(57)【要約】【課題】  マイクロ化学チップの局部反応領域の大きさや形状に拘わらず、良好な温度制御が可能になる熱電装置を提供すること。【解決手段】  下基板２１ａの下部電極２２ａと上基板２１ｂの上部電極２２ｂにそれぞれ熱電素子２３の端面を接合して熱電モジュール２０を構成し、この熱電モジュール２０をマイクロ化学チップ１１の局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃにそれぞれ取り付けて熱電装置１０を構成した。そして、局部反応領域１５ａ等と熱電モジュール２０との間に局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを設けた。この局部温調ヒートシンク部１２ａ等は、上面を局部領域１５ａ等に沿わせて形成し、下面を熱電モジュール２０の上基板２１ｂに沿わせて形成した。また、局部反応領域１５ａ等を高熱伝導性を有する箔層で構成した。【選択図】  図１
2006278880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合して構成した熱電モジュールを、マイクロ化学チップにおける温度制御が必要な局部反応領域に接触させて、前記熱電モジュールに通電することにより、前記熱電素子の両端部に温度差を生じさせて前記局部反応領域の温度制御を行う熱電装置であって、
前記局部反応領域と前記熱電モジュールとの間に局部温調ヒートシンク部を設けるとともに、前記局部温調ヒートシンク部における前記マイクロ化学チップ側の面を前記局部領域の略全面に沿わせて形成し、前記局部温調ヒートシンク部における前記熱電モジュール側の面を前記熱電モジュールの対向する絶縁基板の略全面に沿わせて形成したことを特徴とする熱電装置。
【請求項２】
前記熱電モジュールと前記局部温調ヒートシンク部とを着脱手段を介して、着脱自在な状態で組み付け可能にした請求項１に記載の熱電装置。
【請求項３】
前記熱電モジュールにおける前記局部温調ヒートシンク部が取り付けられる面に固定スペーサを取り付け、前記固定スペーサにねじまたはねじ穴を設けるとともに、前記局部温調ヒートシンク部に、前記ねじまたはねじ穴と係合可能なねじ穴またはねじを設けて、前記着脱手段を構成した請求項２に記載の熱電装置。
【請求項４】
前記局部温調ヒートシンク部または前記固定スペーサの側面に保持用穴を設け、前記局部温調ヒートシンク部と前記固定スペーサとを着脱する際に、前記保持用穴を所定の治具で保持した状態で前記局部温調ヒートシンク部と前記固定スペーサとを相対的に回転させることができるようにした請求項３に記載の熱電装置。
【請求項５】
前記着脱手段を両面テープで構成した請求項２に記載の熱電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電モジュールの発熱または吸熱を利用して、マイクロ化学チップの局部反応領域の温度制御を行う熱電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ペルチェ効果を利用して熱電気変換を行う熱電モジュールが加熱・冷却装置および発電装置等に用いられている。この熱電モジュールは、一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。そして、このように構成された熱電モジュールは、マイクロ化学チップに取り付けられて、マイクロ化学チップの局部反応領域の温度制御のためにも用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１７４０９号公報
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、従来のマイクロ化学チップに熱電モジュールを取り付ける場合には、一定の形状に形成された熱電モジュールをマイクロ化学チップの所定の位置に適当に取り付けるだけ、あるいは接触させるだけであるため、マイクロ化学チップの局部反応領域に対して熱電モジュールが大きすぎたり、小さすぎたりすることがある。この結果、加熱・冷却に過不足が生じて熱電モジュールによる温度制御が不安定になったり、温度制御のための電力効率が低下してしまったりするという問題が生じている。
【０００４】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、マイクロ化学チップの局部反応領域の大きさや形状に拘わらず、良好な温度制御が可能になる熱電装置を提供することである。
【０００５】
前述した目的を達成するため、本発明に係る熱電装置の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面を接合して構成した熱電モジュールを、マイクロ化学チップにおける温度制御が必要な局部反応領域に接触させて、熱電モジュールに通電することにより、熱電素子の両端部に温度差を生じさせて局部反応領域の温度制御を行う熱電装置であって、局部反応領域と熱電モジュールとの間に局部温調ヒートシンク部を設けるとともに、局部温調ヒートシンク部におけるマイクロ化学チップ側の面を局部領域の略全面に沿わせて形成し、局部温調ヒートシンク部における熱電モジュール側の面を熱電モジュールの対向する絶縁基板の略全面に沿わせて形成したことにある。
【０００６】
このように構成した本発明の熱電装置では、マイクロ化学チップの局部反応領域と熱電モジュールとの間に、局部温調ヒートシンク部を設けて、この局部温調ヒートシンク部を介して、熱電モジュールの発熱でマイクロ化学チップを加熱したり、熱電モジュールの吸熱でマイクロ化学チップを冷却したりするようにしている。そして、局部温調ヒートシンク部のマイクロ化学チップ側の面を局部反応領域の略全面に沿わせた形状に形成し、局部温調ヒートシンク部の熱電モジュール側の面を熱電モジュールの絶縁基板の略全面に沿わせた形状に形成している。
【０００７】
このため、局部温調ヒートシンク部の両面がそれぞれ対向する局部反応領域および絶縁基板の大きさおよび形状に応じたものになって、局部温調ヒートシンク部の大きさや形状に無駄がなくなる。また、これによって、局部反応領域以外の部分を加熱したり吸熱したりすることがなくなるため、電力効率がよく安定した温度制御が可能になる。なお、この場合の局部反応領域の略全面に沿わせた形状や絶縁基板の略全面に沿わせた形状とは完全に一致するものに限らず、全面に近い範囲で一致するものであってもよい。また、マイクロ化学チップは、マイクロタス（μＴＡＳ）やマイクロリアクターと呼ばれることもあるが、本発明のマイクロ化学チップは、これらを総称したものとする。
【０００８】
本発明に係る熱電装置の他の構成上の特徴は、熱電モジュールと局部温調ヒートシンク部とを着脱手段を介して、着脱自在な状態で組み付け可能にしたことにある。これによると、形状の異なる複数個の局部温調ヒートシンク部を準備し、これらの中からマイクロ化学チップの局部反応領域の形状に合ったものを適宜選択して、熱電モジュールに取り付けることができる。この結果、マイクロ化学チップの種類が代わり、局部反応領域の形状が代わっても、局部温調ヒートシンク部を取り替えるだけで、最適な温度制御が可能になる。
【０００９】
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、熱電モジュールにおける局部温調ヒートシンク部が取り付けられる面に固定スペーサを取り付け、固定スペーサにねじまたはねじ穴を設けるとともに、局部温調ヒートシンク部に、ねじまたはねじ穴と係合可能なねじ穴またはねじを設けて、着脱手段を構成したことにある。これによると、固定スペーサと局部温調ヒートシンク部との着脱操作が容易になる。
【００１０】
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、局部温調ヒートシンク部または固定スペーサの側面に保持用穴を設け、局部温調ヒートシンク部と固定スペーサとを着脱する際に、保持用穴を所定の治具で保持した状態で局部温調ヒートシンク部と固定スペーサとを相対的に回転させることができるようにしたことにある。これによると、局部温調ヒートシンク部を熱電モジュールに対して着脱する際に、熱電モジュールが破壊されることを防止できる。また、この場合の保持用穴は、局部温調ヒートシンク部および固定スペーサの一方に設けてもよいし、双方に設けてもよい。
【００１１】
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、着脱手段を両面テープで構成したことにある。これによると、固定スペーサと局部温調ヒートシンク部との着脱操作がさらに容易になるとともに、着脱手段が安価につくようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を用いて詳しく説明する。図１および図２は、本実施形態に係る熱電装置１０を示している。この熱電装置１０は、マイクロ化学チップ１１の下面に、それぞれ形状の異なる局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介して複数個の熱電モジュール２０が配置され、さらに、熱電モジュール２０の下面にヒートシンク１３を取り付けて構成されている。マイクロ化学チップ１１は、試薬等の反応や分析を行うために用いられるもので、耐熱性の樹脂材料からなる板状体で構成されている。
【００１３】
そして、マイクロ化学チップ１１の内部には、円形や長方形の収容部１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備えた流路１４が形成されている。この流路１４では、例えば、収容部１４ａを、試薬等を供給するために用い（供給装置は図示せず）、その試薬等が流路１４を流れるときや収容部１４ｂに収容されているときに、反応させたり分析したりする。そして、収容部１４ｃで反応や分析が終了した試薬等を回収する等が行われる（回収装置は図示せず）。また、マイクロ化学チップ１１における各収容部１４ａ，１４ｂ，１４ｃに対応する部分は温度制御が必要な局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃに設定されている。
【００１４】
熱電モジュール２０は、図３および図４に示したように、下基板２１ａと上基板２１ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板２１ａの上面における所定部分に下部電極２２ａが取り付けられ、上基板２１ｂの下面における所定部分に上部電極２２ｂが取り付けられている。そして、チップからなる熱電素子２３が、それぞれ下端面を下部電極２２ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極２２ｂにハンダ付けにより固定されて下基板２１ａと上基板２１ｂとを一体的に連結している。
【００１５】
下部電極２２ａと上部電極２２ｂとは、それぞれ熱電素子２３の略１個分の幅の長さに等しい距離をずらして取り付けられている。各上部電極２２ｂには、それぞれ２個の熱電素子２３の上端面が接合されており、下部電極２２ａには、１個の熱電素子２３の下端面だけが接合されるものと、２個の熱電素子２３の下端面が接合されるものとがある。そして、１個の熱電素子２３の下端面だけが接合される下部電極２２ａは下基板２１ａの一方側（図３の後部側）の２箇所の角部に設けられ、その下部電極２２ａには、リード線２４ａ，２４ｂが取り付けられて通電可能になっている。
【００１６】
また、この熱電素子２３は、下基板２１ａと上基板２１ｂとの間で下部電極２２ａおよび上部電極２２ｂを介して電気的に接続されており、リード線２４ａ，２４ｂを介して通電することにより、下基板２１ａと上基板２１ｂとの間に供給された電力に応じた温度差が生じる。局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、銅からなるブロック体で構成されている。そして、局部温調ヒートシンク部１２ａは、下面が上基板２１ｂの上面と略同一の四角形に形成され、上面が局部反応領域１５ａと略同一の円形に形成されて、上部側にいくほど丸くなるとともに細くなっている。
【００１７】
また、局部温調ヒートシンク部１２ｂは、下面が上基板２１ｂの上面と略同一の長方形に形成され、上面が局部反応領域１５ｂと略同一の長方形に形成されている。したがって、この局部反応領域１５ｂは、平面視が上基板２１ｂと略同一形状に形成された、直方体に形成されている。さらに、局部温調ヒートシンク部１２ｃは、下面が上基板２１ｂの上面と略同一の長方形に形成され、上面が局部反応領域１５ｃと略同一の長方形に形成されている。この局部反応領域１５ｃは、上基板２１ｂの平面視よりも大きな長方形に形成されている。したがって、局部温調ヒートシンク部１２ｃは、上部側にいくほど大きくなった逆向きの台状に形成されている。
【００１８】
このように構成された局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ下面を対応する熱電モジュール２０の上基板２１ｂに高熱伝導性接着剤等を介して接合させ、上面をそれぞれマイクロ化学チップ１１における対応する局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃの部分に接触させている。この局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって、マイクロ化学チップ１１と各熱電モジュール２０とは熱伝導可能な状態で連結されている。そして、各熱電モジュール２０の下基板２１ａの下面に、ヒートシンク１３が高熱伝導性接着剤を介して接合されている。
【００１９】
このヒートシンク１３は、アルミニウムからなるブロック体の下面に一定間隔で複数の放熱フィンを設けて構成されている。このヒートシンク１３は、複数の放熱フィンを設けて下面の表面積を大きくすることによって放熱性を向上させるようになっており、熱電モジュール２０の下基板２１ａ側の放熱量を多くする。これによって、各熱電モジュール２０による局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃの冷却をより効果的に行える。
【００２０】
また、この場合、リード線２４ａ，２４ｂを介して各熱電モジュール２０に供給される電力は、それぞれ異なるものにすることができ、対応する局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃの大きさや形状に応じて設定する。このように構成したため、マイクロ化学チップ１１の各局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃをそれぞれ適正温度に冷却した状態で、流路１４に試薬等を供給することにより、その試薬等の反応や分析を良好な状態で行うことができる。
【００２１】
このように、本実施形態に係る熱電装置１０では、マイクロ化学チップ１１と各熱電モジュール２０との間に、下面が熱電モジュール２０の上基板２１ｂの上面と同形状に形成され、上面が各局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃと同形状に形成された局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃをそれぞれ設けている。このため、局部温調ヒートシンク部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの両面がそれぞれ対向する局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃおよび上基板２１ｂの大きさおよび形状に応じたものになって、熱電モジュール２０はマイクロ化学チップ１１に対し効果的な吸熱あるいは加熱を行うことができる。すなわち、熱電モジュール２０は、マイクロ化学チップ１１における局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃ以外の部分に対し吸熱あるいは加熱することがないため、電力効率がよく安定した温度制御が可能になる。
【００２２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る熱電装置３０を示している。この熱電装置３０では、各熱電モジュール２０と局部温調ヒートシンク部３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの間にそれぞれ固定スペーサ３３が設けられている。この固定スペーサ３３は、銅からなる直方体のブロックで構成されている。また、局部温調ヒートシンク部３２ａの本体部分は局部温調ヒートシンク部１２ａと同形、局部温調ヒートシンク部３２ｂの本体部分は局部温調ヒートシンク部１２ｂと同形、局部温調ヒートシンク部３２ｃの本体部分は局部温調ヒートシンク部１２ｃと同形にそれぞれ形成されている。
【００２３】
そして、局部温調ヒートシンク部３２ａ，３２ｂ，３２ｃの下面には、それぞれ下方に向って延びるねじ３４が設けられている。また、各固定スペーサ３３の中央部には、それぞれねじ３４と係合可能なねじ穴３５が形成されている。各ねじ３４はそれぞれ同じ大きさで同じ形状に形成され、各ねじ穴３５はそれぞれ同じ大きさで同じ形状に形成されている。したがって、局部温調ヒートシンク部３２ａ，３２ｂ，３２ｃと各固定スペーサ３３とは組み合わせを代えてどれとでも係合できる。また、固定スペーサ３３は高熱伝導性接着剤により熱電モジュール２０に接合され、局部温調ヒートシンク部３２ａ，３２ｂ，３２ｃと固定スペーサ３３との間にはグリスが塗布されてもよい。この熱電装置３０のそれ以外の部分の構成については、前述した第１実施形態の熱電装置１０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
【００２４】
これによると、形状の異なる複数個の局部温調ヒートシンク部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを準備し、これらの中からマイクロ化学チップ１１の各局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃの形状に合ったものを適宜選択して、熱電モジュール２０に接触させることができる。このため、マイクロ化学チップの局部反応領域の形状等に応じて、適宜使用する局部温調ヒートシンク部を選択することができる。また、種類の異なるマイクロ化学チップを用いた場合には、ヒートシンク１３に対する熱電モジュール２０の位置を調節することにより熱電モジュール２０の位置を局部反応領域に合わせることができる。この熱電装置３０のそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態の熱電装置１０と同様である。
【００２５】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、固定スペーサ３３ａと、局部温調ヒートシンク部３２ｄとの間に、グリスの代わりにヒートシート３６が設置されている。このヒートシート３６は、シリコーンゴムに熱伝導性フィラーを分散させた高熱伝導性の長方形のシートで構成されており、中央部に穴部３６ａが形成されている。また、この熱電装置が備える熱電モジュール２０ａの下基板３１ａの下面には、メタライズ層３７ａが形成され、上基板３１ｂの上面には、メタライズ層３７ｂが形成されている。
【００２６】
このメタライズ層３７ａ，３７ｂは、それぞれ銅層、ニッケル層および金層の３層で構成されている。そして、このメタライズ層３７ａ，３７ｂによって、熱電モジュール２０ａは、固定スペーサ３３ａおよびヒートシンク１３に良好な状態でハンダ接合される。この熱電装置も、局部温調ヒートシンク部３２ｂ，３２ｃと同形の局部温調ヒートシンク部を備えており、熱電モジュール２０ａおよびヒートシート３６も複数個備えている。この熱電モジュール２０ａおよびヒートシート３６等を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電装置３０と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記している。
【００２７】
また、このように構成したため、固定スペーサ３３ａの上面にヒートシート３６を載せ、局部温調ヒートシンク部３２ｄのねじ３４をヒートシート３６の穴部３６ａに通して、ねじ３４と穴部３６ａを係合させることによりヒートシート３６の取り付けができる。これによって、固定スペーサ３３ａと局部温調ヒートシンク部３２ｄとの間の熱伝導性を向上させるための材料の取り付けが容易になる。この熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した第２実施形態の熱電装置３０と同様である。
【００２８】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、局部温調ヒートシンク部３２ｅの内部に、温度センサ３８が設けられている。この温度センサ３８を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、図６に示した熱電モジュール２０ａを備えた熱電装置と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記している。また、このように構成したため、局部反応領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃの温度を正確に測定でき、精度のよい温度制御が可能になる。この熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した第３実施形態の熱電装置と同様である。
【００２９】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、固定スペーサ３３ｂの左右両端面の中央部にそれぞれ保持用穴３９ａ，３９ｂが形成されている。この固定スペーサ３３ｂを備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した第３実施形態の熱電装置と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記している。また、このように構成した固定スペーサ３３ｂに対して局部温調ヒートシンク部３２ｄを着脱する際には、図９に示した着脱用治具４１を用いることによりその着脱操作が容易になるとともに、熱電モジュール２０ａの破損を防止することができる。
【００３０】
すなわち、着脱用治具４１の先端把持部４２ａ，４２ｂを、それぞれ保持用穴３９ａ，３９ｂ内に入れて、着脱用治具４１で固定スペーサ３３ｂを支持した状態で、固定スペーサ３３ｂに対して局部温調ヒートシンク部３２ｄを回転させながら着脱することにより、熱電モジュール２０ａには負荷が掛からなくなり、無理な力が加わって熱電モジュール２０ａが破損することがなくなる。この熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した第３実施形態の熱電装置と同様である。
【００３１】
（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、固定スペーサ３３ｂだけでなく、局部温調ヒートシンク部３２ｆの左右両側の傾斜面の中央部にそれぞれ保持用穴４３ａ，４３ｂが形成されている。この局部温調ヒートシンク部３２ｆを備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した第５実施形態の熱電装置と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記している。この場合、固定スペーサ３３ｂに対する局部温調ヒートシンク部３２ｆの着脱は、２個の着脱用治具４１を用いて行う。
【００３２】
すなわち、一方の着脱用治具４１の先端把持部４２ａ，４２ｂを、保持用穴３９ａ，３９ｂ内に入れて、固定スペーサ３３ｂを支持するとともに、他方の着脱用治具４１の先端把持部４２ａ，４２ｂを、保持用穴４３ａ，４３ｂ内に入れて、局部温調ヒートシンク部３２ｆを支持する。その状態で、一方の着脱用治具４１に対して他方の着脱用治具４１を回転させながら固定スペーサ３３ｂに対して局部温調ヒートシンク部３２ｆを着脱することができる。これによっても、熱電モジュール２０ａには負荷が掛からなくなり、熱電モジュール２０ａが破壊されることを防止できる。また、固定スペーサ３３ｂに対する局部温調ヒートシンク部３２ｆの着脱操作がさらに容易になる。この熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した第５実施形態の熱電装置と同様である。
【００３３】
（第７実施形態）
図１１は、本発明の第７実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、図６に示した熱電装置における固定スペーサ３３ａおよびヒートシート３６に代えて、熱伝導性両面粘着シート４５が用いられている。また、局部温調ヒートシンク部４６は、局部温調ヒートシンク部１２ａと同形に形成されて、ねじ３４は形成されてない。そして、熱伝導性両面粘着シート４５を挟んだ状態で、熱電モジュール２０ａと局部温調ヒートシンク部４６とが接合されている。この熱伝導性両面粘着シート４５を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した第３実施形態の熱電装置と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記している。
【００３４】
このように構成したため、熱電モジュール２０ａと局部温調ヒートシンク部４６との着脱が容易になる。すなわち、熱電モジュール２０ａの上面または局部温調ヒートシンク部４６の下面に熱伝導性両面粘着シート４５を貼り付けた状態で、熱電モジュール２０ａの上面に局部温調ヒートシンク部４６を重ねることにより簡単に双方を組み付けることができる。また、熱電モジュール２０ａと局部温調ヒートシンク部４６とを反対方向に引っ張ることやねじることにより、簡単に熱電モジュール２０ａから局部温調ヒートシンク部４６を取り外すことができる。この熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した第３実施形態の熱電装置等と同様である。
【００３５】
また、図１２，１３に示した熱電装置５０を実施例１とし、図１４，１５に示した熱電装置５０ａを比較例１として、両熱電装置５０，５０ａの温度制御の精度に関する比較テストを行った。熱電装置５０，５０ａは、ともに同じマイクロ化学チップ５１を備えており、各マイクロ化学チップ５１には、幅が０．５ｍｍで長さが５ｍｍに設定された局部反応領域５５が形成されている。そして、各局部反応領域５５に一定間隔を保って、３個の測定点Ａ，Ｂ，Ｃを設定した。
【００３６】
また、図１２に示したように、熱電装置５０のマイクロ化学チップ５１には、熱伝導性両面粘着シート４５と局部温調ヒートシンク部４６ａとを介して熱電モジュール２０ａが接触している。熱伝導性両面粘着シート４５の大きさは、熱電モジュール２０ａのメタライズ層３７ｂと同じ大きさに設定されている。また、局部温調ヒートシンク部４６ａは、下面が熱伝導性両面粘着シート４５と略同一の長方形に形成され、上面が局部反応領域５５と略同一の長方形に形成されている。この局部温調ヒートシンク部４６ａの上面の形状は、図１３に領域５７として示したように形成されており、局部反応領域５５よりも僅かに大きくなるように設定されている。このため、測定点Ａ，Ｂ，Ｃは、すべて領域４７内に位置している。
【００３７】
また、図１４に示したように、熱電装置５０ａのマイクロ化学チップ５１には、熱電モジュール２０ａが接触している。この場合のメタライズ層３７ｂの上面の形状を、図１５に領域５８として示している。このように、この熱電装置５０ａでは、領域５８は、局部反応領域５５の中央側部分を含むだけになっており、測定点Ａ，Ｃは、領域５８の外部に位置している。なお、領域５７の幅は０．７ｍｍに、長さは５．４ｍｍにそれぞれ設定されている。また、領域５８の幅と長さは、それぞれ２ｍｍに設定されている。また、各熱電モジュール２０ａの下面には、それぞれヒートシンクが取り付けられている。
【００３８】
このように構成した熱電装置５０，５０ａを用いて、周囲の温度が４０℃の環境下で、局部反応領域５５内に所定の溶液を入れ、その溶液の温度を３０℃に保持するテストを行った。その結果を、下記の表１に示した。
【表１】
2006278880.tif 000003
【００３９】
表１に示したように、熱電装置５０では、測定点Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、すべて測定温度は、３０．０℃または３０．０±０．１℃になり良好な結果を得た。また、熱電装置５０ａでは、測定点Ｂにおいては、３０．１℃であったが、測定点Ａでは、３０．３℃、測定点Ｃでは、３０．４℃と局部反応領域５５の長手方向の両端側部分では温度に大きなばらつきが生じた。この結果から、比較例１の熱電装置５０ａに比べて、実施例１の熱電装置５０の方がより精度の高い温度制御ができることが分かる。
【００４０】
また、図１６，１７に示した熱電装置６０を実施例２とし、図１８，１９に示した熱電装置６０ａを比較例２として、両熱電装置６０，６０ａの消費電力に関する比較テストを行った。熱電装置６０，６０ａは、ともに同じマイクロ化学チップ６１を備えており、各マイクロ化学チップ６１には、直径が２．５ｍｍの円形の局部反応領域６５がそれぞれ形成されている。また、図１６に示したように、熱電装置６０のマイクロ化学チップ５１には、熱伝導性両面粘着シート４５と局部温調ヒートシンク部４６とを介して熱電モジュール２０ａが接触している。局部温調ヒートシンク部４６は、下面が熱伝導性両面粘着シート４５と略同一の長方形に形成され、上面が局部反応領域６５と略同一の円形に形成されている。
【００４１】
この局部温調ヒートシンク部４６の上面の形状は、図１７に領域６７として示しており、局部反応領域６５よりも僅かに大きくなるように設定されている。また、図１８に示したように、熱電装置６０ａのマイクロ化学チップ６１には、熱電モジュール２０ａが接触している。この場合のメタライズ層３７ｂの上面を、図１９に領域６８として示している。このように、この熱電装置６０ａでは、領域６８は、局部反応領域６５の外部にまで大きく広がっている。なお、領域６７の直径は３ｍｍに設定され、領域６８の幅と長さは、それぞれ４ｍｍに設定されている。また、各熱電モジュール２０ａの下面には、それぞれヒートシンクを取り付けられている。
【００４２】
このように構成した熱電装置６０，６０ａを用いて、周囲の温度が４０℃の環境下で、局部反応領域６５内に溶液を入れ、その溶液の温度を３０℃に保持するテストを行った。その結果、比較例２の熱電装置６０ａにおける消費電力を１００とすると、実施例２の熱電装置６０における消費電力は９４であった。この結果から、比較例２の熱電装置６０ａに比べて、実施例２の熱電装置６０の方がより少ない消費電力で済むことが分かる。
【００４３】
また、本発明に係る熱電装置は前述した各実施形態に限定するものでなく適宜変更が可能である。例えば、前述した各実施形態では、局部温調ヒートシンク部１２ａ等や固定スペーサ３３等を銅で構成しているが、局部温調ヒートシンク部１２ａ等や固定スペーサ３３等を構成する材料としては、銅に限らず、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅タングステン合金など熱伝導性のよい材料であれば使用が可能である。また、防錆のために、局部温調ヒートシンク部１２ａ等や固定スペーサ３３等の表面にニッケルメッキ等を施すこともできる。
【００４４】
さらに、前述した各実施形態では、熱電モジュール２０等と固定スペーサ３３等を高熱伝導性接着剤で接合しているが、高熱伝導性接着剤に代えてハンダやロウ付け等で接合してもよい。また、熱電モジュール２０等と局部温調ヒートシンク部１２ａ等は、高熱伝導性接着剤に代えてハンダや両面粘着シートで接合してもよい。さらに、熱電モジュール２０等とヒートシンク１３は、高熱伝導性接着剤に代えてハンダや両面粘着シートで接合してもよい。また、局部温調ヒートシンク部１２ａ等とマイクロ化学チップ１１等の接合においては圧力をかけて接触させるだけでもよいが、グリスやシリコーンオイルを介在させてもよい。さらに、熱電装置を構成するそれ以外の部分についても、その形状、大きさ、材料等について適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱電装置の概略を示した正面図である。
【図２】図１に示した熱電装置の平面図である。
【図３】図１に示した熱電装置が備える熱電モジュールの斜視図である。
【図４】図３に示した熱電モジュールの側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る熱電装置の概略を示した正面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る熱電装置の要部を分解して示した正面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る熱電装置の要部を分解して示した正面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る熱電装置の要部を分解して示した正面図である。
【図９】着脱用治具を示した正面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る熱電装置の要部を分解して示した正面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る熱電装置の要部を示した正面図である。
【図１２】実施例１の熱電装置を示した正面図である。
【図１３】図１２の平面図である。
【図１４】比較例１の熱電装置を示した正面図である。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】実施例２の熱電装置を示した正面図である。
【図１７】図１６の平面図である。
【図１８】比較例２の熱電装置を示した正面図である。
【図１９】図１８の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，３０，５０，６０…熱電装置、１１，５１，６１…マイクロ化学チップ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，４６，４６ａ…局部温調ヒートシンク部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，５５，６５…局部反応領域、２０，２０ａ…熱電モジュール、２１ａ，３１ａ…下基板、２１ｂ，３１ｂ…上基板、２２ａ…下部電極、２２ｂ…上部電極、２３…熱電素子、３３，３３ａ，３３ｂ…固定スペーサ、３４…ねじ、３５…ねじ穴、３９ａ，３９ｂ，４３ａ，４３ｂ…保持用穴、４１…着脱用治具、４２ａ，４２ｂ…先端把持部、４５…熱伝導性両面粘着シート。
【図１】
2006278880.tif 000004
【図２】
2006278880.tif 000005
【図３】
2006278880.tif 000006
【図４】
2006278880.tif 000007
【図５】
2006278880.tif 000008
【図６】
2006278880.tif 000009
【図７】
2006278880.tif 000010
【図８】
2006278880.tif 000011
【図９】
2006278880.tif 000012
【図１０】
2006278880.tif 000013
【図１１】
2006278880.tif 000014
【図１２】
2006278880.tif 000015
【図１３】
2006278880.tif 000016
【図１４】
2006278880.tif 000017
【図１５】
2006278880.tif 000018
【図１６】
2006278880.tif 000019
【図１７】
2006278880.tif 000020
【図１８】
2006278880.tif 000021
【図１９】
2006278880.tif 000022