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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】P2023084511
(43)【公開日】2023-06-19
(54)【発明の名称】対流式ポリメラーゼ連鎖反応のための加熱装置
(51)【国際特許分類】
G01N 1/44 20060101AFI20230612BHJP
G01N 35/00 20060101ALI20230612BHJP
C12M 1/00 20060101ALI20230612BHJP
【ＦＩ】
G01N1/44
G01N35/00 B
C12M1/00 A
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021198730
(22)【出願日】2021-12-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-05
(71)【出願人】
【識別番号】390023582
【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１９５，Ｓｅｃ．４，ＣｈｕｎｇＨｓｉｎｇＲｄ．，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ ３１０４０
(74)【代理人】
【識別番号】100185694
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 隆志
(72)【発明者】
【氏名】郭建志
【テーマコード（参考）】
2G052
2G058
4B029
【Ｆターム（参考）】
2G052AA28
2G052AB16
2G052AD06
2G052AD26
2G052AD46
2G052DA26
2G052EB11
2G052EB12
2G052GA28
2G052GA29
2G052HA17
2G052HC04
2G052HC17
2G052HC22
2G052HC43
2G052JA06
2G052JA07
2G058AA09
2G058BA08
2G058BB02
2G058BB09
2G058BB14
2G058BB24
4B029AA23
4B029BB20
(57)【要約】
【課題】対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供する。
【解決手段】
対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置において、加熱部材は、制御器のエネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換して第１加熱ブロックに供給する。温度センサは、第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する。第１ヒートポンプ部材は、制御器のエネルギーを受け取り、低温面と高温面の間に第１温度差を生成する。第１加熱ブロックは、第１熱エネルギーを第１ヒートポンプ部材に伝導し、第１ヒートポンプ部材に第１熱エネルギーと第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる。第２加熱ブロックは、第２熱エネルギーを受け取る。制御器は、温度センサのセンシング結果と第１温度差の要件に基づき、加熱部材と第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、加熱部材の第１熱エネルギーと第１ヒートポンプ部材の第１温度差を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】
対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置において、加熱部材は、制御器のエネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換して第１加熱ブロックに供給する。温度センサは、第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する。第１ヒートポンプ部材は、制御器のエネルギーを受け取り、低温面と高温面の間に第１温度差を生成する。第１加熱ブロックは、第１熱エネルギーを第１ヒートポンプ部材に伝導し、第１ヒートポンプ部材に第１熱エネルギーと第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる。第２加熱ブロックは、第２熱エネルギーを受け取る。制御器は、温度センサのセンシング結果と第１温度差の要件に基づき、加熱部材と第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、加熱部材の第１熱エネルギーと第１ヒートポンプ部材の第１温度差を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器に対して温度勾配及び熱対流を形成することに用いられ、
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２表面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備える、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２表面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備える、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項2】
前記第１ヒートポンプ部材は、前記第１加熱ブロックと前記第２加熱ブロックとの間に配置される請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項3】
前記温度センサは、前記第１加熱ブロックと接触し、前記第１加熱ブロックの前記第１熱エネルギーに基づいて前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項4】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差に必要なエネルギーが温度差エネルギー関係によって計算されることによって、前記第１ヒートポンプ部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項5】
前記制御器は、
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項6】
前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材は、前記制御ユニットに統合される請求項５に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項7】
前記温度センサは、前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーに基づいて、前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項8】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が低温面であり、前記第２面が高温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項9】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が高温面であり、前記第２面が低温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項10】
第１ヒートポンプ部材の数量Ｍと前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックの総数Ｎとは、Ｍ＝Ｎ－１の関係式を有する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項11】
前記第１ヒートポンプ部材は、ペルチェ素子である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項12】
第２ヒートポンプ部材及び第３加熱ブロックを更に備え、
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項13】
前記第２ヒートポンプ部材は、前記第２加熱ブロックと前記第３加熱ブロックとの間に配置される請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項14】
前記制御器は、前記第２ヒートポンプ部材に電気的に接続され、エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に出力する第３駆動部材を更に含むことによって前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項15】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面は、低温面であり、前記第４面は、高温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項16】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面が高温面であり、前記第４面が低温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項17】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項18】
前記第１ヒートポンプ部材、前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックと接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項19】
前記第１加熱ブロックの片側及び前記第２加熱ブロックの片側は、前記容器の一部に貼付されて接触することによって、前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の場合。
【請求項20】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも機械加工構造である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置、特に、ヒートポンプ部材の特性を組み合わせた対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
様々な感染症の蔓延に伴い、感染症のパンデミックを予防及び監視するために、迅速かつ精確なウイルス検出方法が必要とされている。
【0003】
従来の対流式ポリメラーゼ連鎖反応では、熱対流の原理を利用して、被検体の入れた容器を直接加熱し、被検体に温度勾配を生成させ、熱対流現象を形成させている。被検体を熱対流の過程で絶えず温度変化させることにより、温度の上昇と下降を繰り返し、熱サイクルの目的を達成して核酸を増幅させている。
【0004】
被検体に温度勾配を発生させ、熱対流を形成させるには、容器の両端に異なる温度の２つの加熱ブロックを設ける必要があり、２つの加熱ブロックに加熱部材と温度センサをそれぞれ設置し、それぞれ前記２つの加熱ブロックに対して加熱制御を行って２つの異なる温度を生成する。この加熱装置を構築するには、構造固定部材を組み合わせて２つの加熱ブロックを固定する必要がある。これにより、構築された加熱装置を使用して容器を加熱し、内部に熱対流を形成することができる。
【0005】
しかしながら、この種の構造には多くの問題が存在する。例えば、一方の加熱部材が６０℃を発生し、他方の加熱部材が９５℃を発生する場合、温度が高温から低温に伝導する物理特性に基づき、低温領域は、構造固定部材の熱伝導によって高温領域の温度干渉を受け、低温領域の温度制御機能に異常を招く。改善方法は、通常、２つの加熱ブロックの構造固定部材を高熱抵抗材料で製造するように変更することによって、熱エネルギーの伝導速度を遅くしたり、その影響を減らしたりすることである。この方法は、加熱段階での温度干渉の問題を改善するが、熱放散段階での温度伝導率が遅くなり、熱放散効率が低下する状況を招き、このため、実際の応用時は、更にファン等の能動部材を組み合わせて熱放散段階の熱放散効率を向上させる必要があり、全体の堆積が大きくなり、コストが高くなる。
【0006】
もう１つの従来の構造は、それぞれの加熱ブロックに設置される加熱部材をヒートポンプ部材に置き換えて熱源とすることである。ヒートポンプ部材は、低温面と高温面との間に温度差（△Ｔ）を生成するため、加熱部材を使用して単一の温度（Ｔ）を生成する以前の構造とは異なる。応用時は、この構造は、低温面又は高温面で安定した基準温度を提供する必要があり、この基準温度は、通常、動作時の環境温度を採用している。例えば、一方の加熱ブロックの温度を６０℃に到達させるための最も簡単な方法は、ヒートポンプ部材の高温面に６０℃で温度を生成し、ヒートポンプ部材の低温面にファン付きのヒートシンクを取り付けることである。現在の環境温度を２５℃とすると、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差（△Ｔ）を６０℃－２５℃＝３５℃にするだけで、加熱ブロックの温度を６０℃に到達させることができる。他方の加熱ブロックの温度が９５℃に到達させる場合、ヒートポンプ部材の高温面に９５℃の温度を生成し、ヒートポンプ部材の低温面にファン付きのヒートシンクを取り付け、環境温度を２５℃とした場合、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差（△Ｔ）を９５℃－２５℃＝７０℃にするだけで、この加熱ブロックの温度を９５℃に到達させることができる。
【0007】
しかしながら、この種の構造が直面する問題は、ヒートポンプ部材の最大動作温度差が約８０℃であるため、高温面の温度９５℃と室温２５℃で計算すると、温度差が７０℃に達することである。動作環境が緯度や海抜の高い地域にあるか、又は寒流により温度が１５℃を下回る場合、この構造は、適切に機能することができない。更に温度差の極限的条件下での長期間の動作においては、ヒートポンプ部材の使用寿命に対しても悪影響を及ぼす。また、ヒートポンプ部材は、使用時、高温面と低温面の温度差が大きいほど、そのヒートポンプ部材のエネルギー効率も悪くなり、システムの消費電力が増加する。
【0008】
したがって、上記の問題を改善できる対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、従来の構造の問題を改善できる対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一実施形態において、本明細書が開示する対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置は、容器に対して温度勾配及び熱対流を形成することに用いられ、エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、第１面と第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、第１ヒートポンプ部材の第１面と接触し、且つ加熱部材と接触し、加熱部材の第１熱エネルギーを受け取って第１ヒートポンプ部材に伝導し、第１ヒートポンプ部材に第１熱エネルギー及び第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、第１ヒートポンプ部材の第２表面と接触し、第１ヒートポンプ部材の第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、温度センサ、加熱部材及び第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、温度センサのセンシング結果及び第１温度差の要求に基づいて加熱部材及び第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、加熱部材の第１熱エネルギー及び第１ヒートポンプ部材の第１温度差を制御する制御器と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供し、本発明の構造の配置により、温度が高温から低温への伝導する問題をなくすことができるため、従来の加熱部材の動作時に出現する熱エネルギーが高温領域から低温領域に伝導する温度干渉がない。また、本願の加熱装置が動作オフの時、高温の加熱ブロックが低温の加熱ブロックに伝導して急速に冷却されるため、ヒートシンクやファン等の体積が比較的大きな部材を追加する必要がなく、小型化された設計を必要とする関連の応用に適している。また、一般的なヒートポンプ部材は、その低温面と高温面で最大温度差が約８０℃であるため、従来の構造では温度差の極限の条件で長時間運転する場合、熱膨張と冷凝縮による機械的応力の問題が発生し易いため、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差が大きいほど、ヒートポンプ部材のエネルギー効率が低下する。従って、本発明の加熱装置の構造により、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差を最大温度差の半分に減らすことができ、動作時の温度差を減らし、ヒートポンプ部材の使用寿命を延ばすことができる以外に、ヒートポンプ部材のエネルギー効率も良好になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本明細書の第１実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。
【図1Aa】ヒートポンプ部材の温度差とエネルギー強度の関係図（以下、温度差エネルギー関係と略称）である。
【図3】本明細書の第２実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。
【図4A】本明細書の第３実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。
【図5A】本明細書の第４実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。
【図6】本明細書の構造と従来の構造の加熱ブロックの温度変化の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の上述及びその他の面について理解し易くするため、以下に実施例を挙げ、図面を合わせて詳細に説明する。
【0014】
本明細書は、生物反応チャンバで温度勾配を生成することによって熱対流を形成して核酸増幅を行う対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供する。本明細書の蒸気実施形態及びその他の目的、特徴及び利点を理解し易くするために、以下では、複数の好適な実施形態を挙げ、図面を合わせて詳細に説明する。
【0015】
本明細書が開示する実施形態は、本発明の技術的特徴を例示するのみであり、本発明の特許出願の範囲を限定するものではない。当業者は、以下の説明書の開示に基づいて本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、均等の修飾及び変更を行うことができる。
【0016】
図１及び図１Ａを参照されたい。図１は、本明細書の第１実施形態に示される対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図であり、図１Ａは、本仕様の図１及び実施形態に基づく制御器の詳細なブロック図である。対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１は、温度勾配２ａと容器２への熱対流を形成することに用いられるデバイスである。本実施形態では、容器２は一種のバイオリアクターであり、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１の作用により、チューブ内に温度勾配２ａが形成される。その中で、例えば浅いものから深いものへのいわゆる温度勾配２ａは、低いものから高いものへの温度を表しますが、これに限定されるものではない。このようにして、温度勾配２ａは核酸増幅のための熱対流と熱サイクルを生成する。対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１には、加熱部材１１、温度センサ１２、第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ、第２加熱ブロック１４Ｂ、及び制御器１５が含まれる。
【0017】
加熱部材１１は、制御器１５のエネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換することに用いられ、前記エネルギーは、電気信号の伝送方法であってよいが、これに限定するものではない。加熱部材１１は、例えば、抵抗加熱器、薄膜加熱器、ＰＴＣ加熱器等であってよいが、これらに限定するものではない。
【0018】
温度センサ１２は、前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する。ここで、温度センサは、本実施形態では、例えば、熱電対、サーミスタ、温度センシングＩＣ等であるが、これらに限定するものではない。
【0019】
第１ヒートポンプ部材１３Ａは、第１面１３１及び第２面１３２を有し、第１ヒートポンプ部材は、制御器１５のエネルギーを受け取り、第１面１３１と第２面１３２との間に第１温度差を生成することに用いられる。ここで、前記第１温度差に必要なエネルギーは、実際には温度差エネルギー関係（例えば、線形方程式、ルックアップテーブル等）によって換算される。いわゆる温度差エネルギー関係については、図１Ａａを参照し、図１Ａａは、ヒートポンプ部材の温度差エネルギー関係図である。図を例にとると、温度差△Ｔ（℃）が表すのは、第１面１３１と第２面１３２との間の温度差であり、これにより、制御器１５は、異なる温度差の要求に応じて、前記温度差エネルギー関係に基づいて第１ヒートポンプ部材１３Ａに出力するエネルギーを制御し、例えば、必要な温度差に基づいて出力すべきエネルギー（電圧値、Voltage）を対応して取得する。一部の実施形態では、第１ヒートポンプ部材１３Ａは、例えば、ペルチェ素子であってよいが、これに限定するものではない。
【0020】
第１加熱ブロック１４Ａは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１と接触して配置され、加熱部材１１と接触して配置され、加熱部材１１の前記第１熱エネルギーを受け取り、第１ヒートポンプ部材１３Ａに伝導することに用いられ、第１ヒートポンプ部材１３Ａに第１熱エネルギー及び第１温度差によって第２熱エネルギーを生成する。第２加熱ブロック１４Ｂは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第２面１３と接触して配置され、第１ヒートポンプ部材１３Ａの前記第２熱エネルギーを受け取ることに用いられる。本実施形態では、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂは、熱抵抗の低い材料で加工製造され、例えば、アルミニウム、銅、セラミック等であるが、これらに限定するものではない。
【0021】
本実施形態では、第１ヒートポンプ部材１３Ａの設定位置は、第１加熱ブロック１４Ａと第２加熱ブロック１４Ｂとの間にある。また、温度センサ１２は、第１加熱ブロック１４Ａと接触するように配置され、第１加熱ブロック１４Ａの前記第１熱エネルギーに基づき、前記センシング結果を制御器１５にフィードバックして演算処理することによって、制御器１５に加熱部材１１に出力するエネルギーを制御することができる。
【0022】
制御器１５は、温度センサ１２、加熱部材１１及び第１ヒートポンプ部材１３Ａに電気的に接続され、温度センサ１２の前記センシング結果及び前記第１温度差の要求に基づいて、加熱部材１１及び第１ヒートポンプ部材１３Ａにエネルギーを対応して出力し、それにより、加熱部材１１の前記第１熱エネルギーと第１ヒートポンプ部材１３Ａの前記第１温度差を制御する。本実施形態では、前記制御器は、第１駆動部材１５１、第２駆動部材１５２及び制御ユニット１５Ａを更に含み、第１駆動部材１５１は、加熱部材１１に電気的に接続され、エネルギーを加熱部材１１に出力することに用いられ、第２駆動部材１５２は、第１ヒートポンプ部材１３Ａに電気的に接続され、エネルギーを第１ヒートポンプ部材１３Ａに出力することに用いられ、制御ユニット１５Ａは、温度センサ１２、第１駆動部材１５１及び第２駆動部材１５２に電気的に接続され、温度センサ１２の前記センシング結果に基づいて第１駆動部材１５１の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて第２駆動部材１５２の出力エネルギーを制御し、このようにして加熱部材１１の前記第１熱エネルギーと第１ヒートポンプ部材１３Ａの前記第１温度差を制御することができる。
【0023】
例えば、第１加熱ブロック１４Ａで図１Ａに示すように５７℃を生成し、第２加熱ブロック１４Ｂで９５℃を生成する場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１と第２面１３２が必要とする温度差は、９５℃‐５７℃＝３８℃である。このとき、温度センサ１２は、第１加熱ブロック１４Ａを介して加熱部材１１のリアルタイム温度を受信し、制御ユニット１５Ａにフィードバックし、第１駆動部材１５１がエネルギーを加熱部材１１に出力する制御の基準とし、温度を５７℃に制御する。これと同時に、制御ユニット１５Ａは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの温度差エネルギー関係によって必要なエネルギーを算出し（図１Ａａを参照し、例えば、温度差３８℃は必要なエネルギーが１～１．５Ｖに対応する）、第２駆動部材１５２によって対応するエネルギーを生成して第１ヒートポンプ部材１３Ａに出力し、温度差を３８℃に制御する。
【0024】
図１Ｂを参照し、図１Ｂは、本明細書の図１Ａの実施形態に基づくもう１つの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１の第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ、第２加熱ブロック１４Ｂは、図１Ａと同じであるので、ここでは繰り返し説明しない。但し、図１Ｂにおいて、本実施形態の異なる箇所は、第１駆動部材１５１と第２駆動部材１５２が制御ユニット１５Ａに統合されているため、部材の数を減らし、加熱装置の体積をより小型化し、製造コストを削減できることである。また、実施形態の温度センサ１２は、加熱部材１１に設置されるか、加熱部材１１と一つに合わせられ、それにより、加熱部材１１と接触する。このようにして、温度センサ１２は、直接、加熱部材１１の前記第１熱エネルギーに基づき、前記センシング結果を制御器１５の制御ユニット１５Ａにフィードバックして演算処理させることによって、加熱部材１１に出力するエネルギーを制御することができる。
【0025】
図２Ａを参照し、図２Ａは、本明細書の図１Ａの実施形態に基づく高温面及び低温面を含む対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１は、実際には低温面であり、第２面１３２は、実際には高温面である。例えば、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギー温度が６０℃の場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面の温度も６０℃であり、第１ヒートポンプ部材１３Ａの高温面の温度は、低温面の温度よりも高く、温度差は３５℃であるため、その高温面の第２熱エネルギー温度は、６０℃＋３５℃＝９５℃である。また、第２加熱ブロック１４Ｂは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの高温面と温度的に接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も９５℃である。
【0026】
図２Ｂを参照し、図２Ｂは、本明細書の図２Ａの実施形態に基づくもう１つの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。図２Ｂと図２Ａとの違いは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１は、実際には高温面であり、第２面１３２は、実際には低温面であることにある。即ち、第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面と高温面を入れ替えるか、第１ヒートポンプ部材１３Ａに出力するエネルギーの極性を変更し、例えば、電圧の正負極性又は電流の方向を逆にするが、これに限定するものではない。従って、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギー温度が９５℃の場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面の温度は、高温面の温度よりも低く、温度差は３５℃であるため、低温面の第２熱エネルギー温度は９５℃－３５℃＝６０℃である。また、第２加熱ブロック１４Ｂと第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面の温度が接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も６０℃である。
【0027】
図３を参照し、図３は、本明細書の第２実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１Ａの加熱部材１１、温度センサ１２、第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ、第２加熱ブロック１４Ｂは、図１Ａと同じであるので、ここでは繰り返し説明しない。但し、図３において、本実施形態の異なる箇所は、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１Ａが第２ヒートポンプ部材１３Ｂと第３加熱ブロック１４Ｃを更に含むことにある。第２ヒートポンプ部材１３Ｂは、第３面１３３と第４面１３４を有し、第２ヒートポンプ部材１３Ｂは、制御器１５のエネルギーを受け取ることに用いられ、第３面１３３と第４面１３４との間に第２温度差を生成し、ここで、前記第２温度差に必要なエネルギーは、実際には、温度差エネルギー関係によって換算される（図１Ａａに対応）。また、第２加熱ブロック１４Ｂは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第３面１３３と接触し、ここで、第２加熱ブロック１４Ｂは、受け取った前記第２熱エネルギーを第２ヒートポンプ部材１３Ｂに伝導し、第２ヒートポンプ部材１３Ｂに第２熱エネルギー及び第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させる。
【0028】
第３加熱ブロック１４Ｃは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第４面１３４と接触し、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの前記第３熱エネルギーを受け取ることに用いられる。同様に、第３加熱ブロック１４Ｃも熱抵抗の低い材料で加工製造され、例えば、アルミニウム、銅、セラミック等であってよいが、これに限定するものではない。
【0029】
本実施形態では、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの設置位置は、第２加熱ブロック１４Ｂと第３加熱ブロック１４Ｃとの間である。また、制御器１５は、第３駆動部材１５３を更に含む。第３駆動部材１５３は、第２ヒートポンプ部材１３Ｂに電気的に接続され、
第２ヒートポンプ部材１３Ｂにエネルギーを出力することに用いられ、このようにして、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの前記第２温度差を制御することができる。
第２ヒートポンプ部材１３Ｂにエネルギーを出力することに用いられ、このようにして、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの前記第２温度差を制御することができる。
【0030】
例えば、第１加熱ブロック１４Ａで図３に示すように６０℃を生成し、第２加熱ブロック１４Ｂで７５℃を生成し、第３加熱ブロック１４Ｃで９５℃を生成する場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１と第２面１３２に必要な温度差は、７５℃－６０℃＝１５℃であり、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第３面１３３と第４面１３４に必要な温度差は９５℃－７５℃＝２０℃である。この場合、温度センサ１２は、第１加熱ブロック１４Ａを介して加熱部材１１のリアルタイム温度を受け取り、制御ユニット１５Ａにフィードバックし、第１駆動部材１５１がエネルギーを加熱部材１１に出力する制御の基準とし、温度を６０℃に制御する。これと同時に、制御ユニット１５Ａは、第１ヒートポンプ部材１３Ａ及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂの温度差エネルギー関係によって必要なエネルギー強度を算出し（図１Ａａを参照し、例えば、温度差１５℃に対応する必要なエネルギーは０．２５～０．７５Ｖであり、温度差２０℃に対応する必要なエネルギーは０．５～１．０Ｖである）、第２駆動部材１５２及び第３駆動部材１５３を介して、対応するエネルギーを生成し、第１ヒートポンプ部材１３Ａ及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂに出力し、温度差を１５℃と２０℃に制御する。
【0031】
図３Ａを参照し、図３Ａは、本明細書の図３の実施形態の高温面及び低温面を含む対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１は、実際には低温面であり、第２面１３２は、実際には高温面であり、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第３面１３３は、実際には低温面であり、第４面１３４は、実際には高温面である。例えば、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギー温度が６０℃である場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１温度も６０℃である。第１ヒートポンプ部材１３Ａの第２面１３２の温度は、第１面１３１の温度よりも高く、温度差は１５℃であるため、第２面１３２の温度は、６０℃＋１５℃＝７５℃である。第２加熱ブロック１４Ｂは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第２面１３２及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第３面１３３と温度的に接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も７５℃である。また、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第４面１３４の温度は、第３面１３３の温度よりも高く、温度差は２０℃であるため、第４面１３４の温度は、７５℃＋２０℃＝９５℃である。また、第３加熱ブロック１４Ｃは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第４面１３４と温度的に接続されているため、第３加熱ブロック１４Ｃの温度も９５℃である。
【0032】
図３Ｂを参照し、図３Ｂは、本明細書の図３Ａの実施形態に基づくもう１つの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。図３Ｂの構造により、図３Ａの温度構成要件も達成することができ、図３Ｂと図３Ａの違いは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１面１３１は、実際には高温面であり、第２面１３２は、実際には低温面であるが、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第３面１３３は、実際には高温面であり、第４面１３４は、実際には低温面である。即ち、第１ヒートポンプ部材１３Ａと第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面と高温面を交換するか、第１ヒートポンプ部材１３Ａと第２ヒートポンプ部材１３Ｂに出力するエネルギーの極性を変更し、例えば、電圧の正負極性又は電流方向が反対であるが、これに限定するものではない。従って、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギーの温度が９５℃の場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面温度は、高温面温度よりも低く、温度差は２０℃であるため、その低温面の第２熱エネルギーの温度は９５℃－２０℃＝７５℃となる。また、第２加熱ブロック１４Ｂと第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面と第２ヒートポンプ部材１３Ｂの高温面の温度が接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も７５℃になる。また、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面の温度は、高温面の温度よりも低く、温度差は１５℃であるため、その低温面の第３熱エネルギーの温度は、７５℃－１５℃＝６０℃である。また、第３加熱ブロック１４Ｃは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面と温度的に接続されているため、第３加熱ブロック１４Ｃの温度も６０℃である。
【0033】
上記の図１Ａ、図３から分かるように、実際には、本発明のヒートポンプ部材の数と加熱ブロックの数は対応関係を有する。例えば、図１Ａの第１ヒートポンプ部材の数が１で、第１加熱ブロックと第２加熱ブロックの総数が２の場合、関係式：第１ヒートポンプ部材の数＝（第１加熱ブロック＋第２加熱ブロック）－１が得られる。再度図３を参照し、第１ヒートポンプ部材と第２ヒートポンプ部材の総数が２であり、第１加熱ブロック、第２加熱ブロック及び第３加熱ブロックの総数が３である場合、関係式：（第１ヒートポンプ部材＋第２ヒートポンプ部材）の数＝（第１加熱ブロック＋第２加熱ブロック＋第３加熱ブロック）－１が得られる。従って、本発明のヒートポンプ部材の数Ｍと加熱ブロックの数Ｎは、関係式：Ｍ＝Ｎ－１を有し、即ち、本発明のヒートポンプ部材の数は、加熱ブロックの数よりも１つ少ないことがわかる。
【0034】
図４Ａを参照し、図４Ａは、本明細書の第３実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂは、図１Ａと同じであり、ここでは繰り返し説明しない。但し、図４Ａにおいて、本実施形態の異なる箇所は、加熱部材１１システムが第１加熱ブロック１４Ａの一側に設置され、温度センサ１２は、第１加熱ブロック１４Ａの他側に設定されることにあり、その機能は、図１Ａと同じであるため、繰り返し説明しない。本実施形態の特徴は、第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂが何れも貫通孔が開設され、容器２、即ち、生物反応器を収納し、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂと接触することができ、このようにして、全体の体積をより小さく設計することができ、容器２において同様に温度勾配と熱対流を形成し、核酸増幅を行うことができる。例えば、第１加熱ブロック１４Ａ、第１ヒートポンプ部材１３Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂの貫通孔は、同じ軸心に重なり、応用時、容器２の柱状部分をこの貫通孔に通貨させて熱対流を行うことができる。
【0035】
図４Ｂ及び図４Ｃを参照し、図４Ｂは、本明細書の図４Ａの実施形態に基づくもう１つの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図であり、図４Ｃは、本明細書の図４Ａの実施形態に基づくもう１つの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。本実施形態では、加熱部材１１、温度センサ１２、第１ヒートポンプ部材１３Ａ、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂは、図１Ａと同じであり、ここでは繰り返し説明しない。但し、図４Ｂにおいて、本実施形態の異なる箇所は、第１加熱ブロック１４Ａと第２加熱ブロック１４Ｂのみに貫通孔が開設されて同じ軸心に重ねられ、容器２を収容し、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂに接触することができることにある。本構造は、図４Ａの実施形態と比較して、貫通孔を開設した第１ヒートポンプ部材１３Ａを使用する必要がなく、価格が比較的低いという以外に、この種の態様は、同様に温度勾配及び熱対流を形成し、核酸増幅を行うことができる。図４Ｃの実施形態は、第１加熱ブロック１４Ａの一側及び第２加熱ブロック１４Ｂの一側を容器２の一部に直接貼付して接触させ、同様に温度勾配及び熱対流を形成し、核酸増幅を行うことができる。
【0036】
図４Ｄを参照し、図４Ｄは、本明細書の図４Ａの実施形態に基づく幾何形状の加熱ブロックの対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。図４Ｅは、図４Ｄの幾何形状の加熱ブロックの等角図である。本実施形態では、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂは、何れも機械加工構造であり、第１加熱ブロック１４Ａは、延伸部１４１を有し、第２加熱ブロック１４Ｂも延伸部１４１を有し、且つ何れも貫通孔１４２を開設する。第１ヒートポンプ部材１３Ａは、貫通孔１４２を開設しない。第１ヒートポンプ部材１３Ａと容器２とは、互いに隣接し、容器２の柱状部分は、第１ヒートポンプ部材１３Ａを貫通しない。ここで、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂの幾何形状は、このタイプに限定するものではなく、本実施形態は、Ｌ字型を例として説明しているに過ぎない。また、本実施形態の第１ヒートポンプ部材１３Ａは、垂直方向の配置であり、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃの水平方向の配置とは異なる。この種の態様は、前述の構造と比較し、全体の体積をより小さく設計できる以外に、第１ヒートポンプ部材１３Ａに貫通孔１４２が開設されないため、価格は当然比較的低くなる。図４Ｄの実施形態の配置は、容器２において同様に温度勾配と容器２の熱対流を形成し、核酸増幅を行うことができる。
【0037】
図５Ａを参照し、図５Ａは、本明細書の第４実施形態の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。図５Ａは、実際には図３Ａのもう１つの変化例というだけである。図５Ａと図３Ａの違いは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面と高温面が入れ替わっているか、又は第２ヒートポンプ部材１３Ｂに出力するエネルギーの極性が変更されていることであり、例えば、電圧の正負極性又は電流の方向が反対であるが、これに制限するものではない。従って、例えば、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギー温度が５５℃の場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第２面１３２（高温面）温度は、第１面１３１（低温面）温度よりも高く、温度差は３９℃であるため、その高温面の第２エネルギーは、５５℃＋３９℃＝９４℃である。また、第２加熱ブロック１４Ｂは、第１ヒートポンプ部材１３Ａの高温面及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂの高温面と温度的に接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も９４℃になる。また、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第４面１３４（低温面）温度は、第３面１３３（高温面）温度よりも低く、温度差は２２℃であるため、低温面の第３熱エネルギーの温度は、９４℃‐２２℃＝７２℃である。また、第３加熱ブロック１４Ｃは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面と温度的に接続されているため、第３加熱ブロック１４Ｃの温度も７２℃である。
【0038】
図５Ａの上記の実施形態では、第１加熱ブロック１４Ａは、第１加熱カラム１４Ａ’と接触するように配置することができ、第２加熱ブロック１４Ｂは、第２加熱カラム１４Ｂ’と接触するように配置することができ、第３加熱ブロック１４Ｃは、第３加熱カラム１４Ｃ’と接触するように配置することができる。更に、第１加熱カラム１４Ａ’、第２加熱カラム１４Ｂ’及び第３加熱カラム１４Ｃ’を閉ループ反応器(Closed-loop Reactor)に適した形式に配置することによって、熱対流を生成し、核酸増幅を行う。
【0039】
図５Ｂを参照し、図５Ｂは、本明細書の図５Ａの実施形態に基づく別の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の構成ブロック図である。図５Ｂと図５Ａの違いは、第１ヒートポンプ部材１３Ａと第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面と高温面が入れ替わっているか、又は第１ヒートポンプ部材１３Ａ及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂに出力するエネルギーの極性が変更されていることである。例えば、加熱部材１１によって生成される第１熱エネルギー温度が９４℃の場合、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第２面１３２（低温面）の温度は、第１面１３１（高温面）の温度よりも低く、温度差は、３９℃であるため、その低温面の第２熱エネルギーの温度は、９４℃－３９℃＝５５℃である。また、第２加熱ブロック１４Ｂと第１ヒートポンプ部材１３Ａの低温面及び第２ヒートポンプ部材１３Ｂの低温面とは、温度的に接続されているため、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も５５℃である。また、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの第４面１３４（高温面）温度は、第３面１３３（低温面）温度よりも高く、温度差は、１７℃であるため、高温面の温度は、５５℃＋１７℃＝７２℃である。また、第３加熱ブロック１４Ｃは、第２ヒートポンプ部材１３Ｂの高温面と温度的に接続されているため、第３加熱ブロック１４Ｃの温度も７２℃である。
【0040】
図６を参照し、図６は、本明細書の構造と従来の構造の加熱ブロックの温度変化の波形図である。先ず、本発明の構造は、図１Ａの実施形態が示す加熱ブロックの温度変化の波形図である。本実施形態が説明するのは、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１が動作している時の第１加熱ブロック１４Ａと第２加熱ブロック１４Ｂの温度変化の例である。核酸増幅の熱サイクル温度要件は、５７℃と９５℃であるため、加熱部材１１の第１熱エネルギー温度を５７℃に設定し、第１ヒートポンプ部材１３Ａの第１温度差を３８℃（９５℃－５７℃＝３８℃）に設定する。このようにして、第１加熱ブロック１４Ａの温度は、加熱部材１１の第１熱エネルギーの温度５７℃と同じになり、第２加熱ブロック１４Ｂの温度は、第１ヒートポンプ部材１３Ａによって生成される第２熱エネルギーの温度９５℃と同じになる。図に示すように、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１が動作している時、第１加熱ブロック１４Ａ及び第２加熱ブロック１４Ｂの温度は、急速に上昇し、第１加熱ブロック１４Ａの温度が５７℃まで上昇した後に安定し、第２加熱ブロック１４Ｂの温度も９５℃まで上昇した後に安定する。この時、第２加熱ブロック１４Ｂの高温は、第１ヒートポンプ部材１３Ａのヒートポンプ効果によって制限され、図示する第１段階のように、第１ヒートポンプ部材１３Ａから第１加熱ブロック１４Ａへの伝導に影響を与えることができない。対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置１が動作オフの場合、第２加熱ブロック１４Ｂの高温は、ヒートポンプ効果によって制限されないため、図示する第２段階のように、第１ヒートポンプ部材１３Ａから第１加熱ブロック１４Ａに急速に伝導して急速な熱放散を行うことができる。従って、本発明は、加熱装置１が動作オフの時も別途ヒートシンク又はファンを設計して降温する必要はなく、これによって加熱装置全体の体積及びコストを削減する。
【0041】
本発明の効果を更に体現するため、従来の構造の波形図と比較する。図６を参照し、従来の加熱ブロックの温度変化の波形図に背景技術を組み合わせ、従来の構造は、２つの加熱ブロック（第１加熱ブロック及び第２加熱ブロックを図示）の構造固定部材を高熱抵抗材料で製造することにより２つの加熱ブロックの相互の影響を低減する必要がある。但し、この構造の問題点は、加熱装置をオフにする時、高熱抵抗材料によって隔離されているため、第２段階の降温時に熱抵抗が大きいために熱放散時間が長くなり、熱放散効果が本発明の構造よりも劣ることがはっきりと分かる。また、この図の従来の構造は、熱放散段階での熱放散効率を向上させるためにファン等の能動部材が組み合わせているが、熱放散効果は、依然として本発明に及ばず、且つ従来の構造は、全体的な体積が比較的大きく、コストが高くなるという問題もある。
【0042】
要約すると、本発明は、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置を提供し、本発明の構造の配置により、温度が高温から低温への伝導する問題をなくすことができるため、従来の加熱部材の動作時に出現する熱エネルギーが高温領域から低温領域に伝導する温度干渉がない。また、本願の加熱装置が動作オフの時、高温の加熱ブロックが低温の加熱ブロックに伝導して急速に冷却されるため、ヒートシンクやファン等の体積が比較的大きな部材を追加する必要がなく、小型化された設計を必要とする関連の応用に適している。また、一般的なヒートポンプ部材は、その低温面と高温面で最大温度差が約８０℃であるため、従来の構造では温度差の極限の条件で長時間運転する場合、熱膨張と冷凝縮による機械的応力の問題が発生し易いため、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差が大きいほど、ヒートポンプ部材のエネルギー効率が低下する。従って、本発明の加熱装置の構造により、ヒートポンプ部材の低温面と高温面の温度差を最大温度差の半分に減らすことができ、動作時の温度差を減らし、ヒートポンプ部材の使用寿命を延ばすことができる以外に、ヒートポンプ部材のエネルギー効率も良好になる。
【0043】
本発明は、上記のように好適実施形態を開示したが、それは、本発明を限定するものではなく、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、いくつかの変更や修飾を行うことができ、従って、本発明の保護範囲は、後述の特許請求の範囲に従うものである。
【符号の説明】
【0044】
１ 対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置
１Ａ 対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置
２ 容器
２ａ 温度勾配
１１ 加熱部材
１２ 温度センサ
１３Ａ 第１ヒートポンプ部材
１３Ｂ 第２ヒートポンプ部材
１３１ 第１面
１３２ 第２面
１３３ 第３面
１３４ 第４面
１４Ａ 第１加熱ブロック
１４Ｂ 第２加熱ブロック
１４Ｃ 第３加熱ブロック
１５ 制御器
１５１ 第１駆動部材
１５２ 第２駆動部材
１５３ 第３駆動部材
１５Ａ 制御ユニット
△Ｔ 温度差
℃ 温度
Ｍ ヒートポンプ部材の数
Ｎ 加熱ブロックの数
１４Ａ’ 第１加熱カラム
１４Ｂ’ 第２加熱カラム
１４Ｃ’ 第３加熱カラム
１４１ 延伸部
１４２ 貫通孔
１Ａ 対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置
２ 容器
２ａ 温度勾配
１１ 加熱部材
１２ 温度センサ
１３Ａ 第１ヒートポンプ部材
１３Ｂ 第２ヒートポンプ部材
１３１ 第１面
１３２ 第２面
１３３ 第３面
１３４ 第４面
１４Ａ 第１加熱ブロック
１４Ｂ 第２加熱ブロック
１４Ｃ 第３加熱ブロック
１５ 制御器
１５１ 第１駆動部材
１５２ 第２駆動部材
１５３ 第３駆動部材
１５Ａ 制御ユニット
△Ｔ 温度差
℃ 温度
Ｍ ヒートポンプ部材の数
Ｎ 加熱ブロックの数
１４Ａ’ 第１加熱カラム
１４Ｂ’ 第２加熱カラム
１４Ｃ’ 第３加熱カラム
１４１ 延伸部
１４２ 貫通孔
【図1】
【図1A】
【図1Aa】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-12-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器に対して温度勾配及び熱対流を形成することに用いられ、
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２表面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備え、
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させる、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２表面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備え、
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させる、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項2】
前記第１ヒートポンプ部材は、前記第１加熱ブロックと前記第２加熱ブロックとの間に配置される請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項3】
前記温度センサは、前記第１加熱ブロックと接触し、前記第１加熱ブロックの前記第１熱エネルギーに基づいて前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項4】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差に必要なエネルギーが温度差エネルギー関係によって計算されることによって、前記第１ヒートポンプ部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項5】
前記制御器は、
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項6】
前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材は、前記制御ユニットに統合される請求項５に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項7】
前記温度センサは、前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーに基づいて、前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項8】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が低温面であり、前記第２面が高温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項9】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が高温面であり、前記第２面が低温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項10】
第１ヒートポンプ部材の数量Ｍと前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックの総数Ｎとは、Ｍ＝Ｎ－１の関係式を有する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項11】
前記第１ヒートポンプ部材は、ペルチェ素子である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項12】
第２ヒートポンプ部材及び第３加熱ブロックを更に備え、
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項13】
前記第２ヒートポンプ部材は、前記第２加熱ブロックと前記第３加熱ブロックとの間に配置される請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項14】
前記制御器は、前記第２ヒートポンプ部材に電気的に接続され、エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に出力する第３駆動部材を更に含むことによって前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項15】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面は、低温面であり、前記第４面は、高温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項16】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面が高温面であり、前記第４面が低温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項17】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項18】
前記第１ヒートポンプ部材、前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックと接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項19】
前記第１加熱ブロックの片側及び前記第２加熱ブロックの片側は、前記容器の一部に貼付されて接触することによって、前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の場合。
【請求項20】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも機械加工構造である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【手続補正書】
【提出日】2023-02-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器に対して温度勾配及び熱対流を形成することに用いられ、
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備え、
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させる、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
エネルギーを受け取り、第１熱エネルギーに変換する加熱部材と、
前記第１熱エネルギーに基づいてセンシング結果を生成する温度センサと、
第１面及び第２面を有し、エネルギーを受け取り、前記第１面と前記第２面との間に第１温度差を生成する第１ヒートポンプ部材と、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面と接触し、且つ前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーを受け取って前記第１ヒートポンプ部材に伝導し、前記第１ヒートポンプ部材に前記第１熱エネルギー及び前記第１温度差によって第２熱エネルギーを生成させる第１加熱ブロックと、
前記第１ヒートポンプ部材の前記第２面と接触し、前記第１ヒートポンプ部材の前記第２熱エネルギーを受け取る第２加熱ブロックと、
前記温度センサ、前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材と電気的に接続し、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記加熱部材及び前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを対応して出力することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御器と、
を備え、
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させる、対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項2】
前記第１ヒートポンプ部材は、前記第１加熱ブロックと前記第２加熱ブロックとの間に配置される請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項3】
前記温度センサは、前記第１加熱ブロックと接触し、前記第１加熱ブロックの前記第１熱エネルギーに基づいて前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項4】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差に必要なエネルギーが温度差エネルギー関係によって計算されることによって、前記第１ヒートポンプ部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項5】
前記制御器は、
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記加熱部材に電気的に接続され、前記加熱部材にエネルギーを出力する第１駆動部材と、
前記第１ヒートポンプ部材に電気的に接続され、前記第１ヒートポンプ部材にエネルギーを出力する第２駆動部材と、
前記温度センサ、前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材に電気的に接続され、前記温度センサの前記センシング結果に基づいて前記第１駆動部材の出力エネルギーを制御し、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２駆動部材の出力エネルギーを制御することによって、前記加熱部材の前記第１熱エネルギー及び前記第１ヒートポンプ部材の前記第１温度差を制御する制御ユニットと、
を更に備える請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項6】
前記第１駆動部材及び前記第２駆動部材は、前記制御ユニットに統合される請求項５に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項7】
前記温度センサは、前記加熱部材と接触し、前記加熱部材の前記第１熱エネルギーに基づいて、前記センシング結果を前記制御器にフィードバックして演算処理させることによって、前記加熱部材に出力するエネルギーを制御する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項8】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が低温面であり、前記第２面が高温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項9】
前記第１ヒートポンプ部材の前記第１面が高温面であり、前記第２面が低温面である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項10】
第１ヒートポンプ部材の数量Ｍと前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックの総数Ｎとは、Ｍ＝Ｎ－１の関係式を有する請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項11】
前記第１ヒートポンプ部材は、ペルチェ素子である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項12】
第２ヒートポンプ部材及び第３加熱ブロックを更に備え、
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
前記第２ヒートポンプ部材は、第３面及び第４面を有し、エネルギーを受け取り、前記第３面と前記第４面との間に第２温度差を生成し、且つ前記第２加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面と接触し、前記第２加熱ブロックは、受け取った前記第２熱エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に伝導し、前記第２ヒートポンプ部材に前記第２熱エネルギー及び前記第２温度差によって第３熱エネルギーを生成させ、
前記第３加熱ブロックは、前記第２ヒートポンプ部材の前記第４面と接触し、前記第２ヒートポンプ部材の前記第３熱エネルギーを受け取り、
前記制御器は、前記温度差エネルギー関係に基づいて前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項４に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項13】
前記第２ヒートポンプ部材は、前記第２加熱ブロックと前記第３加熱ブロックとの間に配置される請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項14】
前記制御器は、前記第２ヒートポンプ部材に電気的に接続され、エネルギーを前記第２ヒートポンプ部材に出力する第３駆動部材を更に含むことによって前記第２ヒートポンプ部材の前記第２温度差を制御する請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項15】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面は、低温面であり、前記第４面は、高温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項16】
前記第２ヒートポンプ部材の前記第３面が高温面であり、前記第４面が低温面である請求項１２に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項17】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックに接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項18】
前記第１ヒートポンプ部材、前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも貫通孔が開設され、前記容器の一部を収容して前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックと接触させることによって前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【請求項19】
前記第１加熱ブロックの片側及び前記第２加熱ブロックの片側は、前記容器の一部に貼付されて接触することによって、前記容器に温度勾配及び熱対流を形成させる請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置の場合。
【請求項20】
前記第１加熱ブロック及び前記第２加熱ブロックは、何れも機械加工構造である請求項１に記載の対流式ポリメラーゼ連鎖反応用の加熱装置。
【外国語明細書】
