(57)【要約】【課題】  高精度で安定な温度制御を可能にする。【解決手段】  試料室１０をペルチェ素子１１で覆うとともに水槽１２に入れ、ペルチェ素子１１は差分回路６１および駆動回路８を介して所定温度となるように制御し、水槽１２は差分回路６２，コントロールユニット４およびヒーター駆動回路９等により、水槽１２が所定温度となるように制御する。比熱の高い水（槽）を利用することで安定な温度制御を可能にし、アナログ回路とディジタル回路との併用により高精度の制御ができるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する窓を有し試料が置かれる試料室を断熱する第１の断熱部材と、前記試料室および第１の断熱部材をさらに断熱する第２の断熱部材と、前記第１の断熱部材の検出温度とその設定温度との差をとる第１の演算手段と、前記第２の断熱部材の検出温度とその設定温度との差をとる第２の演算手段と、前記第１の演算手段からの出力を入力され前記第１の断熱部材を加熱する第１の駆動手段と、前記第１，第２の演算手段の出力を交互に切り換えるスイッチ手段と、このスイッチ手段の出力をディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、前記第２の演算手段からの出力に対応するディジタル値に基づき第２の駆動手段を介して前記第２の断熱部材を加熱するとともに、前記スイッチ手段の切り換え制御および前記設定温度の出力を行なうディジタルコントロール手段と、このディジタルコントロール手段からの前記設定温度をアナログ値に変換するＤＡ変換手段とを有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
前記第２の断熱部材は水槽であることを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記ＡＤ変換手段からの出力に、前記ディジタルコントロール手段より出力される温度設定値を加算した値を表示する数字表示手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記スイッチ手段を、マルチプレクサとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記第１の駆動手段は、前記第１の演算手段からの出力が所定値よりも大きいときは一定値で、前記第１の演算手段からの出力が所定値よりも小さいときはその出力に比例する値で、それぞれ制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項６】
前記第２の駆動手段は、前記第２の断熱部材をＰＷＭ方式で駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は分光光度計、特に生物科学用分光光度計で分析される試料の温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来例としては、冷却装置ではあるが、例えば特許文献１のように２つの温度調節機構を用いることで、恒温槽内の試料を温度ムラなく急速冷却するものがある。
しかし、特許文献１に記載のものは具体的にどの程度の温度にまで冷却し、精度としてどの程度のものを要求するかは何も記載されていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平２０００−０７４８０１号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、この発明の課題は、分光光度計に供する試料の精密かつ安定な温度制御を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、光を透過する窓を有し試料が置かれる試料室を断熱する第１の断熱部材と、前記試料室および第１の断熱部材をさらに断熱する第２の断熱部材と、前記第１の断熱部材の検出温度とその設定温度との差をとる第１の演算手段と、前記第２の断熱部材の検出温度とその設定温度との差をとる第２の演算手段と、前記第１の演算手段からの出力を入力され前記第１の断熱部材を加熱する第１の駆動手段と、前記第１，第２の演算手段の出力を交互に切り換えるスイッチ手段と、このスイッチ手段の出力をディジタル値に変換するＡＤ変換手段と、前記第２の演算手段からの出力に対応するディジタル値に基づき第２の駆動手段を介して前記第２の断熱部材を加熱するとともに、前記スイッチ手段の切り換え制御および前記設定温度の出力を行なうディジタルコントロール手段と、このディジタルコントロール手段からの前記設定温度をアナログ値に変換するＤＡ変換手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明においては、前記第２の断熱部材は水槽であることができ（請求項２の発明）、請求項１または２の発明においては、前記ＡＤ変換手段からの出力に、前記ディジタルコントロール手段より出力される温度設定値を加算した値を表示する数字表示手段を設けることができる（請求項３の発明）。
請求項１〜３のいずれかの発明においては、前記スイッチ手段を、マルチプレクサとすることができ（請求項4の発明）、請求項１〜４のいずれかの発明においては、前記第１の駆動手段は、前記第１の演算手段からの出力が所定値よりも大きいときは一定値で、前記第１の演算手段からの出力が所定値よりも小さいときはその出力に比例する値で、それぞれ制御することができ（請求項５の発明）、請求項１〜５のいずれかの発明においては、
前記第２の駆動手段は、前記第２の断熱部材をＰＷＭ方式で駆動することができる（請求項６の発明）。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）の分解能に応じた高精度の温度制御が可能になるという利点がもたらされる。例えば、分解能を４桁とすると、設定温度数１０℃に対して０．０１℃のレベルまで対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１はこの発明の実施の形態を示す概要図である。同図において、１は数字表示部、２はアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）、３はマルチプレクサ等のスイッチ、４はディジタルコントロールユニット（ＤＣＵ）、５はディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、６１，６２は差分回路、７１，７２は温度電圧変換器、８はペルチェ素子駆動回路、９はヒーター駆動回路、１０は試料室、１１はペルチェ素子、１２は水槽、１３はヒーター、Ｓａ，Ｓｂは温度センサーである。ここでは、ヒーター１３を水槽１２の外側に設けたが、水槽内に設けるようにしても良い。また、校正用の試料室等は省略したが、分析装置ならば当然に有しているものとする。
【０００９】
試料室１０には、リボ核酸（ｄｅｏｘｙ−ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄ：ＤＮＡ）等の分光分析用試料が収容される。試料室１０はこのような試料に対し光を当てられように、例えば図２に示すように窓１０ａが形成され、この窓１０ａを除く部分はペルチェ素子１１で被覆され、さらにその外側は水槽１２により囲まれている。場合によっては、水槽１２のさらに外側を他の断熱部材で覆うこともできる。外側を水槽１２で覆ったのは、制御対象に比熱の大きい水を用いることで、安定な制御を可能にするためである。
【００１０】
ペルチェ素子１１および水槽１２には、それぞれ温度センサーＳａ，Ｓｂが取り付けられ、それぞれの温度が計測される。温度計測値はそれぞれ温度電圧変換器７１，７２に与えられ、計測値に応じた電圧に変換された後、差分回路６１，６２にそれぞれ入力される。この差分回路６１，６２には、ディジタルコントロールユニット（ＤＣＵ）４およびディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）５を介して温度設定値が与えられるので、差分回路６１，６２からは設定値と検出値との差信号ａ，ｂが出力される。
【００１１】
差分回路６１，６２からの差信号ａ，ｂはスイッチ３を介してアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）２に与えられるとともに、差分回路６１からの差信号ａはペルチェ素子駆動回路８にも与えられ、これによりペルチェ素子１１の温度が所望の設定値となるように制御される。また、差分回路６２からスイッチ３を経てＡＤＣ２に与えられる差信号ｂはディジタル値に変換された後ＤＣＵ４に入力されるので、ＤＣＵ４は差信号ｂのディジタル値に基づきヒーター駆動回路９を介してヒーター１３を駆動することにより、ヒーター１３を所望の設定温度値となるようにしている。
【００１２】
ヒーター駆動回路９によるヒーター１３の駆動は、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）方式による、比較的ゆったりとした制御とすることができる。差分回路６１，６２を用いていることから、その出力を所定係数倍してＡＤＣ２に導入することにより、ＤＡＣ５に例えば4桁の分解能を持つものを使用するとすれば、ＡＤＣ２にはこれ以下の分解能を持つ安価なもので済ませることができる。
数字表示部１は、ＤＣＵ４の出力である、ＡＤＣ２からの差信号のディジタル相当値に設定温度値を加算した値を、ディジタル的に表示する。このときの温度表示としては、設定値近辺では詳しい値を表示し、設定値より離れる場合は概略値を表示するようにする。
【００１３】
ペルチェ素子駆動回路８は、差分回路６１からの差信号ａに応じてペルチェ素子１１を駆動するが、試料室１０の温度振動を抑制するため、例えば差信号ａが或る一定値ａ１を超えるときは一定値となるように抑制し、差信号ａが小さい領域では差信号ａに比例して制御するようにすることで、温度振動を抑制することができる。この様子を示すのが図３で、一定値に制限するのはクリップまたはクランプ回路により、また、差信号ａに比例した制御はダイオードによる非線型回路等で実現することができる。
なお、図３（ａ）は温度差ａと仕事率との関係、同（ｂ）は仕事率の時間変化、同（ｃ）は温度差の時間変化をそれぞれ示す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図
【図２】試料室の構造図
【図３】ペルチェ素子の制御方法例の説明図
【符号の説明】
【００１５】
１…数字表示部、２…アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）、３…スイッチ、４…ディジタルコントロールユニット（ＤＣＵ）、５…ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、６１，６２…差分回路、７１，７２…温度電圧変換器、８…ペルチェ素子駆動回路、９…ヒーター駆動回路、１０…試料室、１０ａ…窓（窓ガラス）、１１…ペルチェ素子、１２…水槽、１３…ヒーター、Ｓａ，Ｓｂ…温度センサー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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