(57)【要約】【課題】例えば細胞や、細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁などの局所冷却も可能なペルチェモジュールを提供すること。【解決手段】本発明のペルチェモジュール１は、対向させて配置した第１の半導体プレート１０及び第２の半導体プレート２０と、第１の半導体プレート１０における一端側の内面と第２の半導体プレート２０における一端側の内面とを接続する接合部３０と、第１の半導体プレート１０における他端側の外面と第２の半導体プレート２０における他端側の外面にそれぞれ配置した電極１２、１３、２２、２３とを備え、接合部３０には、突出させた針部３２を設けたことを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させて配置した第１の半導体プレート及び第２の半導体プレートと、
前記第１の半導体プレートにおける一端側の内面と前記第２の半導体プレートにおける一端側の内面とを接続する接合部と、
前記第１の半導体プレートにおける他端側の外面と前記第２の半導体プレートにおける他端側の外面にそれぞれ配置した電極とを備え、
前記接合部には、突出させた針部を設けたことを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項２】
Ｐ型半導体とＮ型半導体を連続して接続したペルチェ素子を一対で用いたペルチェモジュールであって、
一方の前記ペルチェ素子の第１熱交換プレートと他方の前記ペルチェ素子の第２熱交換プレートとを接続する接合部を設け、前記第１熱交換プレートを冷却面とする場合には前記第２熱交換プレートも冷却面とし、前記第１熱交換プレートを放熱面とする場合には前記第２熱交換プレートも放熱面として用い、
前記接合部には、突出させた針部を設けたことを特徴とするペルチェモジュール。
【請求項３】
前記針部として数ミクロンの径の金属細線を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項４】
前記針部としてカンチレバーを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項５】
細胞組織の局所冷却又は加熱として用いることを特徴とする請求項３に記載のペルチェモジュール。
【請求項６】
細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁の局所冷却又は加熱として用いることを特徴とする請求項４に記載のペルチェモジュール。
【請求項７】
微粒子の離合や集散の制御として用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項８】
固体、液体、又は気体の流れや振動を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項９】
前記針部に空洞部を形成し、前記空洞部に気体又は液体を通過させることで、通過する前記気体又は前記液体の流れを制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項１０】
前記針部を冷却することで、前記針部先端に接触した物質を付着させ、前記針部を加熱することで、前記針部先端に付着した前記物質を離すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項１１】
前記接合部にヒートパイプを用い、前記ヒートパイプの端部に前記針部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュール。
【請求項１２】
それぞれの前記電極をヒートパイプで構成し、一方の前記ヒートパイプの一端を前記第１の半導体プレートにおける他端側の外面に配置し、他方の前記ヒートパイプの一端を前記第２の半導体プレートにおける他端側の外面に配置したことを特徴とする請求項１に記載のペルチェモジュール。
【請求項１３】
一方の前記ヒートパイプの他端と他方の前記ヒートパイプの他端に放熱用フィンを設けたことを特徴とする請求項１２に記載のペルチェモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ効果を利用したペルチェモジュール（加熱・冷却素子）に関し、さらに、このペルチェモジュールの最適な用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却効果を奏する（発現させる）ペルチェ素子としては、Ｂｉ2Ｔｅ3（ビスマス−テルル）系の材料を用いたものが知られており（例えば、特許文献１等参照）、その他の材料については、理論的には冷却効果が発現するであろうと考えられるものの、実用可能なレベルには至っていない。
このようなペルチェ効果による冷却及び加熱は、ｐ型及びｎ型の２枚の導体又は半導体のプレートを接合部を介して接合し、これにそれぞれ逆向きの電流を流すことにより、接合部側端部とその他端側とにそれぞれ発現させるものである。
しかしながら、ビスマス−テルル系の材料以外の材料を用いた場合には、いずれの向きに電流を流したとしても接合部側端部とその他端側の両方とも加熱状態となってしまい、ペルチェ効果による冷却状態を発現させることは困難であった。これは、ｎ型及びｐ型半導体を接合した際、その接合部分における電気抵抗の抵抗値が増大してしまうことに起因するものと考えられる。
そこで、本発明者らは、従来のビスマス−テルル系の材料以外の材料を用いた場合でも、ペルチェ効果、特に、冷却効果を発現させることができるペルチェモジュール及びその製造方法を既に提案した（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−３０８５３８号公報
【特許文献２】特願２００６−１３７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献２は、２枚の半導体プレートの間に、接合部として金属を挟み込むものであるが、この金属の形状を変えることで局所冷却が可能になることに気が付いた。
【０００４】
本発明は、例えば細胞や、細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁などの局所冷却も可能なペルチェモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明のペルチェモジュールは、対向させて配置した第１の半導体プレート及び第２の半導体プレートと、前記第１の半導体プレートにおける一端側の内面と前記第２の半導体プレートにおける一端側の内面とを接続する接合部と、前記第１の半導体プレートにおける他端側の外面と前記第２の半導体プレートにおける他端側の外面にそれぞれ配置した電極とを備え、前記接合部には、突出させた針部を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明のペルチェモジュールは、Ｐ型半導体とＮ型半導体を連続して接続したペルチェ素子を一対で用いたペルチェモジュールであって、一方の前記ペルチェ素子の第１熱交換プレートと他方の前記ペルチェ素子の第２熱交換プレートとを接続する接合部を設け、前記第１熱交換プレートを冷却面とする場合には前記第２熱交換プレートも冷却面とし、前記第１熱交換プレートを放熱面とする場合には前記第２熱交換プレートも放熱面として用い、前記接合部には、突出させた針部を設けたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、前記針部として数ミクロンの径の金属細線を用いたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、前記針部としてカンチレバーを用いたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項３に記載のペルチェモジュールにおいて、細胞組織の局所冷却又は加熱として用いることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項４に記載のペルチェモジュールにおいて、細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁の局所冷却又は加熱として用いることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、微粒子の離合や集散の制御として用いることを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、固体、液体、又は気体の流れや振動を制御することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、前記針部に空洞部を形成し、前記空洞部に気体又は液体を通過させることで、通過する前記気体又は前記液体の流れを制御することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、前記針部を冷却することで、前記針部先端に接触した物質を付着させ、前記針部を加熱することで、前記針部先端に付着した前記物質を離すことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のペルチェモジュールにおいて、前記接合部にヒートパイプを用い、前記ヒートパイプの端部に前記針部を設けたことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１に記載のペルチェモジュールにおいて、それぞれの前記電極をヒートパイプで構成し、一方の前記ヒートパイプの一端を前記第１の半導体プレートにおける他端側の外面に配置し、他方の前記ヒートパイプの一端を前記第２の半導体プレートにおける他端側の外面に配置したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１２に記載のペルチェモジュールにおいて、一方の前記ヒートパイプの他端と他方の前記ヒートパイプの他端に放熱用フィンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子的に冷却又は加熱できることで、極めて効率よく、制御性にも優れたペルチェモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態によるペルチェモジュールは、対向させて配置した第１の半導体プレート及び第２の半導体プレートと、第１の半導体プレートにおける一端側の内面と第２の半導体プレートにおける一端側の内面とを接続する接合部と、第１の半導体プレートにおける他端側の外面と第２の半導体プレートにおける他端側の外面にそれぞれ配置した電極とを備え、接合部には、突出させた針部を設けたものである。本実施の形態によれば、突出させた針部を設けることで、局所的な冷却や加熱を実現することができる。
本発明の第２の実施の形態によるペルチェモジュールは、一方のペルチェ素子の第１熱交換プレートと他方のペルチェ素子の第２熱交換プレートとを接続する接合部を設け、第１熱交換プレートを冷却面とする場合には第２熱交換プレートも冷却面とし、第１熱交換プレートを放熱面とする場合には第２熱交換プレートも放熱面として用い、接合部には、突出させた針部を設けたものである。本実施の形態によれば、第１熱交換プレートと第２熱交換プレートとの間を、接合部を介して接合し、接合部から突出させた針部を設けることで、局所的な冷却や加熱を実現することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、針部として数ミクロンの径の金属細線を用いたものである。本実施の形態によれば、微粒子や細胞などの加熱や冷却を行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、針部としてカンチレバーを用いたものである。本実施の形態によれば、数ｎｍレベルの対象物に対する冷却又は加熱を行うことができる。
本発明の第５の実施の形態は、第３の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、細胞組織の局所冷却又は加熱として用いるものである。本実施の形態によれば、１個の細胞を単独に冷却又は加熱できる。
本発明の第６の実施の形態は、第４の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁の局所冷却又は加熱として用いるものである。本実施の形態によれば、特定の細胞、あるいは構成物質を冷却して保存や死滅させること、又は加熱して保存や死滅させることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、微粒子の離合や集散の制御として用いるものである。本実施の形態によれば、冷却又は加熱することで、微粒子の運動を制御することができ、冷却時には微粒子を集合させ、加熱時には微粒子を散逸することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、固体、液体、又は気体の流れや振動を制御するものである。本実施の形態によれば、固体、液体、又は気体の流れや振動が存在する場所で、局所的にペルチェモジュールの針部の先端を接触させることで、固体、液体、又は気体の流れや振動を制御することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、針部に空洞部を形成し、空洞部に気体又は液体を通過させることで、通過する気体又は液体の流れを制御するものである。本実施の形態によれば、気体又は液体の流れを制御することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、針部を冷却することで、針部先端に接触した物質を付着させ、針部を加熱することで、針部先端に付着した物質を離すものである。本実施の形態によれば、ピンセットとして用いることができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、接合部にヒートパイプを用い、ヒートパイプの端部に針部を設けたものである。本実施の形態によれば、ヒートパイプを介して針部を設けることで局所的な冷却効果や加熱効果を高めることができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、それぞれの電極をヒートパイプで構成し、一方のヒートパイプの一端を第１の半導体プレートにおける他端側の外面に配置し、他方のヒートパイプの一端を第２の半導体プレートにおける他端側の外面に配置したものである。本実施の形態によれば、ヒートパイプ自体を電極として用いることで、水冷を必要とせず、モバイル型のペルチェモジュールとして利用することができる。
本発明の第１３の実施の形態は、第１２の実施の形態によるペルチェモジュールにおいて、一方のヒートパイプの他端と他方のヒートパイプの他端に放熱用フィンを設けたものである。本実施の形態によれば、放熱用フィンによって冷却能力を高めることができる。
【実施例１】
【０００８】
以下、本発明の一実施例によるペルチェモジュールについて添付図面に基づいて説明する。図１は本実施例によるペルチェモジュールの上面図、図２は同側面図、図３は同正面図である。
図１から図３に示すように、ペルチェモジュール１は、主面が互いに対向するように配置される第１の半導体プレート（例えばｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３）１０と第２の半導体プレート（例えばｐ型Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３）２０とを備えている。第１の半導体プレート１０における一端側の内面と第２の半導体プレート２０における一端側の内面とは、接合部３０によって接続されている。また、第１の半導体プレート１０における他端側の外面には、電極（例えばＣｕ電極）１３を配置し、第２の半導体プレート２０における他端側の外面には、電極（例えばＣｕ電極）２３を配置している。
また、第１の半導体プレート１０及び第２の半導体プレート２０の各内面には、電極１２、２２が設けられていない部分に、絶縁層１１、２１を設けている。このように、絶縁層１１及び２１によって、接合部３０以外の部分（すなわち、電極１２、２２が存在しない部分）において、第１の半導体プレート１０と第２の半導体プレート２０とを効果的に絶縁することができるので、電極１２、２２と電極１３、２３との間の距離、すなわち、第１の半導体プレート１０及び第２の半導体プレート２０の長手方向の長さ（対角線上の長さ）を有効に利用することができる。これにより、ペルチェ効果、特に、冷却効果を効率的に取り出す（発現させる）ことができる。
【０００９】
接合部３０は、第１の半導体プレート１０に設けられる電極１２と、第２の半導体プレート２０に設けられる電極２２と、電極１２と電極２２との間に設けられる導電性ペースト層３１と、導電性ペースト層３１から突出させた針部３２とから構成される。ここで針部３２は、先端径が数１０ミクロン程度のニッケル、銅、あるいはステンレス材料からなる金属細線であることが好ましい。
本実施例のペルチェモジュール１では、電極１２、２２を含む接合部３０を介して、第１の半導体プレート１０と、第２の半導体プレート２０とをその長手方向の一端側において接合することができるので、ペルチェモジュール１全体としての電気抵抗を低減することができる。これにより、接合部３０付近における電気抵抗による発熱を極力抑えることができ、実用に足りる冷却効果を発現可能なペルチェモジュール１を提供することができる。
更に、導電性ペースト層３１から突出させた針部３２を設けることで、局所的な冷却や加熱を実現することができる。
【００１０】
また、本実施例の接合部３０では、例えばドータイト（「ドータイト」は登録商標。以下同様）などの導電性ペースト層３１を介して、これらの電極１２、２２を接合しているので、接合部３０における電気抵抗が高くなることを抑制しつつ、第１の半導体プレート１０及び第２の半導体プレート２０の各電極１２、２２を容易且つ確実に接合することができる。なお、導電性ペースト層３１の代わりに、金属Ｇａ層又は低融点合金を用いてもよい。この場合においても、導電性ペースト層３１と同様の効果を奏することができる。
【００１１】
なお、図示はしないが、電極１３、２３には、導電性ペースト層を介して銅板が接合される。このように銅板を用いることで、例えば、銅線や金線等を用いる場合よりも接合等に起因する電気抵抗を低減することができる。これにより、より効果的にペルチェ効果による冷却効果を取り出す（発現させる）ことができる。ここで、接合部３０の場合と同様に、銅板を電極１３、２３に接合するために、導電性ペースト層の代わりに、金属Ｇａ層を用いてもよい。
【実施例２】
【００１２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
図４は、針部３２の一形態として用いるカンチレバー４０を示している。このカンチレバー４０は、電子間力顕微鏡（ＡＦＭ）アプリケーション用や、セミコンタクトモード測定やリソグラフィー用途に用いられているものであり、カンチレバー４０の端部には、先端における曲率半径が１０ｎｍから６０ｎｍの突出部４１を有している。なお、突出部４１は、炭素結晶を成長させて製作することで、先端における曲率半径を１〜３ｎｍとすることもできる。
このようなカンチレバー４０は、上記実施例で説明した針部３２の代わりに、導電性ペースト層３１に埋め込み、又は接合して設ける。
【００１３】
本実施例による実験結果を図５から図９に示す。
第１の半導体プレート１０としてｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３、第２の半導体プレート２０としてｐ型Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３を用い、電極１２、１３、２２、２３としてＣｕを用いた。また、針部３２としては、先端径が５０ミクロンの銅細線と、先端径が１０ｎｍのカンチレバー（オリンパス社製（品番ＯＭＣＬ−ＡＣ２４０ＴＭ−Ｂ２））を用いた。
図５は電流と金属細線の先端温度との関係を示す特性図、図６は電流と金属細線の先端温度差（雰囲気温度と針部の温度差）との関係を示す特性図、図７は電流とカンチレバーの先端温度との関係を示す特性図、図８は電流とカンチレバーの先端温度差（雰囲気温度とカンチレバーの温度差）との関係を示す特性図である。
図に示すように、金属細線を用いた場合にも、カンチレバーを用いた場合にも、マイナス５度近くまで冷却できるとともに、雰囲気温度との差においても、３５度を越える温度差を得ることができた。
また、図９は電流の変化による物質の重量を示す特性図である。電流が８アンペア程度の場合には１０ｍｇ程度の重量を付着させ、電流が９アンペア程度の場合には３０ｍｇ程度の重量を付着させることができた。
【実施例３】
【００１４】
以下、本発明の他の実施例によるペルチェモジュールについて添付図面に基づいて説明する。図１０は本実施例によるペルチェモジュールの側面図である。
同図に示すように、ペルチェモジュール２は、Ｐ型半導体５１Ａ、５１ＢとＮ型半導体５２Ａ、５２Ｂを連続して接続したペルチェ素子５０Ａ、５０Ｂを一対で用いている。ペルチェ素子５０Ａは、２枚の熱交換プレート（放熱プレート５３Ａ、冷却プレート５４Ａ）の間に、Ｐ型半導体５１ＡとＮ型半導体５２Ａを連続して接続している。一端部に配置されるＰ型半導体５１Ａと、他端部に配置されるＮ型半導体５２Ａとには、所定の電圧が印加される。また、ペルチェ素子５０Ｂは、２枚の熱交換プレート（放熱プレート５３Ｂ、冷却プレート５４Ｂ）の間に、Ｐ型半導体５１ＢとＮ型半導体５２Ｂを連続して接続している。一端部に配置されるＰ型半導体５１Ｂと、他端部に配置されるＮ型半導体５２Ｂとには、所定の電圧が印加される。ここで、熱交換プレート（放熱プレート５３Ａ、冷却プレート５４Ａ、放熱プレート５３Ｂ、冷却プレート５４Ｂ）は、電気的に高抵抗かつ熱的に高伝導な材料を用い、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉＣ（炭化珪素）が適しており、Ａｌ２Ｏ３（サファイア、アルミナ）を用いることもできる。
ペルチェ素子５０Ａの第１熱交換プレート（冷却プレート）５４Ａの内面と、ペルチェ素子５０Ｂの第２熱交換プレート（冷却プレート）５４Ｂの内面とは、接合部３０によって接続されている。
【００１５】
接合部３０は、例えば上記実施例と同様に導電性ペースト層、あるいは高熱伝導グリースによって構成することができ、接続部３０の端部には、突出させた針部３２を設けている。ここで針部３２は、先端径が数１０ミクロン程度のニッケル、銅、あるいはステンレス材料からなる金属細線であることが好ましい。
本実施例のペルチェモジュール２では、第１熱交換プレート（冷却プレート）５４Ａと第２熱交換プレート（冷却プレート）５４Ｂとの間を、接合部３０を介して接合し、接合部３０から突出させた針部３２を設けることで、局所的な冷却や加熱を実現することができる。
また、本実施例の接合部３０では、例えばドータイト（「ドータイト」は登録商標。以下同様）などの導電性ペースト層、あるいは高熱伝導グリースを用いることで、第１熱交換プレート（冷却プレート）５４Ａと第２熱交換プレート（冷却プレート）５４Ｂとを容易且つ確実に接合することができる。なお、導電性ペースト層の代わりに、金属Ｇａ層又は低融点合金を用いてもよい。この場合においても、導電性ペースト層と同様の効果を奏することができる。
なお、図４に示すカンチレバー４０を、本実施例における針部３２の一形態として用いることができる。
【実施例４】
【００１６】
以下、本発明の他の実施例によるペルチェモジュールについて添付図面に基づいて説明する。図１１は本実施例によるペルチェモジュールの側面図である。なお、図１から図３に示す実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、ペルチェモジュール３は、電極１３Ａ、電極２３Ａとしてヒートパイプを用いている。
ヒートパイプで構成された電極１３Ａの一端は、第１の半導体プレート１０における他端側の外面に配置し、ヒートパイプで構成された電極２３Ａの一端は、第２の半導体プレート２０における他端側の外面に配置している。
また、電極１３Ａの他端には放熱用フィン１３Ｂが、電極２３Ａの他端には放熱用フィン２３Ｂがそれぞれ設けられている。なお、導電性ペースト層の代わりに、金属Ｇａ層を用いてもよい。
本実施例のように、ヒートパイプ自体を電極１３Ａ、２３Ａとして用いることで、水冷を必要とせず、モバイル型のペルチェモジュールとして利用することができる。
【実施例５】
【００１７】
以下、本発明の他の実施例によるペルチェモジュールについて添付図面に基づいて説明する。図１２は本実施例によるペルチェモジュールの側面図である。なお、図１から図３に示す実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、ペルチェモジュール４は、接合部３０にヒートパイプ５１を設けている。従って、接合部３０は、第１の半導体プレート１０に設けられる電極１２と、第２の半導体プレート２０に設けられる電極２２と、電極１２と電極２２との間に設けられるヒートパイプ５１と、導電性ペースト層３１を介してヒートパイプ５１に接続した針部３２とから構成される。なお、図示はしないが、電極１２とヒートパイプ５１との間、及び電極２２とヒートパイプ５１との間も導電性ペースト層によって接合されている。
本実施例のように、ヒートパイプ５１を介して針部３２を設けることで局所的な冷却効果や加熱効果を高めることができる。
【実施例６】
【００１８】
以下、本発明の他の実施例によるペルチェモジュールについて添付図面に基づいて説明する。図１３は本実施例によるペルチェモジュールの側面図である。なお、図１０に示す実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
同図に示すように、ペルチェモジュール５は、接合部３０としてヒートパイプ５１を用いている。なお、図示はしないが、第１熱交換プレート（冷却プレート）５４Ａとヒートパイプ５１との間、及び第２熱交換プレート（冷却プレート）５４Ｂとヒートパイプ５１との間は導電性ペースト層、あるいは高熱伝導グリースによって接合されている。
そして、針部３２は、導電性ペースト層３１を介してヒートパイプ５１に接続している。
本実施例のように、ヒートパイプ５１を介して針部３２を設けることで局所的な冷却効果や加熱効果を高めることができる。
【００１９】
以下に本実施例によるペルチェモジュールの用途について説明する。
まず、本実施例によるペルチェモジュールは、細胞組織の局所冷却又は加熱として用いることができる。
通常の細胞のサイズは数ミクロンであるため、本実施例によるペルチェモジュールの針部の先端サイズを細胞のサイズと同程度にすることで、１個の細胞を単独に冷却又は加熱できる。冷却又は加熱の切り替えは、ペルチェモジュールに流す電流の向きを逆転することで容易に行える。
さらに、ペルチェモジュールの針部の先端サイズを、カンチレバーのように１０ｎｍ程度のものを使用すれば、細胞を構成している染色体、ミトコンドリア、細胞壁などを単独で冷却又は加熱することができる。
上記方法により、特定の細胞、あるいは構成物質を冷却して保存や死滅させること、又は加熱して保存や死滅させることができる。
また、本実施例によるペルチェモジュールは、微粒子の離合や集散の制御として用いることができる。
【００２０】
本実施例によるペルチェモジュールの針部の先端を、微粒子が存在する液体の表面あるいは内部に挿入し、冷却又は加熱することで、微粒子の運動を制御することができる。微粒子は、冷却時には集合し、加熱時には散逸する。
また、本実施例によるペルチェモジュールは、流れの局所制御として用いることができる。
すなわち、固体、液体、又は気体の流れや振動が存在する場所で、局所的にペルチェモジュールの針部の先端を接触させることで、固体、液体、又は気体の流れや振動を制御することができる。
また、本実施例によるペルチェモジュールは、針部に空洞部を形成することで、ガス制御として用いることができる。
すなわち、針部をパイプ状にして、この空洞部に気体又は液体を通過させることで、通過する気体又は液体の流れを制御することができる。
また、本実施例によるペルチェモジュールは、ピンセットとして用いることができる。
すなわち、ペルチェモジュールの針部の先端を冷却することで、針部先端に接触した物質を付着させ、一方、針部先端を加熱することで、針部先端に付着した物質を離すことができ、ピンセットとして利用できる。
また、本実施例によるペルチェモジュールは、細胞の培養として用いることができる。
すなわち、ペルチェモジュールの針部の先端を冷却又は加熱することで、細胞一個を培養させることができ、更に細胞内の局所的組織の熱的変化を観察することができる。
【００２１】
以上、本発明のペルチェモジュール１及びペルチェモジュール１の製造方法を図示の実施例に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明のペルチェモジュール１を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、本発明のペルチェモジュール１に任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本実施例では、その形状が概ね正方形状のプレートを２分割したｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３及びｐ型Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３を用いて説明したが、本発明のペルチェモジュール１及びペルチェモジュール１の製造方法はこれらに限定されず、ペルチェモジュール全体の電気抵抗値が高くなることなく、効率的にペルチェ効果、特に、冷却効果を取り出す（発現させる）ことができるものであれば、どのような形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明にかかるペルチェモジュールは、微小対象物に対する冷却又は加熱に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例によるペルチェモジュールの上面図
【図２】同側面図
【図３】同正面図
【図４】本発明の他の実施例によるペルチェモジュールの針部の一形態として用いるカンチレバーの要部斜視図
【図５】本実施例の実験結果による電流と金属細線の先端温度との関係を示す特性図
【図６】本実施例の実験結果による電流と金属細線の先端温度差との関係を示す特性図
【図７】本実施例の実験結果による電流とカンチレバーの先端温度との関係を示す特性図
【図８】本実施例の実験結果による電流とカンチレバーの先端温度差との関係を示す特性図
【図９】本実施例の実験結果による電流の変化による物質の重量を示す特性図
【図１０】本発明の他の実施例によるペルチェモジュールの側面図
【図１１】本発明の他の実施例によるペルチェモジュールの側面図
【図１２】本発明の他の実施例によるペルチェモジュールの側面図
【図１３】本発明の他の実施例によるペルチェモジュールの側面図
【符号の説明】
【００２４】
１  ペルチェモジュール
１０  第１の半導体プレート
２０  第２の半導体プレート
１１、２１  絶縁層
１２、２２  電極
１３、２３  電極
３０  接合部
３１  導電性ペースト層
３２  針部
４０  カンチレバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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