】
本実施形態に係る温度制御システム１においては、抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）と通電時の透明導電基材１０（抵抗素子Ｒ３）とで構成されるブリッジ回路に電源Ｖ１から定電圧（５Ｖ）を供給する。ブリッジ回路に供給された定電圧は、接続点Ｐ２およびＰ４を介して透明導電基材１０に設けられた１対の電極（正側電極１１ａ、負側電極１１ｂ）間に印加される。そして、本実施形態に係る温度制御システム１は、定電圧が印加されたブリッジ回路を構成する透明導電基材１０の温度による抵抗値の変化を、差動アンプＱ１を介し、接続点Ｐ２とＰ４との間に生じる電位差の変化として計測する。なお、通電によって加熱された透明導電基材１０の温度変化と、当該透明導電基材を含むブリッジ回路との相関を確認するために、恒温器を用いて透明導電基材１０の表面温度を模擬的に変化させ、当該ブリッジ回路における電位差の変化を予め実験的に計測した。
【0028】
図３は、透明導電基材１０の温度による抵抗値の変化を計測するための実験回路の一例を示す図である。実験においては、透明導電基材１０の温度による抵抗値の変化を計測するため、抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４）と透明導電基材１０（抵抗素子Ｒ３）とで構成されるブリッジ回路を恒温器（Incubator）内に設ける。そして、恒温器内の温度を室温か
ら１００℃まで上昇させて透明導電基材１０の表面温度を変化させ、単位温度ステップ毎の接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差の変化を測定した。なお、電源Ｖ１から供給される電圧は「５．０Ｖ」の定電圧とし、電源Ｖ１の正極側はダイオード素子Ｄ１を介して恒温器外部から接続点Ｐ１に接続させ、電源Ｖ１の負極側は恒温器外部から接続点Ｐ５に接続させた。そして、恒温器外部に設けられた差動アンプＱ１の非反転入力端子と接続点Ｐ２とを接続させ、反転入力端子と接続点Ｐ４とを接続させて、接続点Ｐ２とＰ４との間に生じる電位差の変化を計測した。
ら１００℃まで上昇させて透明導電基材１０の表面温度を変化させ、単位温度ステップ毎の接続点Ｐ２およびＰ４間の電位差の変化を測定した。なお、電源Ｖ１から供給される電圧は「５．０Ｖ」の定電圧とし、電源Ｖ１の正極側はダイオード素子Ｄ１を介して恒温器外部から接続点Ｐ１に接続させ、電源Ｖ１の負極側は恒温器外部から接続点Ｐ５に接続させた。そして、恒温器外部に設けられた差動アンプＱ１の非反転入力端子と接続点Ｐ２とを接続させ、反転入力端子と接続点Ｐ４とを接続させて、接続点Ｐ２とＰ４との間に生じる電位差の変化を計測した。
【0029】
また、図３に示す実験回路においては、ブリッジ回路を構成する抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４の抵抗値は、一例として、それぞれ、２．０ｋΩ、２．０ｋΩ、２．８Ωとした。また、差動アンプＱ１の利得Ｇは１０５５．７とした。差動アンプＱ１の出力は、制御部４０を通じて情報処理装置５０に入力され、単位温度ステップ毎の接続点Ｐ２とＰ４との間に生じる電位差の変化が計測される。透明導電基材１０の温度による抵抗値の変化は、単位温度ステップ毎の接続点Ｐ２とＰ４との間に生じる電位差の変化として計測される。
【0030】
図４は、温度特性の測定の結果の一例を示すグラフである。図４において、縦軸は差動アンプＱ１を介して計測される電位差（Ｖ）を表し、横軸は透明導電基材１０の表面温度（℃）、すなわち、恒温器内の温度を表す。グラフｇ１は、単位温度ステップ毎に計測された電位差の推移を表す。グラフｇ１に示されるように、恒温器内の温度を室温から１００℃まで単位温度ステップで上昇させた場合、約１．０３Ｖから約１．５３Ｖの間で線形性を有して上昇変化する電位差が計測された。
【0031】
計測された温度／電位差の相関関係を求めるため、温度を変数ｙ、計測された電位差を変数ｘとして多項式近似を行い、近似式であるｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋cとなる係数ａ、ｂおよびｃを最小二乗法を用いて特定した。この結果、一例として、以下の近似式（１）が得ら
れた。
y=7.0803894205x2+174.7189821807x-167.3685908906・・・近似式（１）
また、この測定では、温度と電位差との間の良好な相関関係（相関係数0.9995）が確認された。
れた。
y=7.0803894205x2+174.7189821807x-167.3685908906・・・近似式（１）
また、この測定では、温度と電位差との間の良好な相関関係（相関係数0.9995）が確認された。
【0032】
したがって、近似式（１）で関係付けられた、透明導電基材１０の表面温度および当該透明導電基材を仮想的な抵抗素子Ｒ３とするブリッジ回路における電位差の関係を用いることで、通電時における透明導電基材１０の加熱温度の制御が可能になる。具体的には、本実施形態に係る温度制御システム１は、近似式（１）を用いて加熱時における透明導電基材１０の目標温度を設定し、当該目標温度に対する電位差を特定する。温度制御システム１は、透明導電基材１０を仮想的な抵抗素子Ｒ３とするブリッジ回路の接続点Ｐ２およびＰ４を介して目標温度に至る際の電位差を計測する。そして、本実施形態に係る温度制御システム１の加熱部３０は、計測された電位差と目標温度に対する電位差とが同等となるように透明導電基材１０の加熱温度を制御する。
【0033】
図１に戻り、加熱部３０は、電源Ｖ２と、スイッチング回路３１と、ダイオード素子Ｄ２とを含み構成される。電源Ｖ２は、通電時に透明導電基材１０を加熱するための加熱用の電源である。本実施形態においては、電源Ｖ２から供給される電圧は「１２Ｖ」である。電源Ｖ２の正極側はスイッチング回路３１に接続され、負極側は電源Ｖ１と共通する接地電位に接続される。
【0034】
スイッチング回路３１は、電源Ｖ２から供給された電力をＰＷＭ制御によって時分割し、当該時分割された電力をダイオード素子Ｄ２を介して透明導電基材１０の一対の電極（正側電極１１ａおよび負側電極１１ｂ）に印加するための回路である。スイッチング回路３１には、制御部４０で生成されたＰＷＭ信号が入力される。スイッチング回路３１は、入力されたＰＷＭ信号にしたがって、電源Ｖ２から供給された電力をオンオフ制御する。スイッチング回路３１は、例えば、ＰＷＭ信号がオフステータスを示すときには、電源Ｖ２とダイオード素子Ｄ２間の接続を開放する。また、ＰＷＭ信号がオンテータスを示すときには、電源Ｖ２とダイオード素子Ｄ２間の接続を導通する。これにより、電源Ｖ２から供給された電力は、ＰＷＭ信号のオンステータスおよびオフステータスが繰り返される期間、オンステータス期間にしたがってオンオフ制御されることになる。オンオフ制御された電力はダイオード素子Ｄ２のアノードに出力される。
【0035】
ダイオード素子Ｄ２は整流作用によって、電源Ｖ２から供給される電力の電流方向をアノード側からカソード側への順方向に整流する半導体素子である。ダイオード素子Ｄ２のカソードは接続点Ｐ３に接続される。接続点Ｐ３は、透明導電基材１０に設けられた正側電極１１ａと接続される接続点Ｐ２に接続されている。したがって、本実施形態では、電源Ｖ２に対して順方向接続のダイオード素子Ｄ２の整流作用を介し、スイッチング回路３１でオンオフ制御されたオンステータス期間の電力を、当該オンステータス期間に限定して透明導電基材１０の一対の電極間に通電することが可能になる。透明導電基材１０は、一対の電極間に通電されたオンステータス期間の電力によって加熱することが可能になる。本実施形態では、加熱部３０の有する電源Ｖ２およびダイオード素子Ｄ２が、それぞれ「第１の電源」、「第１のダイオード」の一例に相当する。
【0036】
なお、既に説明したように、接続点Ｐ２には、ダイオード素子Ｄ１のカソードが接続される。このため、電源Ｖ１に順方向接続され、電源Ｖ２に逆方向接続されたダイオード素子Ｄ１の整流作用により、スイッチング回路３１でオンオフ制御された電源Ｖ２のオンステータス期間の電力が電源Ｖ１側に流れ込むことはない。
【0037】
本実施形態の温度制御システム１では、電源Ｖ１は常時オンとなっているが、差動アン
プＱ１の出力信号を取得するアナログ／デジタルコンバータのサンプリングは電源Ｖ２オフ時に実行される。電源Ｖ２オフ時には、電源Ｖ１による定電圧（５．０Ｖ）が透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３としたブリッジ回路に印加され、差動アンプＱ１の出力信号が取得される。ただし、電源Ｖ２を常時オンにしたとしても、本実施形態の温度制御システム１は、以下のように動作する。例えば、電源Ｖ１と電源Ｖ２を常時ＯＮとする。この場合、スイッチング回路３１でオンオフ制御されたオフテータス期間においては、電源Ｖ２から透明導電基材１０に供給される電力はオフになり、電源Ｖ１による定電圧（５．０Ｖ）が透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３としたブリッジ回路に印加されることになる。また、電源Ｖ２からＰＷＭ制御で電力が供給されている間、差動アンプＱ１は、信号を増幅している。ただし、電源Ｖ１が常時オンであっても、スイッチング回路３１でオンオフ制御されたオンステータス区間では、ダイオードＤ１が逆バイアスとなり、電源Ｖ１の電圧は、実効的には、ブリッジ回路に印加されないことになる。したがって、温度のサンプリング中に差動アンプＱ１で増幅される信号は、スイッチング回路３１でのオフステータス区間での信号である。いずれにしても、本実施形態では、電源Ｖ１による定電圧が印加されたブリッジ回路の接続点Ｐ２およびＰ４を通じて、オンステータス期間で加熱された透明導電基材１０の温度に対応する電位差を計測することが可能になる。なお、接続点Ｐ２には、接続点Ｐ３を通じてダイオード素子Ｄ２のカソードが接続される。
プＱ１の出力信号を取得するアナログ／デジタルコンバータのサンプリングは電源Ｖ２オフ時に実行される。電源Ｖ２オフ時には、電源Ｖ１による定電圧（５．０Ｖ）が透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３としたブリッジ回路に印加され、差動アンプＱ１の出力信号が取得される。ただし、電源Ｖ２を常時オンにしたとしても、本実施形態の温度制御システム１は、以下のように動作する。例えば、電源Ｖ１と電源Ｖ２を常時ＯＮとする。この場合、スイッチング回路３１でオンオフ制御されたオフテータス期間においては、電源Ｖ２から透明導電基材１０に供給される電力はオフになり、電源Ｖ１による定電圧（５．０Ｖ）が透明導電基材１０を抵抗素子Ｒ３としたブリッジ回路に印加されることになる。また、電源Ｖ２からＰＷＭ制御で電力が供給されている間、差動アンプＱ１は、信号を増幅している。ただし、電源Ｖ１が常時オンであっても、スイッチング回路３１でオンオフ制御されたオンステータス区間では、ダイオードＤ１が逆バイアスとなり、電源Ｖ１の電圧は、実効的には、ブリッジ回路に印加されないことになる。したがって、温度のサンプリング中に差動アンプＱ１で増幅される信号は、スイッチング回路３１でのオフステータス区間での信号である。いずれにしても、本実施形態では、電源Ｖ１による定電圧が印加されたブリッジ回路の接続点Ｐ２およびＰ４を通じて、オンステータス期間で加熱された透明導電基材１０の温度に対応する電位差を計測することが可能になる。なお、接続点Ｐ２には、接続点Ｐ３を通じてダイオード素子Ｄ２のカソードが接続される。
【0038】
このため、電源Ｖ２に順方向接続され、電源Ｖ１に逆方向接続されたダイオード素子Ｄ２の整流作用により、電源Ｖ１から供給される電力が電源Ｖ２側に流れ込むことはない。本実施形態では、透明導電基材１０を加熱する加熱部３０と、加熱された透明導電基材１０の温度に対応する電位差を測定する測定部２０との相互干渉を抑制しながら、透明導電基材１０の加熱および温度（電位差）計測が可能になる。
【0039】
制御部４０は、差動アンプＱ１から出力された差分電圧と、予め設定された目標温度（目標値）に基づいて、一対の電極間に印加される電力の制御を行う。差動アンプＱ１から出力された差分電圧は、例えば、ＰＷＭ信号のオフステータス期間の、オンステータス期間からオフステータス期間への遷移のタイミングで取得される。なお、目標温度の設定は、制御部４０と通信インターフェースを介して接続された情報処理装置５０によって行われる。
【0040】
例えば、制御部４０は、メモリに近似式（１）で示される透明導電基材１０の表面温度と、当該透明導電基材を仮想的な抵抗素子Ｒ３とするブリッジ回路における電位差との相対関係を示す情報を保持する。このような情報は、近似式（１）の形態であってもよく、単位温度ステップ毎に電位差情報が格納されたテーブル形式であってもよい。
【0041】
そして、制御部４０は、ＰＩ制御により、目標温度に対応する電位差情報と計測された電位差が同等となるように、スイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号を制御する。例えば、ＰＷＭ信号のオンステータスおよびオフステータスが繰り返される周期、単一周期内におけるオンステータス期間、オフステータス期間の長さ等が制御される。制御部４０によって生成されたＰＷＭ信号は、スイッチング回路３１に出力され、透明導電基材１０の一対の電極間の所定領域（対向する正側電極１１ａと負側電極１１ｂ間の１０ｍｍ×１０ｍｍ間の局所領域）の温度が目標温度になるように制御される。本実施形態では、制御部４０を介して実行されるＰＷＭによる温度制御が「温度制御方法」の一例である。ただし、本実施形態の温度制御方法がＰＷＭに限定される訳ではない。例えば、電源Ｖ２から供給する電圧を制御することにより、透明導電基材１０に投入される電力を制御してもよい。この場合、投入される電力は電圧の２乗に比例する。
【0042】
図５は、本実施形態の温度制御システム１による温度制御の結果の一例を示すグラフである。図５に示す制御例では、目標温度を「７０℃」として、本実施形態に係る温度制御
システム１による温度制御が行われた。図５において、縦軸は透明導電基材１０の表面温度（℃）を表し、横軸は経過時間（ｓｅｃ）を表す。グラフｇ２は、単位時間ステップ毎に測定された表面温度の推移を表す。透明導電基材１０の局所領域における表面温度は、熱電対を用いて測定された。
システム１による温度制御が行われた。図５において、縦軸は透明導電基材１０の表面温度（℃）を表し、横軸は経過時間（ｓｅｃ）を表す。グラフｇ２は、単位時間ステップ毎に測定された表面温度の推移を表す。透明導電基材１０の局所領域における表面温度は、熱電対を用いて測定された。
【0043】
グラフｇ２に示されるように、透明導電基材１０の局所領域における表面温度は、温度制御開始時の室温温度（約２７℃）から上昇し、約４０秒後に目標温度に到達した。目標温度到達後では、制御部４０によるＰＩ制御が継続され、透明導電基材１０の局所領域における表面温度は目標温度近傍で推移していることがわかる。
【0044】
以上、説明したように、本実施形態に係る温度制御システム１は、透明導電基材１０に対して、当該透明導電基材に通電するための一対の電極（正側電極１１ａ、負側電極１１ｂ）を設けることができる。一対の電極は、透明導電基材１０上において所定の離間距離で対向して配置される。そして、温度制御システム１は、一対の電極を通じて透明導電基材１０の、当該一対の電極間の局所領域を加熱する加熱部３０と当該局所領域の温度を測定する測定部２０とを備えることができる。これにより、顕微鏡等を用いた観察システムにおいて、ステージに載置され、顕微鏡視野内の局所領域における温度を精度よく制御する温度制御システム１が提供できる。
【0045】
加熱部３０は、ダイオード素子Ｄ２を介し、電源Ｖ２から供給された電力をスイッチング回路３１で時分割して１対の電極間に印加する。スイッチング回路３１では、制御部４０から出力されたＰＷＭ信号に基づいて、電源Ｖ２から供給された電力をオンオフ制御する。
測定部２０は、ダイオード素子Ｄ１を介して電源Ｖ１による定電圧が印加されたブリッジ回路を用いて、加熱された透明導電基材１０の局所領域の温度を計測する。定電圧が印加されたブリッジ回路においては、加熱された透明導電基材１０の局所領域の温度が、不平衡状態の接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間に生じる電位差として差動アンプＱ１により検出される。差動アンプＱ１により検出された不平衡状態の接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間の電位差は差分電圧として制御部４０に出力される。
これにより、本実施形態に係る温度制御システム１では、順方向に接続されたダイオード素子Ｄ１およびＤ２の整流作用により、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力とが干渉することはない。
測定部２０は、ダイオード素子Ｄ１を介して電源Ｖ１による定電圧が印加されたブリッジ回路を用いて、加熱された透明導電基材１０の局所領域の温度を計測する。定電圧が印加されたブリッジ回路においては、加熱された透明導電基材１０の局所領域の温度が、不平衡状態の接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間に生じる電位差として差動アンプＱ１により検出される。差動アンプＱ１により検出された不平衡状態の接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間の電位差は差分電圧として制御部４０に出力される。
これにより、本実施形態に係る温度制御システム１では、順方向に接続されたダイオード素子Ｄ１およびＤ２の整流作用により、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力とが干渉することはない。
【0046】
制御部４０では、透明導電基材１０の温度と、ブリッジ回路から不平衡状態で差動アンプＱ１を介して出力される差動電圧との関係が保持される。制御部４０は、差動アンプＱ１から出力された差分電圧と、予め設定された目標温度に基づいて、一対の電極間に印加される電力の制御を行う。
制御部４０は、ＰＩ制御により、計測された差分電圧（差動アンプＱ１出力）が、目標温度に対応する差分電圧となるように、スイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号を制御する。例えば、ＰＷＭ信号のオンステータスおよびオフステータスが繰り返される周期、単一周期内におけるオンステータス期間、オフステータス期間の長さ等が制御される。
この結果、本実施形態に係る温度制御システム１においては、透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域の温度を目標温度になるように制御できる。本実施形態によれば、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、精度を高めた温度制御を可能にする技術が提供できる。
制御部４０は、ＰＩ制御により、計測された差分電圧（差動アンプＱ１出力）が、目標温度に対応する差分電圧となるように、スイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号を制御する。例えば、ＰＷＭ信号のオンステータスおよびオフステータスが繰り返される周期、単一周期内におけるオンステータス期間、オフステータス期間の長さ等が制御される。
この結果、本実施形態に係る温度制御システム１においては、透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域の温度を目標温度になるように制御できる。本実施形態によれば、顕微鏡等を含む観察システムにおいて、精度を高めた温度制御を可能にする技術が提供できる。
【0047】
〔変形例〕
実施形態１においては、ダイオード素子Ｄ１およびＤ２の整流作用により、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉を
抑制した。変形例に係る温度制御システム１においては、スイッチ素子を用いて、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉を抑制する。
実施形態１においては、ダイオード素子Ｄ１およびＤ２の整流作用により、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉を
抑制した。変形例に係る温度制御システム１においては、スイッチ素子を用いて、透明導電基材１０に設けられた一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉を抑制する。
【0048】
図６は、変形例に係る温度制御システム１の構成の一例を示す図である。変形例に係る温度制御システム１においては、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３を備えることで実施形態１に係る温度制御システム１と相違する。以下、実施形態１との相違点を主に説明する。
【0049】
図６に示されるように、変形例においては、実施形態１の温度制御システム１のダイオード素子Ｄ１、Ｄ２がそれぞれスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３に置換えられる。このようなスイッチ素子として、例えば、リレー、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチ素
子が例示される。スイッチ素子Ｑ２の入力端子Ｑ２ａは電源Ｖ１の正極側と接続され、出力端子Ｑ２ｂは、ブリッジ回路を構成する抵抗素子Ｒ１とＲ２との接続点Ｐ１に接続される。また、スイッチ素子Ｑ３の入力端子Ｑ３ａは電源Ｖ２の正極側と接続され、出力端子Ｑ３ｂは、接続点Ｐ３を介してブリッジ回路の接続点Ｐ２に接続される。接続点Ｐ２は、透明導電基材１０に設けられた正側電極１１ａに接続される。
子が例示される。スイッチ素子Ｑ２の入力端子Ｑ２ａは電源Ｖ１の正極側と接続され、出力端子Ｑ２ｂは、ブリッジ回路を構成する抵抗素子Ｒ１とＲ２との接続点Ｐ１に接続される。また、スイッチ素子Ｑ３の入力端子Ｑ３ａは電源Ｖ２の正極側と接続され、出力端子Ｑ３ｂは、接続点Ｐ３を介してブリッジ回路の接続点Ｐ２に接続される。接続点Ｐ２は、透明導電基材１０に設けられた正側電極１１ａに接続される。
【0050】
変型例においては、制御部４０からスイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３の導通／開放を制御してもよい。例えば、加熱部３０のスイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ信号のオンステータス期間に同期して入力端子Ｑ３ａと出力端子Ｑ３ｂとの間を導通させ、オフステータス期間に同期して入力端子Ｑ３ａと出力端子Ｑ３ｂとの間を開放させる。また、測定部２０のスイッチ素子Ｑ２は、ＰＷＭ信号のオフステータス期間に同期して入力端子Ｑ３ａと出力端子Ｑ３ｂとの間を導通させ、オンステータス期間に同期して入力端子Ｑ３ａと出力端子Ｑ３ｂとの間を開放させる。このように、変形例においても、スイッチ素子Ｑ２の導通／開放と、スイッチ素子Ｑ３の導通／開放とを反転させたＰＷＭ信号で制御することにより、透明導電基材１０の一対の電極に印加される加熱系の電力と測定系の電力との相互干渉が抑制される。変形例において、加熱部３０が有するスイッチ素子Ｑ３は「第１のスイッチング素子」の一例に相当し、測定部２０が有するスイッチ素子Ｑ２は「第２のスイッチング素子」の一例に相当する。
ただし、スイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号と無関係、独立にスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３の導通／開放を制御してもよい。すなわち、制御部４０は、望ましい加熱期間だけスイッチ素子Ｑ３をオンに制御し、スイッチ素子Ｑ２をオフに制御すればよい。そして、制御部４０は、望ましい測定タイミングで、スイッチ素子Ｑ３をオフに制御し、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御すればよい。このように、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３を用いることで、加熱制御とは無関係に温度測定が可能となり、温度測定の自由度が増加する。
ただし、スイッチング回路３１に出力されるＰＷＭ信号と無関係、独立にスイッチ素子Ｑ２、Ｑ３の導通／開放を制御してもよい。すなわち、制御部４０は、望ましい加熱期間だけスイッチ素子Ｑ３をオンに制御し、スイッチ素子Ｑ２をオフに制御すればよい。そして、制御部４０は、望ましい測定タイミングで、スイッチ素子Ｑ３をオフに制御し、スイッチ素子Ｑ２をオンに制御すればよい。このように、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３を用いることで、加熱制御とは無関係に温度測定が可能となり、温度測定の自由度が増加する。
【0051】
なお、スイッチ素子Ｑ２、Ｑ３が、ＦＥＴで構成される場合には、各入力端子をドレイン端子とし、各出力端子をソース端子として、上記反転関係にあるＰＷＭ信号をゲート端子に入力すればよい。スイッチ素子Ｑ３は、ＰＷＭ信号のオンステータス期間に同期してドレイン端子とソース端子との間を導通させ、オフステータス期間に同期してドレイン端子とソース端子との間を開放させることができる。また、スイッチ素子Ｑ２では、反転させたＰＷＭ信号のオンステータス期間に同期してドレイン端子とソース端子との間を導通させ、オフステータス期間に同期してドレイン端子とソース端子との間を開放させることができる。
【0052】
〔温度制御実験例〕
本実施形態に係る温度制御システム１を用いて、生化学反応の観察実験を行った。具体的には、ＭＳ２バクテリオファージの濃縮ファージ溶液（1.1×107phage）を鋳型にし、
ＰＣＲ溶液とともにエマルションを作成する。そして、作成されたエマルション溶液を観察対象として、１step エマルションＲＴ（Real Time）－ＰＣＲ（Polymerase Chain Re
action）によるＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）増幅の観察を行った。ここで、ＰＣＲ
溶液組成の詳細は、図７に示される通りである。
本実施形態に係る温度制御システム１を用いて、生化学反応の観察実験を行った。具体的には、ＭＳ２バクテリオファージの濃縮ファージ溶液（1.1×107phage）を鋳型にし、
ＰＣＲ溶液とともにエマルションを作成する。そして、作成されたエマルション溶液を観察対象として、１step エマルションＲＴ（Real Time）－ＰＣＲ（Polymerase Chain Re
action）によるＤＮＡ（Deoxyribonucleic Acid）増幅の観察を行った。ここで、ＰＣＲ
溶液組成の詳細は、図７に示される通りである。
【0053】
エマルション溶液におけるＤＮＡ増幅の観察は、顕微鏡等を有する観察システムを用いて行われる。図８は、観察システムを用いたＰＣＲ観察を説明する図である。図８（ａ）に示されるように、作成されたエマルション溶液１３は、透明導電基材１０の一対の電極間の領域に分注される。分注されたエマルション溶液の液量は２０μＬである。なお、透明導電基材１０の一対の電極間の領域に分注されたエマルション溶液１３には、カバーガラス１２が載置される。カバーガラス１２と透明導電基材１０との間のエマルション溶液１３の層の厚さは１１９μｍと計算される。エマルション溶液１３が分注された透明導電基材１０は、カバーガラス１２とともに顕微鏡のステージに載置され、ＤＮＡ増幅のためのＰＣＲサイクルによる温度制御が行われる。ＰＣＲサイクルによる温度制御条件は図８（ｂ）に示される通りである。透明導電基材１０の一対の電極間の領域に分注されたエマルション溶液、またはカバーガラス１２が載置された状態のエマルション溶液は、温度制御システムにより温度制御された試料の一例に相当する。なお、エマルション溶液は、透明導電基材１０上に分注されてもよく、顕微鏡のステージに載置されたカバーガラス１２上に分注し、当該分注されたエマルション溶液に透明導電基材１０を載置するようにしてもよい。図８の観察システムでは、透明導電基材１０は、試料を付着させたものということができる。
【0054】
本実施形態に係る温度制御システム１は、図８（ｂ）に示されるＰＣＲサイクルにしたがって、エマルション溶液１３が分注された透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域の温度制御を行う。例えば、ＤＮＡ増幅の熱サイクルでは、温度制御システム１は、９５℃を目標温度として加熱を行い、透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域の温度を目標温度に到達させる。そして、目標温度到達後、９５℃の温度期間を１０秒間継続させる。その後、９５℃の温度を冷却させながら目標温度を６０℃として温度制御を行い、目標温度到達後、６０℃の温度期間を３０秒間継続させる。そして、温度制御システム１は、この熱サイクルを４０回繰り返すように制御を行う。
【0055】
図９は、ＰＣＲサイクルにおける透明導電基材１０の温度の遷移を示すグラフの一例である。縦軸は温度（℃）を表し、横軸は経過時間（ｍｉｎ）を表す。図９（ａ）に示されるように、ＰＣＲサイクルにしたがって、エマルション溶液１３が分注された透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域の温度制御が行われる場合では、ＰＣＲサイクルが完了するまでに約７０分の時間を要した。これは、９５℃に加熱された透明導電基材１０が６０℃の温度に冷却するまで時間を要したためである。ＰＣＲサイクルが完了するまでの期間を短縮するため、ファンを用いて９５℃に加熱された透明導電基材１０を冷却するようにした。この結果、図９（ｂ）に示されるように、９５℃から６０℃に至る冷却時間が短縮され、ＰＣＲサイクルが完了するまでの期間が６０以内に短縮された。
【0056】
さらなる冷却時間の短縮のため、ペルチェ素子を用いて透明導電基材１０の冷却効率を高めるようにしてもよい。図１０は、ペルチェ素子を用いた冷却形態を説明する図である。図１０（ａ）は、ペルチェ素子（１５、１５ａ）による冷却形態の構成を上面視する上面図であり、図１０（ｂ）はペルチェ素子（１５、１５ａ）による冷却形態の構成を側面視する側面図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、ペルチェ素子１５の冷却面に当接する熱伝導ブロック（銅ブロック）１５ａが、透明導電基材１０の片面側に接触するように設けられる。ペルチェ素子１５の放熱面には、冷却フィン１６が設けられる。なお、観察対象の試料溶液１４は、例えば、一対のカバーガラス１２ａおよび１２ｂ間に分注され、顕微鏡等の対物レンズ１０１を介して観察される。なお、図１０と同様の構成で、図１の透明導電基材１０をペルチェ素子１５によって冷却してもよい。また、後述する図１１の測温抵抗体１０ａを用いた温度制御システム１において、測温抵抗体１０ａま
たはカバーガラス１２ａおよび１２ｂの少なくとも一方をペルチェ素子１５によって冷却してもよい。
たはカバーガラス１２ａおよび１２ｂの少なくとも一方をペルチェ素子１５によって冷却してもよい。
【0057】
温度制御システム１は、例えば、ペルチェ素子に流れる電流を制御する回路構成を備える。そして、温度制御システム１は、例えば、上記ＰＣＲサイクルの９５℃から６０℃に至る冷却期間において、透明導電基材１０に当接させたペルチェ素子に流れる電流を吸熱方向に制御すればよい。ペルチェ素子を用いて冷却効率を高めることで冷却時間が短縮でき、例えば、顕微鏡の視野域に載置された酵素等の反応の観察が効率化できる。温度制御システム１は、ペルチェ素子の冷却面を透明電極等を用いる試料観察部に接触させ、冷却時間を短縮するＰＣＲ反応観察システムということができる。なお、ここで、透明電極等とは、図１の透明導電基材１０、図１０の透明導電基材１０、図１１の測温抵抗体１０ａまたはカバーガラス１２ａおよび１２ｂ等である。
【0058】
ＰＣＲサイクル完了後、透明導電基材１０の一対の電極間の局所領域に分注されたエマルションを顕微鏡の視野域で観察すると、蛍光を発するエマルションが確認できた。本実施形態に係る温度制御システム１による温度制御を行うことで、透明導電基材１０上での、１step エマルションＲＴ－ＰＣＲによるＤＮＡ増幅が観察できた。
【0059】
〔他の変形例〕
上記実施形態１の温度制御システム１では、ＩＴＯ薄膜基材である透明導電基材１０に正側電極１１ａと負側電極１１ｂを設けて、透明導電基材１０を介した試料の加熱と温度測定が実施された。ただし、温度制御システム１の構成が、このような構成に限定される訳ではない。例えば、ＩＴＯ薄膜基材に代えて、測温抵抗体を用いた温度制御形態が可能である。測温抵抗体は、金属または金属酸化物が温度変化によって電気抵抗値が変化する特性を有するため、この測温抵抗体の特性を利用することで、電気抵抗値に対応する温度の計測と加熱とが可能になる。このような測温抵抗体として、例えば、白金測温抵抗体、銅測温抵抗体、ニッケル測温抵抗体等が例示できる。
上記実施形態１の温度制御システム１では、ＩＴＯ薄膜基材である透明導電基材１０に正側電極１１ａと負側電極１１ｂを設けて、透明導電基材１０を介した試料の加熱と温度測定が実施された。ただし、温度制御システム１の構成が、このような構成に限定される訳ではない。例えば、ＩＴＯ薄膜基材に代えて、測温抵抗体を用いた温度制御形態が可能である。測温抵抗体は、金属または金属酸化物が温度変化によって電気抵抗値が変化する特性を有するため、この測温抵抗体の特性を利用することで、電気抵抗値に対応する温度の計測と加熱とが可能になる。このような測温抵抗体として、例えば、白金測温抵抗体、銅測温抵抗体、ニッケル測温抵抗体等が例示できる。
【0060】
図１１は、測温抵抗体を用いた温度制御形態による蛍光観察を説明する図である。図１１（ａ）は、蛍光観察時における測温抵抗体を上面視する上面図であり、図１１（ｂ）は測温抵抗体を用いた蛍光観察を側面視する側面図である。図１１（ａ）に示されるように、測温抵抗体１０ａには一対の電極（正側電極１１ａ、負側電極１１ｂ）が当該測温抵抗体に対して通電可能なように設けられる。そして、一対の電極が設けられた測温抵抗体１０ａは、透明導電基材１０と置換えられて、図１乃至図４または図６等と同様の構成で、本実施形態に係る温度制御システム１による温度制御が行われる。すなわち、測温抵抗体１０ａは、加熱のためのヒータとして機能するとともに、ブリッジ回路の測定辺の抵抗として機能する。
【0061】
測温抵抗体を用いた温度制御形態による蛍光観察は、例えば、図１１（ｂ）に示されるように、一対のカバーガラス１２ａおよび１２ｂ間に分注された試料溶液１４を観察対象として行われる。そして、一対の電極が設けられた測温抵抗体１０ａは、例えば、カバーガラス１２ａの、分注された試料溶液１４が接する面（内側の面）に対向する一方の面（外側の面）に設けられる。カバーガラス１２ｂの、分注された試料溶液１４が接する面（内側の面）に対向する一方の面（外側の面）側には、観察システムを構成する顕微鏡等の対物レンズ１０１が設けられ、当該対物レンズを通して照明光を照射することで、試料溶液１４の蛍光が観察可能になる。すなわち、一対の電極が設けられた測温抵抗体１０ａを制御対象とする場合であっても、本実施形態に係る温度制御システム１による温度制御が行われることで、試料溶液１４の温度を因子とする生化学反応の蛍光観察が可能になる。顕微鏡視野内の局所領域においては、精度を高めた温度制御が可能になる。なお、カバーガラス１２ａおよび１２ｂは、試料を挟み込む一対の透明基材の一例に相当する。
【0062】
視野域における蛍光観察においては蛍光顕微鏡を用いてもよい。図１２は、蛍光観察するための蛍光顕微鏡システムの一例を示す図である。図１２に示されるように、蛍光顕微鏡システム２は、蛍光分子励起用の励起光源、対物レンズ１０１、当該対物レンズに励起光を導入する光学系を有する。そして、対物レンズ１０１に導入された励起光により透明導電基材１０に設けられた一対の電極間の対象蛍光分子を励起するとともに、蛍光像は励起光成分をカットする光学フィルタ等を通して、高感度カメラなどで観察される。本実施例において、高感度カメラは「蛍光検出器」の一例である。励起光は、例えば、波長４８８ｎｍの可視光が用いられる。蛍光像は、例えば、５１２ｎｍの緑色の蛍光による像として、青色をカットする光学フィルタを通して観察される。蛍光像は高感度カメラなどで画像として取り込まれる。蛍光像の大きさと数を画像処理などで調べ、特定の大きさの蛍光像を計数することで、測定したい大きさのＤＮＡ分子の数量等が求められる。図１または図６のシステムを用いて温度制御を実行しつつ、蛍光顕微鏡により、ＤＮＡ分子を観察し、ＤＮＡ分子の数を求めればよい。この手順は、一分子イメージングによる観察工程ということもできる。また、この手順が試料に蛍光を生じさせ、試料に対する観察を可能にする工程ということができる。このように、顕微鏡観察用の透明電極である透明導電基材１０を蛍光顕微鏡でのＰＣＲ反応観察に使用し、蛍光染色したＤＮＡ分子の蛍光像を画像としてとらえ、蛍光像の増加を調べることで、ＰＣＲ反応の進行状況を調べることが可能となる。
【0063】
蛍光顕微鏡でＤＮＡ分子を観察する代わりに、分光光度計で、蛍光の強度を測定してもよい。過去の実験で得られた蛍光の強度とＤＮＡ分子の数のデータを蓄積しておき、その関係を校正曲線として保持することで、次回以降のＰＣＲでのＤＮＡ分子の数を分光光度計で得られた蛍光の強度から推定してもよい。そして、図１または図６のシステムを用いて温度制御を実行しつつ、分光光度計で得られた蛍光の強度から現在時点のＤＮＡ分子の数を計測（推定）してもよい。この手順は、分光光度計による蛍光強度の計測工程ということもできる。
【0064】
なお、一般的なＰＣＲ反応を蛍光観察する場合には、ＰＣＲ溶液はエマルジョン化をしなくても良い。観察対象とするＤＮＡ分子は、定量ＰＣＲなどに用いられている一般的な方法で蛍光色素により修飾される。なお、ＤＮＡ染色に使用されるＹＯＹＯ－１といった緑色蛍光色素が用いられてもよい。
【0065】
ＤＮＡはリン酸バックボーンに負の電荷を帯びているためにアミノ基のような正電荷を有する官能基と静電気的に引き合う。このため、エマルションを使わない一般的なＰＣＲ反応を蛍光顕微鏡で観察するには、透明導電基材１０の表面上に静電的に緩くＤＮＡ分子を固定することで蛍光観察がしやすくなる。例えば、３－Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（3-APTES, H2N(CH2)3 Si(OC2H5)3）により、透明導電基材１
０の表面を処理（アミノシラン化）して正電荷を持たせるようにしてもよい。透明導電基材１０の表面に静電的に緩く結合させることで、動きを止め蛍光観察しやすくする。また緩く結合させているため、酵素（ポリメラーゼ）の反応が阻害されないといった効果が期待できる。なお、ＤＮＡ分子が表面に強く結合すると酵素が立体的にＤＮＡ分子に回り込めなくなる立体阻害を起こして反応できなくなる。
０の表面を処理（アミノシラン化）して正電荷を持たせるようにしてもよい。透明導電基材１０の表面に静電的に緩く結合させることで、動きを止め蛍光観察しやすくする。また緩く結合させているため、酵素（ポリメラーゼ）の反応が阻害されないといった効果が期待できる。なお、ＤＮＡ分子が表面に強く結合すると酵素が立体的にＤＮＡ分子に回り込めなくなる立体阻害を起こして反応できなくなる。
【0066】
視野域における蛍光観察においては、例えば、試料に照射された光の全反射によって生ずる近接場光（エバネッセント光）による観察が採用されてもよい。近接場光は、例えば、光学プリズムや屈折率マッチングオイル等を用いて発生させることができる。近接場光による蛍光観察により、反応産物検出の高感度化（低バックグランド化）が期待できる。蛍光顕微鏡システムに一分子観察用のエバネッセント光を励起に用いることでＰＣＲ反応の進行状況が把握できる。このように、蛍光顕微鏡システムに使用して、一分子観察用の
エバネッセント光を励起に用いてＰＣＲ反応の進行状況を調べることができる。
エバネッセント光を励起に用いてＰＣＲ反応の進行状況を調べることができる。
【0067】
また、観察対象の試料が載置される透明導電基材１０、あるいはカバーガラス１２の表面にジクロロジメチルシラン等の有機シラン等によるシラン処理を施して疎水性を高め、反応中の物質の吸着を抑制するようにしてもよい。すなわち、エマルションが表面吸着すると、変形を起こして光学的に不均一（複雑な屈折で像がゆがむ）になることが想定される。このため、表面を疎水性処理して、エマルションの吸着を防ぐことが有効となる。また、エマルションによるＰＣＲ（エマルションＰＣＲ）の場合、静電的に緩やかに表面に付着させるなら、その強さ（変形度）の加減ができる可能性があり、この点から、エマルションＰＣＲの観察にアミノシラン処理が有効であると推定できる。なお、エマルションを使わない、通常のＰＣＲを観察する場合もＤＮＡ分子が特異的に表面に吸着されると、酵素が回り込めず立体阻害を起こして反応できなくなる。このため、表面をジクロロジメチルシラン等の有機シラン等により疎水性処理してＤＮＡ分子の吸着を抑制することは一般のＰＣＲ反応の進行状況を把握するためにも有用である。そこで、顕微鏡観察においてエマルションやＤＮＡ分子の表面吸着を抑制して蛍光観察しやすくするため、透明電極である透明導電基材１０の表面にジクロロジメチルシランによる疎水性処理をほどこすとよい。また、透明電極表面をアミノシラン化処理することで、蛍光顕微鏡によりＰＣＲ反応の進行状況が観察しやすくなる。
【0068】
本実施形態に係る透明導電基材１０においては、一対の電極を微細加工により形成し、顕微鏡視野内における複数の局所領域で異なった温度制御が行われるようにしてもよい。図１３は、微細加工により、複数の異なる温度制御を可能する形態の一例を示す図である。図１３（ａ）は、微細加工により複数の透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれに形成された一対の電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８、１１ｂ＃１～１１ｂ＃８、）を上面視した上面図である。また、図１３（ｂ）は、微細加工により複数の透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれに形成された一対の電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８、１１ｂ＃１～１１ｂ＃８、）を側面視した側面図である。なお、図１３に示される形態は、透明導電基材１０と一対の電極との組合せが、並列させて構成されたユニット１０ｃの一例である。
【0069】
図１３（ａ）、（ｂ）に示されるように、透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれには、一対の電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８、１１ｂ＃１～１１ｂ＃８、）が形成され、それぞれの電極間には試料等が分注される凹部（１７＃１～１７＃８）が設けられる。図１３に示すユニット１０ｃにおいては、正側電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８）は同一端に形成され、負側電極（１１ｂ＃１～１１ｂ＃８）は正側電極とは異なる同一端に形成される。そして、ユニット１０ｃ周辺に各一対の電極に接続される端子を設け測定系、加熱系の配線で接続されるようにする。
【0070】
図１４は、ユニット１０ｃを採用する形態における温度制御システム１の一例を示す図である。図１４に示されるように、本形態の温度制御システム１では、透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれに対応する温度制御チャンネル（２０＃１－２０＃８、３０＃１－３０＃８）が設けられる。透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれの一対の電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８、１１ｂ＃１～１１ｂ＃８、）が、ブリッジ回路の測定辺の抵抗として機能する。すなわち、温度制御チャンネル（２０＃１－２０＃８、３０＃１－３０＃８）の各々の端子対は、図１の接続点Ｐ２とＰ５に対応する。温度制御チャンネル（２０＃１－２０＃８、３０＃１－３０＃８）の各々は、接続点Ｐ２とＰ５を測定辺とする図１に例示したブリッジ回路を有している。すなわち、透明導電基材（１０＃１～１０＃８）のそれぞれの一対の電極（１１ａ＃１～１１ａ＃８、１１ｂ＃１～１１ｂ＃８、）が、ブリッジ回路の測定辺の抵抗として機能する。したがって、温度制御チャンネル（２０＃１－２０＃８、３０＃１－３０＃８）の各々は、独立して透明導電基材（１０
＃１～１０＃８）温度測定が可能である。そして各温度制御チャンネルは、制御部４０に接続され、メモリ等に保持された温度制御チャンネル毎のプログラムにしたがって生成されたＰＷＭ制御による加熱のための電流が透明導電基材（１０＃１～１０＃８）に出力される。以上のように、各透明導電基材の一対の電極間に設けられた凹部（１７＃１～１７＃８）に分注された試料においては、それぞれが独立してＰＷＭ制御による加熱および温度測定が実行される。
＃１～１０＃８）温度測定が可能である。そして各温度制御チャンネルは、制御部４０に接続され、メモリ等に保持された温度制御チャンネル毎のプログラムにしたがって生成されたＰＷＭ制御による加熱のための電流が透明導電基材（１０＃１～１０＃８）に出力される。以上のように、各透明導電基材の一対の電極間に設けられた凹部（１７＃１～１７＃８）に分注された試料においては、それぞれが独立してＰＷＭ制御による加熱および温度測定が実行される。
【符号の説明】
【0071】
１・・温度制御システム、２・・蛍光顕微鏡システム、１０・・透明導電基材、１０ｂ・・測温抵抗体、１０ｃ・・ユニット、１１ａ・・正側電極、１１ｂ・・負側電極、１２，１２ａ，１２ｂ・・カバーガラス、１３・・エマルション溶液、１４・・試料溶液、１５，１５ａ・・ペルチェ素子、１６・・冷却フィン、１７・・凹部、２０・・測定部、３０・・加熱部、３１・・スイッチング回路、４０・・制御部、５０・・情報処理装置、１００・・ステージ、１０１・・対物レンズ、Ｄ１，Ｄ２・・ダイオード素子、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５・・接続点、Ｑ１・・差動アンプ、Ｑ２，Ｑ３・・スイッチ素子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４・・抵抗素子（ブリッジ回路）、Ｖ１・・電源（測定用）、Ｖ２・・電源（加熱用）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】