(57)【要約】【課題】被温度伝導材料の微細な領域に、連続的に温度が変化した温度勾配を精度よく与えることのできる温度伝導装置、およびそれを用いた温度伝導方法を提供すること。【解決手段】ブロック本体１と温度調節部３，４，５とを有する温度伝導装置Ｈ１において、前記ブロック本体１が、熱伝導率が実質的に等方性で、０．３〜１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である素材で形成されてなり、かつ前記ブロック本体１の温度を伝導する表面に温度勾配を生じることができることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック本体と温度調節部とを有する温度伝導装置において、前記ブロック本体が、熱伝導率が実質的に等方性で、０．３〜１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である素材で形成されてなり、かつ前記ブロック本体の温度を伝導する表面に温度勾配を生じることができることを特徴とする温度伝導装置。
【請求項２】
前記ブロック本体の端部あるいは内部に、該ブロック本体を加熱又は冷却する温度調節部を有する請求項１に記載の温度伝導装置。
【請求項３】
前記ブロック本体が、無機質材料からなる請求項１または２に記載の温度伝導装置。
【請求項４】
前記ブロック本体の温度を伝導する表面の平均温度勾配が、１〜１０℃／ｍｍである請求項１乃至３のいずれかに記載の温度伝導装置。
【請求項５】
前記ブロック本体の温度勾配が生じる方向の長さが、５〜２０ｍｍである請求項１乃至４のいずれかに記載の温度伝導装置。
【請求項６】
前記ブロック本体に、被温度伝導材料に温度を伝導する表面以外の一部又は全部の表面に断熱カバーを装着する請求項１乃至５のいずれかに記載の温度伝導装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかのブロック本体に設置された温度調節部を加熱又は冷却し、同時に前記温度調節部が接する部分以外のブロック本体に温度差が生じるように調整し、当該ブロック本体の温度勾配が生じる表面に被温度伝導材料を当接または近接することを特徴とする温度伝導方法。
【請求項８】
前記ブロック本体のある表面に生じる平均温度勾配を、１〜１０℃／ｍｍとする請求項７記載の温度伝導方法。
【請求項９】
前記被伝導材料の熱伝導率が、前記ブロック本体の熱伝導率以下である請求項７または８記載の温度伝導方法。
【請求項１０】
前記ブロック本体が、無機質材料で形成されており、又前記被温度伝導材料が有機重合体で形成されている請求項７乃至９のいずれかに記載の温度伝導方法。
【請求項１１】
前記ブロック本体に、被温度伝導材料に温度を伝導する表面以外の一部又は全部の表面に断熱カバーを装着する請求項７乃至１０のいずれかに記載の温度伝導方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被温度伝導材料の微細な領域に温度勾配を設けるのに有効な温度伝導装置、及び該温度伝導装置を用いた温度伝導方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療診断や生化学的試験をはじめとする様々な分野において、生化学物質などを含有した微量流体の成分を分析するために、マイクロ流体素子を使用する方法が試みられている。マイクロ流体素子は、マイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラボ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリティカル・システム（μ−ＴＡＳ）とも呼ばれるものであり、内部に有する微細な毛細管状の流路中で反応や分析を行うことにより、反応や分析の迅速化、必要試料量の減少、さらには廃棄物の減少が可能となる。
【０００３】
このようなマイクロ流体素子を用いて反応や分析を行う際に、反応や分析を効率よく行うために反応場の温度を制御することが重要となる場合がある。一般に、マイクロ流体素子を用いた反応や分析では必要な試料の量が微量でよく熱容量が極めて小さくなるため、試料を流す流路などの微細な領域の温度の調整が難しく、流路の温度を時間的に変化させること無く、精度よく温度を制御したり、急峻な温度勾配を設けたりすることが困難であった。
【０００４】
微細な領域に温度分布を形成する方法としては、例えば、互いに異なる温度に調節された３つの温調ブロックを、板状の被試験体（マイクロ流体素子）に当接して、該被試験体に３つの温度領域を設ける方法（たとえば、非特許文献１参照）や、該温調ブロックで板状の被試験体を挟んで、該被試験体に３つの温度領域を設ける方法（たとえば、特許文献１参照）が開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの方法によれば、被試験体に細かい階調で温度分布を形成するためには、極めて多数の温調ブロックが必要となり、温調機構が複雑になるため、微細な領域で連続的に温度が変化した温度勾配を被試験体に精度よく与えることが困難であった。
【０００６】
【非特許文献１】
コップ（Ｋｏｐｐ）等、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）誌、第２８０巻、１９９８年５月１５日号
【特許文献１】
特開２００２−０５８４７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、被温度伝導材料の微細な領域に、連続的に温度が変化した温度勾配を精度よく与えることのできる温度伝導装置、およびそれを用いた温度伝導方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、温度伝導装置のブロック本体の素材を特定なものを使用することにより、該ブロック本体に温度調節部から温度を供給でき、微細な領域で急峻な温度勾配を形成できる温度伝導装置を提供し、さらに該装置を用いて温度勾配を形成した部分を被温度伝導材料に当接あるいは近接させ、被温度伝導材料に温度勾配を供給することにより上記課題を解決した。
【０００９】
即ち、本発明は、ブロック本体と温度調節部とからなる温度伝導装置において、前記ブロック本体が、熱伝導率が実質的に等方性で、０．３〜１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である素材で形成されてなり、かつ前記ブロック本体の温度を伝導する表面に温度勾配を生じる温度伝導装置、および、該温度伝導装置のブロック本体に設置された温度調節部を加熱又は冷却し、同時に前記温度調節部が接する部分以外のブロック本体に温度差が生じるように調整し、当該ブロック本体の温度勾配が生じる表面に被温度伝導材料を当接または近接する温度伝導方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の温度伝導装置は、少なくともブロック本体と温度調節部とを有し、該ブロック本体の素材は、熱伝導率が実質的に等方性で、０．３〜１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の範囲、好ましくは０．５〜５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の範囲のものである。該ブロック本体の一部を温度調節部により温度を調節し、該部分から離れた部分を前記温度とは異なる温度にすると、該二つの部分のあいだに温度差が生じるため、ブロック本体内に温度分布が形成され、ブロック本体の温度を伝導する表面に温度勾配が生じる。
【００１１】
ブロック本体の素材の熱伝導率が０．３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１より低いと、ブロック本体の温度調節された部分から、他の部分へ熱が十分に伝導されないため、ブロック本体内に所定の温度分布が形成されない。また、１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１より大きいと、ブロック本体の一部から他の部分へ熱が伝導されやすく、ブロック本体の温度が均一となり、ブロック本体内に温度分布を形成することが困難である。本発明の範囲内の熱伝導率であると、ブロック本体に急峻な温度勾配を持たせた場合にも、熱貫流量が過剰に大きくならないため、エネルギー消費量を低くでき、温度調節部を小さくできる。
【００１２】
ブロック本体の素材としては、熱伝導率が実質的に等方性であり、水平方向と垂直方向の熱伝導率の比が１．５倍以内のものである。そのような素材とするためには、０．３〜１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の材料を単独で、またはそれらを併用し、且つ実質的に熱伝導率が等方性となるように用いられるが、製造が簡便であることから単一の材料が好ましい。
かかる素材としては、例えば、無機ガラス、結晶、セラミック、炭素、鉱物、モルタル、石膏などの無機質材料、有機重合体と無機物の複合体、例えば、無機物の粉末などと有機重合体のブレンド物が好ましい。該複合体に使用できる無機物としては、前記無機質材料のほか、金属が挙げられる。該複合体に好ましく使用できる有機重合体の例としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー、ポリ塩化ビニルや塩化ビニリデンなどの塩素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレンなどのフッ素系ポリマー、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの（メタ）アクリル系ポリマー、ポリスルホンやポリエーテルスルホン等のポリスルホン系ポリマー、ポリカーボネート、ポリスチレンやポリ−α−メチルスチレンなどのポリスチレン系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドなどのポリアミド系ポリマー、ポリエチレンテラフタレートなどのポリエステル系ポリマー、天然ゴムやニトリルゴムやシリコンゴム等のゴムやエラストマー、エボナイト、セルロースや酢酸セルロースやニトロセルロースなどのセルロース類等の天然高分子、等の有機高分子が挙げられる。また、ここでいう有機高分子は、ポリジメチルシロキサンなど高分子も含むこととする。これらは、単独でも共重合体でも、混合物であってもよい。
【００１３】
ブロック本体の温度を伝導する表面は、被温度伝導材料への温度供給が容易である形状が好ましく、例えば被温度伝導材料が平板状であれば、温度を伝導する表面が平面である形状が好ましい。また、ブロック本体の形状は任意であり、任意の形状のブロック本体のある表面に温度勾配を設けることで、該表面が温度を伝導する表面となる。
【００１４】
ブロック本体の大きさは特に制限されないが、温度を伝導する表面の温度勾配が生じる方向の長さが５〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。温度勾配が生じる方向の長さが該範囲内であると、温度調節部において調節した温度を効率よく伝導でき、急峻な温度勾配を形成することが容易となる。
【００１５】
温度調節部は、高温あるいは低温をブロック本体に供給できるものであればよく、電気ヒーターや冷却器、あるいはフィンなどの放熱器などを使用できる。放熱器は送風機を有していてもよい。
【００１６】
温度調節部からブロック本体により効率よく温度を供給するために、温度調節部とブロック本体の間に、温度伝導部材を設置してもよい。温度伝導部材は、温度を効率よく供給するために熱伝導率の高い素材のものが好ましく、熱伝導率が１０〜１０００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の物が好ましい。例えば、アルミニウム、銅、真鍮などの金属、シリコンなどの半導体、ダイヤモンド、水晶などの結晶や、ヒートパイプなその高熱伝導構造物が挙げられる。その形状は、特に限定されるものではないが、ブロック本体と接した面に均一に温度を供給できる形状のものが好ましい。
【００１７】
ブロック本体からの温度の放出を抑えるために、ブロック本体に断熱カバーを装着してもよい。ブロック本体は少なからず全体から熱を発するので、ある表面を除いて断熱カバーを装着することによって周囲に散逸する熱量の損失を低減できる上、温度勾配の直線性が増す。尚、前記ブロック本体にかかる平行方向の熱伝導率および垂直方向の熱伝導率については、断熱カバーはブロック本体に含めないものとする。
断熱カバーの素材としては、ブロック本体の温度を保持できるものであれば特に制限されず、例えば、木綿、レーヨン、アクリル、ナイロン、ポリエステル、アラミドなどの繊維や編織布や不織布、発泡プラスチック、発泡セメントなどの無機発泡対などを使用できる。断熱カバーの形状は、被温度伝導材料に温度を伝導する表面を覆わない形状であればよい。
【００１８】
本発明の温度伝導装置はブロック本体と温度調節部とを接着して得られる。接着する方法としては、例えば、熱伝導性の接着剤などでブロック本体と温度調節部を接着する方法が挙げられる。
【００１９】
温度調節部をブロック本体と接着することにより、温度調節部の温度をブロック本体に効率よく供給することができる。なかでも、ブロック本体内に効率よく温度分布を形成するために、ブロック本体の端部、ブロック本体の内部、あるいはその両部に温度調節部を有することが好ましい。
【００２０】
さらに、ブロック本体の端部に加熱又は冷却する温度調節部を有し、かつブロック本体の他端部に前記端部と温度差を生じさせるための温度調節部とを有する構成、あるいは、ブロック本体の内部に加熱又は冷却する温度調節部を有し、かつブロック本体の端部にブロック本体の内部の温度調節部と温度差を生じさせるための温度調節部とを有する構成とすることで、ブロック本体内の温度分布をより精度よく形成でき、温度を伝導する表面の温度勾配が生じる方向の長さが短い場合にも急峻な温度勾配を形成できる。
【００２１】
ブロック本体の温度を伝導する表面に与える平均温度勾配としては、好ましくは１〜１０℃／ｍｍ、より好ましくは２〜７℃／ｍｍの範囲であることが本発明の効果を発揮する上で好ましい。
即ち、ブロック本体の熱伝導率がこの範囲であれば、温度伝導面に於いてより正確で、室温の変動、室内気流の変動、被温度伝導材料内の流体流量変化、被温度伝導材料内の発熱反応や吸熱反応などの外乱を受けにくく、且つ、エネルギー消費も少ない、効率的な温度勾配をもたらすという、本発明の特長がより効果的に発揮される。
【００２２】
本発明の温度伝導装置によれば、ブロック本体に設置された温度調節部を加熱又は冷却し、同時に温度調節部が接する部分以外のブロック本体に温度差が生じるように調整し、ブロック本体の温度を伝導する表面に温度勾配を生じさせる。この温度を伝導する表面に、被温度伝導材料を当接または近接することにより、被温度伝導材料に温度を伝導することができる。
【００２３】
被温度伝導材料は使用する目的に応じて適宜選択されるものであるが、熱伝導率が温度伝導装置のブロック本体の熱伝導率以下である材料を使用することが好ましく、ブロック本体の熱伝導率の１／３以下である材料を使用することがさらに好ましく、１／１０以下であることが最も好ましい。被温度伝導材料の熱伝導率が、ブロック本体の熱伝導率よりも大きい場合には、ブロック本体の温度を伝導する表面に形成した温度勾配を、精度よく被温度伝導材料に伝導させることが困難となる。ブロック本体の熱伝導率の下限は特に制約はなく、温度勾配を伝導する深さに応じて設計でき、例えば、０．０１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上が好ましい。
【００２４】
このような熱伝導率を持つ材料として、有機重合体を挙げることができる。好ましく使用できる有機重合体の例としては、ブロック本体が有機重合体と無機物の複合体である場合に、該複合体に好ましく使用できる有機重合体として例示したものを挙げることができる。
【００２５】
前記ブロック本体と前記温度調節部との構成については、例えば（１）前記ブロック本体の端部に加熱又は冷却する温度調節部を有し、同時に前記ブロック本体の他端部に前記端部と温度差を生じるための温度調節部とを有するか、又は当該ブロック本体の他端部に温度調節部を有しておらず、該他端部の温度を、室温に依存する成り行きとする構造、又は（２）前記ブロック本体の内部に加熱又は冷却する温度調節部を有し、同時に前記ブロック本体の端部に前記ブロック本体の内部の温度調節部と温度差を生じるための温度調節部とを有するか、又は有しておらず、該他端部の温度を、室温に依存する構造があげられる。
例えば、最高温度部と最低温度部の両方を加熱する方法、最高温度部を加熱し、最低温度部を冷却又は放冷しつつ加熱する方法、最高温度部を加熱し、最低温度部は特に温調せず放冷する方法、最高温度部を加熱し、最低温度部を冷却する方法、最高温度部も最低温度部も冷却する方法、最高温度部は特に温調せず最低温度部を冷却する方法などが挙げられる。これらは設定すべき温度勾配の最高温度と最低温度や、最高温度部や最低温度部を温調する機構によって最適の方式を採用しうる。
また、温度調節部がブロック本体より小さい場合、ブロック本体への熱伝導をより効率的に行うために、該温度調節部は、好ましくは熱伝導度の高い伝熱板、例えば金属板を有していてもよい。
【００２６】
本発明の温度伝導装置においては、前記ブロック本体に、温度伝導面を除いて断熱カバーを装着することが好ましい。ブロック本体は少なからず全体から熱を発するので、ある表面を除いて断熱カバーを装着することによって周囲に散逸する熱量の損失を低減できる上、温度勾配の直線性が増す。尚、前記ブロック本体の熱伝導率については、断熱カバーはブロック本体に含めないものとする。
【００２７】
本発明の温度伝導装置を用いて被温度伝導材料に温度を伝導する場合、温度範囲は目的によって異なるため限定されないが、冷却するときには−１６０℃〜（周囲温度マイナス１０℃）程度が好ましく、また加熱するときには（周囲温度プラス１０℃）〜２５０℃程度が好ましく、冷却または放冷しつつ加熱するときには（周囲温度マイナス１０℃）程度〜（周囲温度プラス１０℃）程度が好ましく、温度調節しないときには、（周囲温度マイナス５０℃）程度〜（周囲温度プラス５０℃）程度が好ましい。特にブロック本体の高い温度の部分と低い部分との温度差は１０℃〜１００℃程度が好ましい。
【００２８】
本発明で使用される被温度伝導材料としては、有機重合体からなるものが好ましく、その内部に、流体を流す流路や槽を有していてもよいし、温度によって変色したり、乖離定数が相違したり、反応したりする成分や試験体を包含していてもよい。
【００２９】
本発明の温度伝導装置を用いた温度伝導方法によれば、例えばマイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラブ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリティカル・システム（μ−ＴＡＳ）などのマイクロ流体素子に必要な温度の領域を設け、そこに流体を流すことによって、液体の容器（この場合はマイクロ流体素子）の温度を時間的に変化させること無く、迅速な温度追従性と均一な温度分布を得ることが出来る。これにより、反応時間や分析時間の短縮、副生成物の抑制などが可能とすることができる。特に、急峻な温度勾配を有する温度分布を精度良く形成することができ、ヒーターや放熱器を小型化できるので、エネルギーの消費量を削減することができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明のさらに具体的な実施例を説明する。なお、以下の実施例において、数量の単位を表す「部」は、特に断りがない限り「質量部」を表わす。
【００３１】
［実施例１］
〔温度伝導装置Ｈ１の作製〕
図１に示したように、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍのパイレックス（登録商標）ガラス（熱伝導率１．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）製のブロック本体１の２０ｍｍ×１０ｍｍの一つの面１ａに、２０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍのアルミニウム製の伝熱板２を接着し、その外側に最大容量１０Ｗの板状の電気ヒーター（温度調節部）３を接着した。また、前記ブロック本体１の上記１ａの面に対向する２０ｍｍ×１０ｍｍの面１ｂにアルミニウム製のフィン型放熱部材（温度調節部）４を接着し、該フィン型放熱部材４のフィンの一つに上記電気ヒーター３と同じ電気ヒーター５を接着した。さらに、上記伝熱板２の１０ｍｍ×３ｍｍの一つの面の中央に直径１．１ｍｍ、深さ１５ｍｍのドリル穴を開け、直径１ｍｍのシース型の熱伝対６を挿入して接着した。また、上記フィン型放熱部材４にも同様にしてシース型の熱伝対７を装着した。上記の接着は全てセラミック系の接着剤、スミセラムＳ−１０Ａ（朝日化学工業製）を用いた。以上のようにして、温度伝導装置Ｈ１を作製した。
【００３２】
〔マイクロ流体素子（被温度伝導材料）の作製〕
図２に示したように、平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー（大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックＶ−４２６３」）を３５部、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（第一工業製薬株式会社製の「ニューフロンティアＨＤＤＡ」）を３５部、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝１７）アクリレート（第一工業製薬株式会社製の「Ｎ−１７７Ｅ」）を３０部、紫外線重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイギー社製の「イルガキュアー１８４」）を５部、及び重合遅延剤として２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン（関東化学株式会社製）を０．１部を均一に混合してエネルギー線硬化性の組成物ｘを調製した。
【００３３】
７５ｍｍ×３５ｍｍ×１ｍｍのアクリル樹脂製の基材１１に組成物ｘを塗布し、窒素雰囲気中で１００ｍｗ／ｃｍ２の紫外線（以下、紫外線照射は全て同条件とする。）を３秒間照射して、該塗膜を半硬化させ、該半硬化した厚さ９０μｍの樹脂第１層１２を形成した。
【００３４】
この樹脂第１層１２の上に、組成物ｘを塗布し、フォトマスクを使用して、長さ４０ｍｍの直線上の部分とその両端から９０℃の角度で伸びた二本の長さ２０ｍｍのコの字形の流路１４となる部分、熱電対２０が装着される、前記流路１４に近接した部分、及び熱電対のリード線２１が装着される部分、の三者以外の部分に、紫外線を１秒間照射して、照射部分の塗膜を半硬化させた後、水流にて未照射部の未硬化の組成物を除去し、幅１５０μｍ、深さ９０μｍ、長さ２０ｍｍ＋４０ｍｍ＋２０ｍｍのコの字形の流路１４となるべき溝１４、熱電対２０が装着される凹部２０、及び熱電対のリード線２１が装着される溝２１が樹脂層の欠損部として形成された樹脂第２層１３を形成した。次いで、凹部２０及び溝２１に、線径８０μｍのアルメル線とクロメル線を溶接して作製した熱電対２０とそのリード線２１となる前記アルメル線とクロメル線を装着した。
【００３５】
別途、片面がコロナ放電処理された厚さ３０μｍの２軸延伸ポリプロピレンフィルム（二村化学株式会社製、ＯＰＰフィルム）（図示せず）のコロナ放電処理面に組成物ｘを塗布し、紫外線をフォトマスク無しで１秒間照射し、塗膜を半硬化させて厚さ９０μｍの半硬化塗膜と成し、該半硬化塗膜を樹脂第２層１３と密着させて、その状態で紫外線をさらに３０秒間照射して全ての樹脂層を硬化させた後、前記ポリプロピレンフィルム（図示せず）を剥離して樹脂第３層１５とすることにより樹脂第２層１３の溝１４を毛細管状の流路１４と成し、また、熱電対２０を前記流路１４に近接した位置に封入し、そのリード線２１が外部に引き出されたマイクロ流体素子Ｄの原型を得た。
【００３６】
マイクロ流体素子Ｄの原型の流路１４の両端部１６，１７において、樹脂第３層１５に、ドリルにて直径１．６ｍｍの穴１６，１７を穿ち、その部分の樹脂第３層１５の表面に配管接続用のルアーフィッテイング１８，１９を接着して流入口１８及び流出口１９を形成して、図２に示された形状のマイクロ流体素子Ｄを作製した。
なお、基材１１に使用したアクリル板の熱伝導率は約０．１５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、樹脂層に使用したアクリル系のエネルギー線硬化性組成物硬化物もほぼ同じ値と推定された。
【００３７】
〔温調試験〕
室温２０℃で、ファン（図示せず）にて弱い気流を温度伝導装置Ｈ１のフィン型放熱部材４に当てながら、フィン型放熱部材４の温度を４５℃、伝熱板２を９５℃に温調した。
フェノール樹脂コートの木製机上に厚さ３ｍｍのポリメチルメタクリレート板を置き、その上に設置したマイクロ流体素子Ｄの上に、上記のように温度調節した温度伝導装置Ｈ１を、ｘ軸方向をマイクロ流体素子Ｄの流路１４の長さ４０ｍｍの直線部分に平行な方向にして、当接させて配置し、流路１４の長さ４０ｍｍの直線部分に流線方向の温度勾配を形成した。
ルアーフィッテイング１９にシリンジポンプ（図示せず）を接続して、流路１４に蒸留水を充填した後、送液を止め、温度分布曲線を測定するために、熱電対２０で温度測定しつつ、温度伝導装置Ｈ１を流路１４の４０ｍｍ直線部分に沿って、温度分布が平衡を保つ程度にゆっくり移動させたところ、伝熱板２に相対する位置である高温部温度、フィン型放熱部材４に相対する位置である低温部温度、及びその中間の１０ｍｍ位置に於ける中間部温度は、各々、高温部温度８９℃、低温部温度４４℃、中間部温度６１℃であり、やや中間部で下に凸の曲線ではあるが、なめらかな温度勾配が形成されていた。平均温度勾配は２．３（℃／ｍｍ）であった。
【００３８】
［実施例２］
〔断熱カバーの作製〕
木綿製の織布（ネル）を２枚重ねにして、内寸が、縦２４ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ１００ｍｍの、図３に示したような直方体の４面を構成する断熱カバー４１を作製した。
〔温調試験〕
温度伝導装置として実施例１で作製した温度伝導装置Ｈ１、被熱伝導材料として実施例１で作製したマイクロ流体デバイスＤを用い、温度伝導装置Ｈ１の、マイクロ流体デバイスＤと接する面及びフィン型放熱部材４が装着された面以外の面を被うように、前記断熱カバー４１を装着したこと以外は実施例１と同様にして、温調試験を行ったところ、高温部温度８９℃、低温部温度４４℃、中間部温度６５℃となり、直線的な温度勾配を示した。
【００３９】
［実施例３］
〔断熱カバーの作製〕
断熱カバーとして、図４に示したような直方体の３面を構成するコの字形であること以外は、実施例２と同様にして断熱カバー４２を作製した。
〔温調試験〕
断熱カバー４１の代わりに断熱カバー４２を用い、温度伝導装置Ｈ１の、被熱伝導材料Ｄと接する面、フィン型放熱部材４が装着された面、及び熱伝導板２が装着された面、以外の３面を被うように、前記断熱カバー４２を装着したこと以外は実施例２と同様の試験を行ったところ実施例２と同様の結果を得た。
【００４０】
［比較例１］
本比較例は、ブロック本体１を熱伝導率が過剰に低い素材で形成した例について述べる。
ブロック本体１を硬質塩化ビニル（熱伝導率０．１６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）で形成したこと以外は実施例と同様にして温度伝導装置Ｈ２を作製し、温度伝導装置として温度伝導装置Ｈ２を用いたこと以外は実施例１と同様にして温調試験を行った。その結果、前記温度伝導装置Ｈ２をマイクロ流体素子Ｄに当接した状態で流路１４の４０ｍｍ直線部分に沿ってゆっくり移動させて熱電対２０で温度測定したところ、熱電対２０に相対して当接される温度伝導装置Ｈ２の部分が伝熱板２である場合は８９℃であったが、熱電対２０に相対して当接される部分がブロック本体１になると急激に温度が下がり、ブロック本体の面１ａから５ｍｍの位置で５０℃、１０ｍｍで３２℃、１５ｍｍで３６℃となり、フィン型放熱部材４に相対する部分の温度は４４℃であった。このように、温度分布は中央部で低く両端で高い曲線となり、直線状の温度勾配は得られなかった。また、熱電対２０が計測した温度は経時的に不安定な上、流路１４に流す液体の流量の影響を大きく受けた。
【００４１】
［比較例２］
本比較例は、ブロック本体１を熱伝導率が過剰に高い素材で形成した例について述べる。
ブロック本体１をステンレススチールＳＵＳ３２（熱伝導率１４Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１で形成したこと以外は実施例１と同様にして温度伝導装置Ｈ３を作製し、温度伝導装置として温度伝導装置Ｈ３を用いたこと以外は実施例１と同様にして温調試験を行った。その結果、伝熱板２の温度を９５℃にすべく設定しても６１℃までしか上がらず、また、フィン型放熱部材４の温度を４５℃に設定しても温度は５６℃になり、温度勾配はほどんど付かなかった。
【００４２】
［参考例］
本参考例は、マイクロ流体素子の熱伝導率がブロック本体１の熱伝導率より高い例について述べる。
７５ｍｍ×３５ｍｍ×３ｍｍのＳＵＳ３２製の板の側面にドリルにて直径１．１ｍｍの穴を開け、直径１ｍｍのシース型の熱電対を装着して、金属製マイクロ流体素子のモデルを作製し、これを比し検体としてマイクロ流体素子Ｄの代わりに使用したこと以外は実施例１と同様の実験を行った。その結果、全く同じ温度伝導装置Ｈ１を用いたにもかかわらず、前記被試験体の熱電対の示す最高温度は６７℃、最低温度は５４℃となり、目的とする温度勾配は形成されなかった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、例えばマイクロ流体素子のような被温度伝道材料の微細な領域に所定の温度差を設けた急峻な温度勾配を精度よく形成できる。また、温度を供給するヒーターや冷却気や放熱器を小型化でき、使用するエネルギーの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で作製して使用した温度伝導装置の見取り図である。
【図２】実施例１で作製して使用したマイクロ流体素子の見取り図である。
【図３】実施例２で使用した断熱カバーの見取り図である。
【図４】実施例３で使用した断熱カバーの見取り図である。
【符号の説明】
１  ：ブロック本体
２  ：アルミニウム板
３、５  ：ヒーター（温度調節部）
４  ：フィン型放熱部材（温度調節部）
６、７、２０  ：熱電対
１１  ：基材
１２  ：樹脂第１層
１３  ：樹脂第２層
１４  ：流路
１５  ：樹脂第３層
１６  ：流入口
１７  ：流出口
１８、１９  ：ルアーフィッテイング
２１  ：リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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