JP2003323219A - Temperature regulator - Google Patents

Temperature regulator

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JP2003323219A
JP2003323219A JP2003011168A JP2003011168A JP2003323219A JP 2003323219 A JP2003323219 A JP 2003323219A JP 2003011168 A JP2003011168 A JP 2003011168A JP 2003011168 A JP2003011168 A JP 2003011168A JP 2003323219 A JP2003323219 A JP 2003323219A
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JP
Japan
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heating
temperature
temperature controller
controller according
cooling
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Application number
JP2003011168A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Kato
圭一 加藤
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THERMO SOLUTION KK
Original Assignee
THERMO SOLUTION KK
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Publication date
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  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature regulator that efficiently regulates a temperature of materials to be finely adjusted to close tolerance of the objective temperature, and also regulates the temperatures even though a region of the temperature of the materials to be adjusted is an infinitesimal region. <P>SOLUTION: The temperature regulator adjusts the temperature of the materials by contacting a heat and cooling unit to the materials whose temperature is adjusted, which comprises a refrigerant flow path of cooling means and a heat resistor of heat means, which are located in the convex structured heat and cooling unit 101 made mainly from the material with the thermal conductivity over 50 W/mK. The regulator provides a thin film resistor 106 and a thermocouple as temperature detective means and can adjust a cooling speed if providing the refrigerant to the refrigerant flow path and applying power to the heat resistor are simultaneously feasible. The structure of heat and cooling unit 101 can be a plane type, concave type, a pool type and a board type except the foregoing convex type. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、理化学研究分野及
び医学分野において用いられる温度調節器に関するもの
である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a temperature controller used in the fields of physics and chemistry and medical fields.

【0002】[0002]

【従来の技術】理化学研究分野及び医学分野等で用いら
れている温度調節器の多くは、熱伝導方式を採用し、被
加熱物支持体にアルミブロック等を用い、これをヒータ
ーなどで加熱を行って、加熱対象物を間接加熱している
(非特許文献1)。
2. Description of the Related Art Most of temperature controllers used in the fields of physics and chemistry, medical fields, etc. adopt a heat conduction method, use an aluminum block or the like as a support for an object to be heated, and heat it with a heater or the like. Then, the object to be heated is indirectly heated (Non-Patent Document 1).

【0003】しかしながら、この種の温度調節器は、被
加熱物の支持体とヒーターとが別体となっているため、
外乱などの影響を受けやすく、伝熱効率が悪い。また、
温度測定においても、サーミスタなどの測定装置の熱容
量が大きいので、被温度調節サンプルが小さい場合にお
いては、所定温度の調節を必要としていない領域まで熱
の影響を受けやす状況となっている。したがって、従来
の温度調節器では、微小な被温度調節領域のみを効果的
に温度調節することは困難であった。
However, in this type of temperature controller, since the support for the object to be heated and the heater are separate bodies,
It is easily affected by external disturbances and the heat transfer efficiency is poor. Also,
Also in the temperature measurement, since the thermal capacity of the measuring device such as the thermistor is large, when the sample to be temperature-controlled is small, the area where the predetermined temperature adjustment is not required is easily affected by heat. Therefore, it is difficult for the conventional temperature controller to effectively control the temperature of only a minute temperature controlled region.

【0004】特に、PCR(ポリメラーゼ伸長法)プロ
セスを自動装置に組み込む際に従来の構造(多数の液体
試料がそれぞれ複数の受容部に貯留されている)の場
合、全てのウェルに対して正確に温度制御することが難
しい。
In particular, when the PCR (polymerase extension method) process is incorporated into an automatic device, in the case of the conventional structure (a large number of liquid samples are stored in a plurality of receiving portions), it is possible to accurately measure all wells. It is difficult to control the temperature.

【0005】また、理化学研究分野及び医学分野等で用
いられる各種の生体関連物質を保存するにあたり、生体
関連物質を保存容器に格納し、これを所定温度に冷凍保
存する方法が採られているが、このとき所定温度までに
至る過程において固相及び液相変化によって生体物質を
損傷させてしまうことがある。したがって、この固相及
び液相変化を最適な状態で制御するために、冷却時また
は加熱等に精密にサンプル温度を制御する必要がある。
Further, in storing various bio-related substances used in the fields of physics and chemistry research and medical fields, a method of storing the bio-related substances in a storage container and refrigerating the bio-related substances at a predetermined temperature is adopted. At this time, in the process of reaching the predetermined temperature, the solid substance and the liquid phase change may damage the biological material. Therefore, in order to control this solid phase and liquid phase change in an optimum state, it is necessary to precisely control the sample temperature during cooling or heating.

【0006】さらに、悪性新生物(がん)の治療に放射
線治療法や高周波加熱治療が常用されていることが知ら
れている。しかしながら、正常細胞とがん細胞の放射線
や高周波熱に対する感受性の差はあまり認められていな
いので、周辺の正常な細胞に対してまで放射線や高周波
の影響を受けやすくなっている。
Further, it is known that radiation therapy and high frequency heat treatment are commonly used for the treatment of malignant neoplasm (cancer). However, since there is not much difference in sensitivity between normal cells and cancer cells to radiation and high frequency heat, the surrounding normal cells are easily affected by radiation and high frequencies.

【0007】[0007]

【非特許文献1】化学大辞典(共立出版)[Non-Patent Document 1] Chemical Dictionary (Kyoritsu Publishing)

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、その目的は、被温度調節物質を効
率的に昇降温、また精密に所定の温度に調節、さらには
被温度調節対象領域が微小部分においても精密且つ効果
的に温度調節できる温度調節装置の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to efficiently raise and lower the temperature of a substance to be temperature-controlled, and to precisely adjust the substance to a predetermined temperature. Another object of the present invention is to provide a temperature control device capable of precisely and effectively controlling the temperature even in a minute area to be controlled.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は以下のことを特徴する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized as follows.

【0010】請求項1記載の温度調節器は、熱伝導率が
50W/mK以上の材料を主成分とする凸構造の加熱冷
却部に、冷却手段として冷媒流通路と、加熱手段として
発熱抵抗体とを設け、この加熱冷却部を被温度調節物質
と接触させて、この物質の温度を調節することを特徴と
する。
According to another aspect of the temperature controller of the present invention, a heating / cooling section having a convex structure whose main component is a material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more, a refrigerant flow passage as cooling means, and a heating resistor as heating means. Is provided, and the heating / cooling unit is brought into contact with the temperature-regulated substance to regulate the temperature of the substance.

【0011】請求項2記載の温度調節器は、請求項1記
載の温度調節器において、前記加熱冷却部は、絶縁セラ
ミックスまたは金属類を主成分する材料からなり、この
加熱冷却部の内部または表面に発熱抵抗体を設けたこと
を特徴とする。
The temperature controller according to a second aspect is the temperature controller according to the first aspect, wherein the heating / cooling section is made of a material containing insulating ceramics or metals as a main component, and the inside or the surface of the heating / cooling section. It is characterized in that a heating resistor is provided in the.

【0012】請求項3記載の温度調節器は、請求項2記
載の温度調節器において、前記加熱冷却部の材料が金属
類を主成分とする場合、この加熱冷却部の表面には絶縁
層を形成し、この絶縁層に発熱抵抗体を設けたことを特
徴とする。
A temperature controller according to a third aspect of the present invention is the temperature controller according to the second aspect, wherein when the material of the heating / cooling section is mainly composed of metals, an insulating layer is formed on the surface of the heating / cooling section. It is characterized in that it is formed and a heating resistor is provided on this insulating layer.

【0013】前記金属類としては、例えば、アルミニウ
ム、銅、タングステン、モリブデン、ニッケル、コバル
ト、鉄、WC(炭化タングステン)、TiN(窒化チタ
ン)、TiC(炭化チタン)、SiC(炭化ケイ素)の
うちから選ばれた少なくとも1以上が主成分のものがあ
る。また、絶縁層としては、例えば、ダイヤモンド、A
lN(窒化アルミニウム)、BN(窒化ホウ素)、Be
O(酸化ベリリウム)、SiO2(二酸化ケイ素)、M
gO(酸化マグネシウム)、Al23(酸化アルミニウ
ム)、絶縁性SiC(炭化ケイ素)、Si34(窒化ケ
イ素)から選ばれた少なくとも1以上を主成分とするも
のがある。
Examples of the metals include aluminum, copper, tungsten, molybdenum, nickel, cobalt, iron, WC (tungsten carbide), TiN (titanium nitride), TiC (titanium carbide), and SiC (silicon carbide). At least one selected from the above is a main component. Further, as the insulating layer, for example, diamond, A
1N (aluminum nitride), BN (boron nitride), Be
O (beryllium oxide), SiO 2 (silicon dioxide), M
There is a material containing at least one selected from gO (magnesium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), insulating SiC (silicon carbide) and Si 3 N 4 (silicon nitride) as a main component.

【0014】請求項4記載の温度調節器は、請求項1か
ら3のいずれか1項に記載の温度調節器において、前記
加熱冷却部の表面に、温度検出手段を設けたことを特徴
とする。
A temperature controller according to a fourth aspect is the temperature controller according to any one of the first to third aspects, wherein temperature detecting means is provided on the surface of the heating / cooling section. .

【0015】請求項5記載の温度調節器は、請求項4記
載の温度調節器において、前記温度検出手段は、薄膜形
測温抵抗体あるいは薄膜形熱電対であることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the temperature controller according to the fourth aspect, the temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.

【0016】請求項6記載の温度調節器は、請求項1か
ら3のいずれか1項に記載の温度調節器において、前記
発熱抵抗体は、測温機能を有することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the temperature regulator according to any one of the first to third aspects, wherein the heating resistor has a temperature measuring function.

【0017】請求項7記載の温度調節器は、請求項1か
ら6のいずれか1項に記載の温度調節器において、発熱
抵抗体または及び温度検出手段に、保護層を設けたこと
を特徴とする。保護層の材料としては、無機系の絶縁膜
や耐熱性の樹脂等がある。
The temperature controller according to claim 7 is the temperature controller according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a protective layer is provided on the heating resistor or the temperature detecting means. To do. Materials for the protective layer include an inorganic insulating film and a heat resistant resin.

【0018】請求項8記載の温度調節器は、請求項1か
ら7のいずれか1項に記載の温度調節器の加熱冷却部に
おいて、冷媒流通路への冷媒の供給と、発熱抵抗体への
通電とが同時に可能で、冷却時の冷却速度の調節が自在
であることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the heating / cooling section of the temperature regulator according to any one of the first to seventh aspects, the refrigerant is supplied to the refrigerant flow passage and the heating resistor is provided. It is characterized in that it can be energized at the same time and that the cooling rate during cooling can be adjusted freely.

【0019】請求項9記載の温度調節器は、請求項1か
ら8のいずれか1項に記載の温度調節器において、絶縁
セラミックスは、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、
酸化アルミニウム、絶縁性炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸
化マンガン、ダイヤモンド、窒化ホウ素から少なくとも
1つ以上選ばれたものであることを特徴とする。
The temperature controller according to claim 9 is the temperature controller according to any one of claims 1 to 8, wherein the insulating ceramics are aluminum nitride, beryllium oxide,
It is characterized in that it is at least one selected from aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond, and boron nitride.

【0020】請求項10記載の温度調節器は、被加熱ま
たは被冷却対象物質を保持し熱伝導率が50W/mK以
上の材料を主成分とする凹構造または平面構造の受容部
を有する加熱冷却部に、冷却手段として冷媒流通路と、
加熱手段として発熱抵抗体とを設け、この加熱冷却部を
前記対象物質と接触させて、この物質の温度を調節する
ことを特徴とする。
A temperature controller according to a tenth aspect of the present invention is a heating / cooling device having a concave structure or a planar structure containing a material to be heated or cooled and having a thermal conductivity of 50 W / mK or more as a main component. A refrigerant flow passage as a cooling means,
A heating resistor is provided as heating means, and the heating / cooling unit is brought into contact with the target substance to control the temperature of the substance.

【0021】請求項11記載の温度調節器は、請求項1
0記載の温度調節器において、加熱冷却部は、絶縁セラ
ミックスを主成分とする材料からなり、この加熱冷却部
の内部または表面に発熱抵抗体を設けたことを特徴とす
る。
The temperature controller according to claim 11 is the same as that according to claim 1.
In the temperature controller described in No. 0, the heating / cooling section is made of a material containing insulating ceramics as a main component, and a heating resistor is provided inside or on the surface of the heating / cooling section.

【0022】請求項12記載の温度調節器は、請求項1
1記載の温度調節器において、前記加熱冷却部の表面
に、温度検出手段を設けたことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the temperature controller of the first aspect.
In the temperature controller described in 1, the temperature detecting means is provided on the surface of the heating / cooling unit.

【0023】請求項13記載の温度調節器は、請求項1
2記載の温度調節器において、前記温度検出手段は、薄
膜形測温抵抗体あるいは薄膜形熱電対であることを特徴
とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the temperature controller of the first aspect.
In the temperature controller according to the second aspect, the temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.

【0024】請求項14記載の温度調節器は、請求項1
0または11記載の温度調節器において、前記発熱抵抗
体は、測温機能を有することを特徴とする。
A temperature controller according to claim 14 is the temperature controller according to claim 1.
In the temperature controller described in 0 or 11, the heating resistor has a temperature measuring function.

【0025】請求項15記載の温度調節器は、請求項1
0から14のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、発熱抵抗体、薄膜形測温抵抗体または薄膜形熱電対
に、保護層を設けたことを特徴とする。保護層としては
前記例示ものがある。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the temperature controller of the first aspect.
The temperature controller according to any one of 0 to 14 is characterized in that a protective layer is provided on the heating resistor, the thin film resistance temperature detector or the thin film thermocouple. Examples of the protective layer include those mentioned above.

【0026】請求項16記載の温度調節器は、請求項1
0から15のいずれか1項に記載の温度調節器の加熱冷
却部において、冷媒流通路への冷媒の供給と、発熱抵抗
体への通電とが同時に可能で、冷却時の冷却速度の調節
が自在であることを特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the temperature controller of the first aspect.
In the heating / cooling section of the temperature controller according to any one of 0 to 15, the supply of the refrigerant to the refrigerant flow passage and the energization of the heating resistor can be performed at the same time, and the cooling rate at the time of cooling can be adjusted. Characterized by being free.

【0027】請求項17記載の温度調節器は、請求項1
0から16のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、前記絶縁セラミックスは、窒化アルミニウム、酸化
ベリリウム、酸化アルミニウム、絶縁性炭化ケイ素、窒
化ケイ素、酸化マンガン、ダイヤモンド、窒化ホウ素か
ら少なくとも1つ以上選ばれたものであること特徴とす
る。
A temperature controller according to a seventeenth aspect is the one according to the first aspect.
The temperature controller according to any one of 0 to 16, wherein the insulating ceramic is at least one of aluminum nitride, beryllium oxide, aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond, and boron nitride. Characterized by being selected.

【0028】請求項18記載の温度調節器は、請求項1
0から17のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、被加熱または被冷却対象物質が、生体関連物質であ
ることを特徴とする。
The temperature controller according to claim 18 is the same as that according to claim 1.
The temperature controller according to any one of 0 to 17, wherein the substance to be heated or cooled is a biological substance.

【0029】請求項19記載の温度調節器は、熱伝導率
が50W/mK以上の材料を主成分とする棒状または板
状の加熱部に、この加熱部を加熱させるための発熱抵抗
体を設け、この加熱部を生体の特定部分に接触させて、
前記特定部分を加熱処理することを特徴とする。
According to a nineteenth aspect of the temperature controller, a rod-shaped or plate-shaped heating portion containing a material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more as a main component is provided with a heating resistor for heating the heating portion. , Contact this heating part with a specific part of the living body,
It is characterized in that the specific portion is heat-treated.

【0030】請求項20記載の温度調節器は、請求項1
9記載の温度調節器において、前記加熱部は、絶縁セラ
ミックスまたは金属類を主成分とする材料からなり、こ
の加熱部の内部または表面に発熱抵抗体を設けたことを
特徴とする。
The temperature controller according to claim 20 is the same as that according to claim 1.
In the temperature controller described in Item 9, the heating portion is made of a material containing insulating ceramics or metals as a main component, and a heating resistor is provided inside or on the surface of the heating portion.

【0031】請求項21記載の温度調節器は、請求項1
9記載の温度調節器において、前記加熱部が金属類を主
成分とする場合、この加熱部の表面には絶縁層を形成
し、この絶縁層に発熱抵抗体を設けたことを特徴とす
る。
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a temperature controller according to the first aspect.
In the temperature controller according to the ninth aspect, when the heating section mainly contains metals, an insulating layer is formed on the surface of the heating section, and a heating resistor is provided on the insulating layer.

【0032】請求項22記載の温度調節器は、請求項1
9から21のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、前記加熱部の表面に、温度検出手段を設けたことを
特徴とする。
A temperature controller according to a twenty-second aspect of the present invention is the one according to the first aspect.
The temperature controller according to any one of 9 to 21 is characterized in that a temperature detecting means is provided on the surface of the heating section.

【0033】請求項23記載の温度調節器は、請求項2
2記載の温度調節器において、前記温度検出手段は、薄
膜形測温抵抗体あるいは薄膜形熱電対であることを特徴
とする。
A temperature controller according to a twenty-third aspect is the second aspect.
In the temperature controller according to the second aspect, the temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.

【0034】請求項24記載の温度調節器は、請求項2
3記載の温度調節器において、発熱抵抗体、薄膜形測温
抵抗体または薄膜形熱電対に、保護層を設けたことを特
徴とする。
A temperature controller according to a twenty-fourth aspect of the present invention is the temperature-adjusting element of the second aspect.
In the temperature controller described in 3, the heating resistor, the thin film resistance temperature detector or the thin film thermocouple is provided with a protective layer.

【0035】請求項25記載の温度調節器は、請求項1
9または20記載の温度調節器前記発熱抵抗体は、測温
機能を有することを特徴とする。
A temperature controller according to a twenty-fifth aspect is the one according to the first aspect.
9. The temperature controller according to 9 or 20, wherein the heating resistor has a temperature measuring function.

【0036】請求項26記載の温度調節器は、請求項2
0から25のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、前記絶縁セラミックスは、窒化アルミニウム、酸化
ベリリウム、酸化アルミニウム、絶縁性炭化ケイ素、窒
化ケイ素、酸化マンガン、ダイヤモンド、窒化ホウ素か
ら少なくとも1つ以上選ばれたものであることを特徴と
する。
A temperature controller according to a twenty-sixth aspect of the present invention is the second aspect.
The temperature controller according to any one of 0 to 25, wherein the insulating ceramic is at least one of aluminum nitride, beryllium oxide, aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond, and boron nitride. Characterized by being selected.

【0037】請求項27記載の温度調節器は、請求項2
0から26のいずれか1項に記載の温度調節器におい
て、前記生体の特定部分に発生した悪性新生物(癌細
胞)に前記加熱部を接触して、この悪性新生物を加熱壊
死させることを特徴とする。
The temperature controller according to claim 27 is the same as that according to claim 2.
The temperature controller according to any one of 0 to 26, wherein the heating part is brought into contact with a malignant neoplasm (cancer cell) generated in a specific part of the living body to cause heat-necrosis of the malignant neoplasm. Characterize.

【0038】請求項1〜27記載の発明によれば、被温
度調節物質を効率的かつ高速で昇降温、さらに精密に目
的の温度に調節すると共に、特定部分のみを一定温度に
加熱することができるので、温度調節対象領域が微小部
分であっても、この領域のみをの精密且つ効果的な温度
調節を実現する。
According to the invention described in claims 1 to 27, it is possible to raise and lower the temperature of the substance to be temperature-controlled efficiently and at high speed, more precisely to the target temperature, and to heat only a specific part to a constant temperature. Therefore, even if the temperature control target area is a minute portion, precise and effective temperature control of only this area is realized.

【0039】特に、請求項8または16記載の発明のよ
うに、冷媒通過孔への冷媒の供給と、発熱抵抗体への通
電とを同時に可能とすることで、冷却時の冷却速度の調
節が自在となり、冷却速度制御を正確に行える。
In particular, as in the eighth or sixteenth aspect of the invention, the cooling rate at the time of cooling can be adjusted by simultaneously supplying the refrigerant to the refrigerant passage hole and energizing the heating resistor. Freely control the cooling rate accurately.

【0040】このことにより、加熱条件の異なる複数の
加熱処理工程において、例えばPCR法における変性過
程、プライマーとのアニーリング過程、ポリメラーゼ伸
長反応過程において、適切な温度管理ができる。また、
理化学研究分野及び医学分野等で用いられる各種の生体
関連物質を冷凍保存または解凍する際、何ら損傷させる
ことなく冷却及び加熱することができる。
As a result, appropriate temperature control can be performed in a plurality of heat treatment steps under different heating conditions, such as a denaturation step in the PCR method, an annealing step with a primer, and a polymerase extension reaction step. Also,
When cryopreserving or thawing various bio-related substances used in the fields of physics and chemistry, medical fields, etc., they can be cooled and heated without any damage.

【0041】さらに、請求項19〜27記載の発明によ
れば、被温度調節物質において微細な部分のみを一定温
度に加熱することができるので、例えば生体の特定部分
に発生した悪性新生物(癌細胞)のみを加熱することが
でき、周囲の正常な細胞を何ら損なうことなく、悪性新
生物のみを壊死させることができる。
Further, according to the inventions of claims 19 to 27, since only a minute portion of the temperature-regulated substance can be heated to a constant temperature, for example, a malignant neoplasm (cancer) generated in a specific portion of the living body. Cells) can be heated, and only malignant neoplasms can be necrotized without damaging the surrounding normal cells.

【0042】尚、以上述べた発明において、発熱抵抗体
の形状は、薄膜形状の他、板状、線状、膜厚状のいずれ
かの形状から選ばれた少なくとも1つの形状であっても
よい。そして、発熱抵抗体の材料は、比抵抗106Ωc
m以下のものを採用するとなおよい。当該材料として
は、例えば、モリブデン、タングステン、カーボン、
鉄、コバルト、ニッケル、ニッケルクロム合金、窒化タ
ンタル、窒化チタン、白金、パラジウム、炭化ケイ素、
炭化タングステン、炭化チタン等から選ばれた少なくと
も1つ以上を主成分とするものがある。
In the invention described above, the shape of the heating resistor may be at least one shape selected from any of plate shape, linear shape and film thickness shape in addition to the thin film shape. . The material of the heating resistor has a specific resistance of 10 6 Ωc.
It is more preferable to use a sheet of m or less. Examples of the material include molybdenum, tungsten, carbon,
Iron, cobalt, nickel, nickel chrome alloy, tantalum nitride, titanium nitride, platinum, palladium, silicon carbide,
Some have at least one selected from tungsten carbide, titanium carbide and the like as a main component.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】(実施形態1)本実施形態は、加熱冷却部
が凸構造の温度調節器の形態例で、被温度調節物質が液
体である場合に、加熱冷却部を被温度調節液体に浸漬
し、この加熱処理部の温度を変化させて、被温度調節液
体の温度を調節するものである。
(Embodiment 1) This embodiment is an example of a temperature controller in which the heating / cooling unit has a convex structure, and when the substance to be temperature controlled is a liquid, the heating / cooling unit is immersed in the liquid to be temperature controlled. The temperature of the heat treatment section is changed to adjust the temperature of the temperature control liquid.

【0045】図1(a)は本実施形態例の温度調節器の
外観を示す。
FIG. 1A shows the appearance of the temperature controller of this embodiment.

【0046】図1(a)に示された加熱冷却部101
は、電気絶縁性セラミックス(例えば窒化アルミニウ
ム)を主成分とする材料から構成された焼結体で、側面
部には測温抵抗体106を備える共に、図示省略された
発熱抵抗体と冷媒流通路とを設けている。測温抵抗体1
06は、例えば白金を主成分とする。測温抵抗体106
には、リード105が接続されている。尚、温度測定手
段は測温抵抗体に限られるものではなく、熱電対を採用
してもよい。
The heating / cooling unit 101 shown in FIG. 1 (a).
Is a sintered body made of a material whose main component is electrically insulating ceramics (for example, aluminum nitride), and has a temperature measuring resistor 106 on the side surface thereof, and a heating resistor and a refrigerant flow passage (not shown). And are provided. Resistance temperature detector 1
06 has, for example, platinum as a main component. RTD 106
A lead 105 is connected to the. The temperature measuring means is not limited to the resistance temperature detector, and a thermocouple may be adopted.

【0047】図1(b)は当該温度調節器のA−A断面
を示したもので、102は発熱抵抗体と連絡した電極部
で、103、104は前記冷媒流通路の出入孔である。
冷媒流通路は、加熱冷却部101をなるべく均一に冷却
できるように、加熱冷却部101の形状に応じて設けら
れる。ここで、出入孔の形状は図のような楕円形に限ら
ず、真円形や多角形状であってもよく、大きさも冷媒供
給用と回収用とは同じであってもよい。また、冷媒を液
体で温度調節器へ供給して温度調節器内で冷媒を気化さ
せる方式を採用する場合は、回収用の孔は、冷媒の液体
から気体への気化による体積膨張を考慮して、冷媒供給
用の孔径よりも大きく設定するとよい。また、気体状若
しくは液体状の冷媒を通過させて冷却する方式を採用す
る場合は、貫通孔の径は冷媒供給用及び回収用のものと
も同じ大きさであってもよい。また、液体状の冷媒を供
給に際して液体状冷媒の粘性による抵抗が高い場合は、
冷媒供給用の孔径は冷媒回収用の孔径よりも大きく設定
するとよい。
FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA of the temperature controller, in which 102 is an electrode portion communicating with the heating resistor, and 103 and 104 are inlet and outlet holes of the refrigerant flow passage.
The coolant flow passage is provided according to the shape of the heating / cooling unit 101 so that the heating / cooling unit 101 can be cooled as uniformly as possible. Here, the shape of the inlet / outlet hole is not limited to the elliptical shape as shown in the figure, but may be a perfect circle or a polygonal shape, and the size may be the same for the refrigerant supply and the recovery. Further, when adopting the method of supplying the refrigerant to the temperature controller as a liquid and vaporizing the refrigerant in the temperature controller, the recovery hole has a volume expansion due to vaporization of the refrigerant from liquid to gas. It is preferable to set the diameter larger than the hole diameter for supplying the refrigerant. When a method of cooling by passing a gaseous or liquid refrigerant is adopted, the diameter of the through hole may be the same as that for refrigerant supply and recovery. Also, when the resistance due to the viscosity of the liquid refrigerant is high when supplying the liquid refrigerant,
The hole diameter for supplying the refrigerant may be set larger than the hole diameter for recovering the refrigerant.

【0048】また、リード105は、必要に応じて電気
絶縁性材料でオーバーコートされる。オーバーコート
は、例えば窒化アルミニウムを材料とし、CVD(化学
蒸着)等よって形成すればよい。図2は、オーバーコー
ト層を設けた温度調節器のA−A断面を示した概略図で
ある。201は窒化アルミニウムを主成分とする加熱冷
却部で、202はタングステンを主成分とする発熱抵抗
体である。203、204は冷媒流通路の出入孔で、2
05は測温抵抗体からのリードである。ここでは、測温
抵抗体106及びリード205をオーバーコート層20
6によって保護すると共に電気的に絶縁している。尚、
オーバーコート層206は、用途に応じて耐熱樹脂など
で形成してもよい。このとき、重合処理等で形成すれば
よい。
Further, the lead 105 is overcoated with an electrically insulating material if necessary. The overcoat may be formed by, for example, CVD (chemical vapor deposition) using aluminum nitride as a material. FIG. 2 is a schematic view showing an AA cross section of the temperature controller provided with the overcoat layer. Reference numeral 201 is a heating / cooling unit containing aluminum nitride as a main component, and 202 is a heating resistor containing tungsten as a main component. Reference numerals 203 and 204 denote inlet and outlet holes of the refrigerant flow passage.
Reference numeral 05 is a lead from the resistance temperature detector. Here, the resistance temperature detector 106 and the lead 205 are connected to the overcoat layer 20.
It is protected by 6 and is electrically insulated. still,
The overcoat layer 206 may be formed of a heat resistant resin or the like depending on the application. At this time, it may be formed by polymerization treatment or the like.

【0049】図3に本実施形態の温度調節器の使用形態
例を示した。図示されるように、容器303に投入され
た被温度調節物質303に温度調節器の加熱冷却部30
1を浸漬して、加熱冷却部301を所定の温度に制御す
ることで、被温度調節物質303の温度を調節する。
尚、ここでは説明を簡単にするため単一の容器302に
温度調節器301で温度調節を行っている様子が開示さ
れているが、容器302、温度調節器301は複数であ
ってもよいことは言うまでもない。また、被温度調節物
質としては、例えばPCR等に供される試料(例えば遺
伝子を含有したもの)等がある 次に、温度調節器による温度調節方法について説明す
る。図11は、温度調節器の加熱冷却システムのブロッ
ク図である。
FIG. 3 shows an example of usage of the temperature controller of this embodiment. As shown in the figure, the heating / cooling unit 30 of the temperature controller is added to the temperature controlled substance 303 charged in the container 303.
1 is immersed and the heating / cooling unit 301 is controlled to a predetermined temperature to adjust the temperature of the temperature controllable substance 303.
It should be noted that, here, for simplification of description, it is disclosed that a single container 302 is temperature-controlled by the temperature controller 301, but there may be a plurality of containers 302 and temperature controllers 301. Needless to say. Further, as the substance to be temperature-controlled, there is, for example, a sample (eg, one containing a gene) to be subjected to PCR or the like. Next, a method for controlling the temperature by a temperature controller will be described. FIG. 11 is a block diagram of the heating / cooling system of the temperature controller.

【0050】温度検出手段114としては、例えばサー
ミスタ、金属測温抵抗体、熱電対等の感温素子が採用さ
れる。
As the temperature detecting means 114, for example, a thermistor, a metal resistance temperature detector, a thermosensitive element such as a thermocouple is used.

【0051】温度制御手段115は、温度検出手段11
5で検出した信号を受けると温度を示す信号に変換した
後、この信号に基づき演算処理を行って、被温度測定物
質の温度が予め設定された値となるように制御信号を冷
媒供給手段118と電力供給手段117に供給する。
The temperature control means 115 is the temperature detecting means 11
When the signal detected in 5 is received, the signal is converted into a signal indicating the temperature, and then an arithmetic process is performed based on this signal, and the control signal is supplied to the refrigerant supply means 118 so that the temperature of the substance to be measured has a preset value. And power supply means 117.

【0052】冷媒供給手段117は、温度制御手段11
5から供給された制御信号に基づき冷媒を加熱冷却部1
11に供給する。冷媒は、加熱冷却部111の冷媒供給
用及び回収用の孔を介して供給及び回収される。冷媒
は、被温度調節物質に応じて定まる。例えば、冷水、液
体窒素や代替フロン等が挙げられる。
The refrigerant supply means 117 is the temperature control means 11
Cooling unit 1 for heating the refrigerant based on the control signal supplied from
Supply to 11. The refrigerant is supplied and recovered through the refrigerant supply and recovery holes of the heating / cooling unit 111. The refrigerant is determined according to the temperature control substance. For example, cold water, liquid nitrogen, CFC substitute, etc. may be mentioned.

【0053】電力供給手段117は、温度制御手段11
6から供給された制御信号に基づき電力を発熱抵抗体1
12の電極部に供給する。
The power supply means 117 is the temperature control means 11
Power is generated based on the control signal supplied from the heating resistor 1.
It is supplied to 12 electrode parts.

【0054】当該システムでは、被温度調節物質が予め
設定された温度となるように、必要な冷媒供給及び電力
供給によって加熱冷却部111を冷却または加熱するこ
とで、被温度調節物質の温度調節を行う。また、被温度
調節物質を冷却する際に冷媒のみの供給では冷却プロフ
ァイルを正確に行うことが難しい場合があるので、加熱
冷却部111の温度の結果に基づき、冷媒を供給する共
に、発熱抵抗体112に所定の電圧を印加して、正確な
降温プロファイルを実現する。
In this system, the temperature of the substance to be temperature-controlled is controlled by cooling or heating the heating / cooling unit 111 by supplying necessary refrigerant and power so that the substance to be temperature-controlled has a preset temperature. To do. In addition, since it may be difficult to accurately perform the cooling profile by supplying only the refrigerant when cooling the temperature controllable substance, the refrigerant is supplied and the heating resistor is used based on the result of the temperature of the heating / cooling unit 111. A predetermined voltage is applied to 112 to realize an accurate temperature drop profile.

【0055】次いで、図10に本実施形態の温度調節器
の作成プロセス例を示した。ここでは、図1記載の加熱
冷却部の作成プロセス例について説明する。尚、図4〜
図9に主要な工程の概略説明を示した。
Next, FIG. 10 shows an example of a manufacturing process of the temperature controller of this embodiment. Here, an example of a manufacturing process of the heating / cooling unit shown in FIG. 1 will be described. Incidentally, FIG.
FIG. 9 shows a schematic description of main steps.

【0056】中子の作成 図4(a)に示したように、
加熱冷却部における冷媒通過スペースを成形するため中
子402を作成する。尚、中子はポリビニルアルコール
(PVA)系等の樹脂で作成される。
Creation of core As shown in FIG. 4 (a),
The core 402 is formed in order to form the refrigerant passage space in the heating / cooling unit. The core is made of a resin such as polyvinyl alcohol (PVA).

【0057】粉体成型 図4(b)に加熱冷却部の半割
成型体401の外観、特に図1(b)記載の加熱冷却部
のB−B断面を、図4(c)に、半割成型体401のA
−A断面を示した。図4(b)及び(c)のように、粉
体状の加熱冷却部材料(例えば窒化アルミニウム)に焼
結助剤を加えさらに所定のバインダーを添加し造粒して
得た粉末を、中子402を組み込んだ加熱冷却部半割成
型体(図1記載の加熱冷却部を図2に示したB−B面に
沿って切断してなる成型体)用の金型において、プレス
成型する。
Powder Forming FIG. 4 (b) shows the appearance of the half-molded body 401 of the heating / cooling section, and particularly the BB cross section of the heating / cooling section shown in FIG. 1 (b). Split molded product 401A
The -A cross section was shown. As shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c), a powder obtained by adding a sintering aid to a powdery heating / cooling part material (for example, aluminum nitride) and further adding a predetermined binder, A mold for a heating / cooling section half-molded body (a molded body obtained by cutting the heating / cooling unit shown in FIG. 1 along the BB plane shown in FIG. 2) incorporating the child 402 is press-molded.

【0058】発熱抵抗体の印刷 図5に示したように、
前記成型工程で得た半割成型体401の上面に発熱抵抗
体材料(例えばタングステンペースト501)をスクリ
ーン印刷する。
Printing of heating resistor As shown in FIG.
A heating resistor material (for example, tungsten paste 501) is screen-printed on the upper surface of the half-molded body 401 obtained in the molding step.

【0059】積層 図6に示したように、粉体成型体4
01と、前記発熱抵抗体材料を印刷した粉体成型体40
1とを、加熱積層圧着することにより一体化する。この
とき、この中子402は、PVAから構成されているた
め、脱バインダー時にこの部分が熱分解して空洞とな
り、図7に示したように、成型体701において冷媒流
通路702が形成される。
Lamination As shown in FIG. 6, the powder molded body 4
01 and a powder molded body 40 printed with the heating resistor material
1 and 1 are integrated by heating, lamination and pressure bonding. At this time, since the core 402 is made of PVA, this portion is thermally decomposed into a cavity during debinding, and as shown in FIG. 7, the coolant flow passage 702 is formed in the molded body 701. .

【0060】脱バインダー処理 さらに、この成型体を
非酸化雰囲気に供し、500℃まで温度を上昇させた後
に所定時間保持し脱バインダー処理を行う。このときに
前述したようにPVAから構成された中子の部分が抜
け、冷媒通過用のが形成される。
Further, the binder is subjected to a binder removal treatment by subjecting the molded body to a non-oxidizing atmosphere, raising the temperature to 500 ° C., and then maintaining the temperature for a predetermined time. At this time, as described above, the part of the core made of PVA is removed to form a coolant passage.

【0061】焼成 前記脱バインダー処理した成型体を
窒素ガスの雰囲気で約1900℃のもと所定時間保持し
て焼結を行い焼結体を作成する。
Firing The molded body that has been subjected to the binder removal treatment is held in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of about 1900 ° C. for a predetermined time and sintered to produce a sintered body.

【0062】研削 前記焼結体の一端を研削することに
より発熱抵抗体の電極部を取り出す。研削により取り出
したタングステン電極は、メタライズ処理等を行い電圧
が印加可能な電極を形成する。次いで、図8に示したよ
うに、焼結体801の局面の一部を研削し平面部802
を形成加工する。
Grinding One end of the sintered body is ground to take out the electrode portion of the heating resistor. The tungsten electrode taken out by grinding is subjected to metallizing treatment or the like to form an electrode to which a voltage can be applied. Next, as shown in FIG. 8, a part of the curved surface of the sintered body 801 is ground to form a flat surface portion 802.
Forming and processing.

【0063】温度検出手段形成 平面部802にマスキ
ングを行った後、図9に示したようにここでは、薄膜形
測温抵抗体902を形成する。この薄膜の材料としては
白金、コバルトが採用される。成膜は、CVDなどの方
法で行う。温度検出手段は薄膜形の測温抵抗体に限られ
るものではなく例えば、既知の熱電対でもよく、例えば
薄膜形の熱電対でもよい。熱電対を構成する異種金属と
しては、Ni配線とCu配線とを、平面部に印刷配線に
より形成すればよいが、これに限られるものではなく、
スパッタリングあるいはめっき等により配線パターンを
形成してもよい。また、異種金属はNiとCuに限らず
他の金属類を組み合わせでもよい。
Formation of temperature detecting means After masking the flat portion 802, a thin film resistance temperature detector 902 is formed here as shown in FIG. Platinum and cobalt are used as the material of this thin film. The film formation is performed by a method such as CVD. The temperature detecting means is not limited to the thin film resistance temperature detector, and may be a known thermocouple, for example, a thin film thermocouple. As the dissimilar metal forming the thermocouple, Ni wiring and Cu wiring may be formed on the flat surface portion by printed wiring, but the present invention is not limited to this.
The wiring pattern may be formed by sputtering or plating. Further, the dissimilar metal is not limited to Ni and Cu, and other metals may be combined.

【0064】電極及びリードの形成 次いで、測温抵抗
体902にリード903,904を形成し外部に電極と
して取り出せるようにする。ここで、測温抵抗体薄膜9
02及びリード904上に必要に応じて保護層を形成す
る場合がある。保護層の材料としては、無機系の絶縁
膜、例えばダイヤモンド膜がある。また、その他の材料
としては耐熱性の樹脂等がある。
Formation of Electrodes and Leads Next, leads 903 and 904 are formed on the resistance temperature detector 902 so that they can be taken out to the outside as electrodes. Here, the resistance temperature detector thin film 9
02 and the lead 904, a protective layer may be formed as needed. As a material for the protective layer, there is an inorganic insulating film, for example, a diamond film. Further, other materials include heat resistant resin and the like.

【0065】レーザートリミング及び保護層形成 尚、
測温抵抗体の場合には抵抗値を調整する必要があるが、
ここでは、所定の温度のもとで、既知の方法でレーザー
トリミングを行えばよい。このとき、必要に応じて保護
する保護膜が形成される。
Laser trimming and protective layer formation
In the case of resistance thermometer, it is necessary to adjust the resistance value,
Here, laser trimming may be performed by a known method under a predetermined temperature. At this time, a protective film for protection is formed if necessary.

【0066】本実施形態では、電気絶縁性セラミックス
である窒化アルミニウムを材料とする成形体の内部にタ
ングステンを主成分とする発熱抵抗体部分を形成した
後、焼成を行っているが、加熱冷却部の製造方法はこの
形態に限定されない。例えば、予め冷媒用通過路を形成
した成型体の表面に発熱抵抗体層を設けてもよい。
In this embodiment, the heating resistor portion containing tungsten as a main component is formed inside the molded body made of aluminum nitride, which is an electrically insulating ceramic, and then firing is performed. The manufacturing method of is not limited to this form. For example, the heating resistor layer may be provided on the surface of the molded body in which the refrigerant passage is formed in advance.

【0067】図12は、その一例を示したもので、加熱
冷却部の断面を示す。1201は窒化アルミニウム等の
電気絶縁性セラミックを主成分とする加熱冷却部で、1
202は基材表面に形成した発熱抵抗体である。120
3、1204は冷媒流通路の出入孔で、1205は測温
抵抗体と連絡するリードである。1206は発熱抵抗体
1202、測温抵抗体1205を保護し電気的に絶縁す
るためのオーバーコート層である。オーバーコート層1
206は、ダイヤモンド、AlN、Si34、ベリリ
ア、アルミナ、MgO、BNなど高熱伝導率材料で形成
するとよい。発熱抵抗体1202や冷媒からの熱を伝え
易く、かつ測温抵抗体1205の感熱応答性が高まるか
らである。
FIG. 12 shows an example thereof and shows a cross section of the heating / cooling section. Reference numeral 1201 denotes a heating / cooling unit whose main component is an electrically insulating ceramic such as aluminum nitride.
A heating resistor 202 is formed on the surface of the base material. 120
Reference numerals 3 and 1204 denote inlet / outlet holes of the refrigerant flow passage, and reference numeral 1205 denotes a lead communicating with the resistance temperature detector. Reference numeral 1206 denotes an overcoat layer for protecting and electrically insulating the heating resistor 1202 and the temperature measuring resistor 1205. Overcoat layer 1
206 is preferably formed of a high thermal conductivity material such as diamond, AlN, Si 3 N 4 , beryllia, alumina, MgO, BN. This is because it is easy to transfer heat from the heating resistor 1202 and the refrigerant, and the thermosensitive responsiveness of the temperature measuring resistor 1205 is improved.

【0068】また、他の方法としては、金属などの導電
性材料を主成分とする加熱冷却部に絶縁層を形成し、さ
らにこの絶縁層上に発熱抵抗体を形成してもよい。図1
3はその断面概略を示すものである。
As another method, an insulating layer may be formed in the heating / cooling section containing a conductive material such as metal as a main component, and a heating resistor may be formed on the insulating layer. Figure 1
3 shows the outline of the cross section.

【0069】図において、1301はモリブデン(その
他タングステンなどの導電性材料でもよい)を主成分と
する加熱冷却部である。1302は絶縁体層上に形成し
た発熱抵抗体部分で、1303、1304はそれぞれ冷
媒流通路の出入孔で、1305は測温抵抗体と連絡する
リードである。1306はダイヤモンド等の高熱伝導率
材料を主成分とする絶縁層で、1307は発熱抵抗体1
302、測温抵抗体及びリード1305を保護するため
のオーバーコート層である。絶縁層1306の形成は、
CVD、スパッタ、イオンプレーティング等の方法で製
膜される方法に限られず、セラミックス溶射などの方法
を採用してもよい。オーバーコート層1307の材料
は、図2の説明で述べたものを採用すればよい。
In the figure, reference numeral 1301 denotes a heating / cooling section containing molybdenum (other conductive materials such as tungsten may be used) as a main component. Reference numeral 1302 denotes a heating resistor portion formed on the insulating layer, reference numerals 1303 and 1304 denote inlet / outlet holes of the refrigerant flow passage, and reference numeral 1305 denotes a lead communicating with the resistance temperature detector. Reference numeral 1306 is an insulating layer whose main component is a high thermal conductivity material such as diamond, and 1307 is a heating resistor 1.
302 is an overcoat layer for protecting the resistance temperature detector and the lead 1305. The insulating layer 1306 is formed by
The method is not limited to the method of forming a film by a method such as CVD, sputtering, or ion plating, and a method such as ceramic spraying may be adopted. As the material of the overcoat layer 1307, those described in the description of FIG. 2 may be adopted.

【0070】また、温度測定手段は測温抵抗体に限られ
るものではなく、例えば、熱電対でもよい。異種金属を
平面部に印刷配線により形成すればよいが、これに限ら
れるものではなく、スパッタリングあるいはめっき等に
より配線パターンを形成してもよい。さらに、この膜状
の温度センサーおよびリード上に必要に応じて保護する
保護層を形成すればよい。
The temperature measuring means is not limited to the resistance temperature detector, but may be a thermocouple, for example. The dissimilar metal may be formed on the plane portion by the printed wiring, but the present invention is not limited to this, and the wiring pattern may be formed by sputtering or plating. Furthermore, a protective layer for protection may be formed on the film-shaped temperature sensor and the lead, if necessary.

【0071】また、以上述べた温度調節器において、発
熱抵抗体は測温抵抗体の機能を兼ねてもよい。すなわ
ち、発熱抵抗体と電源との間に抵抗を設ければ、この抵
抗間の電位から電流値が求まり、この電流値と発熱抵抗
体にかかる電圧から発熱抵抗体における抵抗値が得られ
る。そして、この抵抗値と温度の関係から発熱抵抗体の
温度が求まる。
In the temperature controller described above, the heating resistor may also have the function of a temperature measuring resistor. That is, if a resistor is provided between the heating resistor and the power supply, the current value can be obtained from the potential between the resistors, and the resistance value of the heating resistor can be obtained from this current value and the voltage applied to the heating resistor. Then, the temperature of the heating resistor is obtained from the relationship between the resistance value and the temperature.

【0072】(実施形態2)図14は、本実施形態の温
度調節器の平面図である。当該温度調節器は、被温度調
節物質を受容する凹構造の受容部を有する。図示された
温度調節器は、加熱冷却部1401に複数の受容部14
02を備えている。各受容部1402には、測温抵抗体
のリード1404が接続されている。尚、受容部140
2には、凍結保存するための生体関連物質や、PCR等
に供される試料(例えば遺伝子を含有したもの)等があ
る。
(Second Embodiment) FIG. 14 is a plan view of a temperature controller according to the present embodiment. The temperature controller has a recessed receiving portion that receives a temperature controlled substance. The illustrated temperature controller includes a heating / cooling unit 1401 and a plurality of receiving units 14.
It is equipped with 02. A lead 1404 of the resistance temperature detector is connected to each receiving portion 1402. The receiving portion 140
2 includes bio-related substances for cryopreservation, samples used for PCR and the like (eg, those containing a gene), and the like.

【0073】図15は、図14記載の点線部1403内
に示された受容部のA−A断面図である。1501は窒
化アルミニウムから構成される加熱冷却部、1502は
発熱抵抗体、1503は温度検出手段であり、凹部の底
の平面に形成されている。1504は冷媒出入孔で、1
505は保護層である。加熱冷却部及び保護層の材料と
しては、実施形態1の加熱冷却部及び保護層の材料と同
様のものが挙げられる。
FIG. 15 is a sectional view taken along the line AA of the receiving portion shown in the dotted line portion 1403 shown in FIG. Reference numeral 1501 is a heating / cooling section made of aluminum nitride, 1502 is a heating resistor, and 1503 is a temperature detecting means, which is formed on the bottom flat surface of the recess. 1504 is a refrigerant inlet / outlet hole,
Reference numeral 505 is a protective layer. Examples of the material of the heating / cooling unit and the protective layer include the same materials as those of the heating / cooling unit and the protective layer of the first embodiment.

【0074】図16は温度検出手段の概略構成図であ
る。ここでは、受容部の底部1601に、温度検出手段
として測温抵抗体1602が形成されている。測温抵抗
体1602にはリード1603が接続されている。ま
た、測温抵抗体は、膜状に形成してもよい。測温抵抗体
の材料としては、実施形態1の測温抵抗体の材料と同様
のものが挙げられる。
FIG. 16 is a schematic block diagram of the temperature detecting means. Here, a resistance temperature detector 1602 is formed on the bottom 1601 of the receiving portion as a temperature detecting means. A lead 1603 is connected to the resistance temperature detector 1602. The resistance temperature detector may be formed in a film shape. Examples of the material of the resistance temperature detector include the same materials as those of the resistance temperature detector of the first embodiment.

【0075】次に、図20を参照しながら本実施形態の
温度調節器を作成するプロセスの一例について説明す
る。
Next, with reference to FIG. 20, an example of a process for producing the temperature controller of this embodiment will be described.

【0076】粉体成型 粉体状の加熱冷却部材料(例え
ば窒化アルミニウム)に焼結助剤を加えさらに所定のバ
インダーを添加して造粒した粉末を、金型においてプレ
ス成型して平板状のブロック状成型体を形成する。
Powder molding A powder obtained by adding a sintering aid to a powdery heating and cooling material (for example, aluminum nitride) and further adding a predetermined binder to granulate the powder is press-molded in a mold to form a flat plate. A block-shaped molded body is formed.

【0077】発熱抵抗体印刷 前記成型体に発熱抵抗体
材料(例えばタングステンペースト)をスクリーン印刷
することによって発熱抵抗体を形成する。このとき、必
要な受容部の数に応じて、発熱抵抗体が複数印刷され
る。尚、図17は、ブロック状成型体1701に1つの
測温抵抗体1702をスクリーン印刷した場合のブロッ
ク成型体の平面図である。
Heating resistor printing A heating resistor is formed by screen-printing a heating resistor material (for example, tungsten paste) on the molded body. At this time, a plurality of heating resistors are printed according to the required number of receiving portions. Note that FIG. 17 is a plan view of a block molded body in which one resistance temperature detector 1702 is screen-printed on the block molded body 1701.

【0078】積層 次いで、図18に示すように、前記
発熱抵抗体を印刷したブロック状成型体1801の発熱
抵抗体印刷面1802に、前記粉体成型工程で作成した
ブロック状成型体1803を積層し、加熱圧着する。
Next, as shown in FIG. 18, the block-shaped molded body 1803 formed in the powder molding step is stacked on the heat-generating resistor printing surface 1802 of the block-shaped molded body 1801 on which the heat-generating resistor is printed. , Heat press bonding.

【0079】研削 そして、図19に示したように、前
記積層工程で得たブロック状成型体1901に冷媒通過
路出入孔1902及び凹部1903を切削加工により形
成する。尚、凹部の設置数、形状、径及び深さは、被温
度調節物質の数及びその容量によって定まる。
Grinding Then, as shown in FIG. 19, a coolant passage passage inlet / outlet hole 1902 and a recess 1903 are formed in the block-shaped molded body 1901 obtained in the laminating step by cutting. The number of recesses, the shape, the diameter, and the depth of the recesses are determined by the number of the temperature control substances and the capacity thereof.

【0080】脱バインダー及び焼結 実施形態1と同様
に、成型体ブロックを500℃のもとで所定時間、脱バ
インダー処理を行い、さらに1900℃のもとで所定時
間、焼結を行う。
Debinding and Sintering As in Embodiment 1, the molded block is debindered at 500 ° C. for a predetermined time, and further sintered at 1900 ° C. for a predetermined time.

【0081】研削(電極出し)及び薄膜温度センサー形
成 研削を行い発熱抵抗体の電極部を取り出す。次い
で、凹部の底面部にマスキングを行ってから、CVDな
どの方法で測温抵抗体材料(例えば白金、コバルト)で
温度検出手段を形成する。尚、本実施形態の温度調節器
の温度検出手段は、実施形態1と同様に、測温抵抗体に
限られるものではなく、熱電対、さらには膜状の測温抵
抗体及び熱電対が形成される。例えば、熱電対を構成す
る異種金属としては、ニッケル配線と銅配線とを、平面
部に印刷配線により形成すればよいが、これに限られる
ものではなく、スパッタリングあるいはめっき等により
配線パターンを形成してもよい。また、異種金属はニッ
ケルと銅に限らず他の金属類(例えば、アルミニウム、
タングステン、モリブデン、コバルト、鉄、WC(炭化
タングステン)、TiN(窒化チタン)、TiC(炭化
チタン)、SiC(炭化ケイ素)のうちから選ばれた少
なくとも1以上がとの組み合わせ)でもよいことはいう
までもない。
Grinding (electrode formation) and formation of thin film temperature sensor Grinding is performed to take out the electrode portion of the heating resistor. Next, after masking the bottom surface of the recess, the temperature detecting means is formed of a resistance temperature detector material (for example, platinum or cobalt) by a method such as CVD. The temperature detecting means of the temperature controller of the present embodiment is not limited to the resistance temperature detector as in the first embodiment, but a thermocouple, and further a film resistance temperature detector and a thermocouple are formed. To be done. For example, as the dissimilar metal forming the thermocouple, nickel wiring and copper wiring may be formed by printed wiring on the flat surface portion, but the present invention is not limited to this, and a wiring pattern is formed by sputtering or plating. May be. Further, the dissimilar metals are not limited to nickel and copper, but other metals (for example, aluminum,
At least one selected from tungsten, molybdenum, cobalt, iron, WC (tungsten carbide), TiN (titanium nitride), TiC (titanium carbide), and SiC (silicon carbide) may be used. There is no end.

【0082】電極形成 そして、温度検出手段にリード
を形成し外部に電極として取り出せるようにする。
Electrode formation Then, a lead is formed on the temperature detecting means so that it can be taken out as an electrode to the outside.

【0083】レーザートリミング及び保護層形成 測温
抵抗体の場合には抵抗値を調整する必要があるが、この
場合、所定の温度のもとで、通常のレーザートリミング
を行えばよい。尚、温度検出手段およびリードには、必
要に応じて前記実施形態で述べた保護膜を形成するとと
よい。
Laser Trimming and Protective Layer Formation In the case of a resistance temperature detector, the resistance value needs to be adjusted. In this case, ordinary laser trimming may be performed at a predetermined temperature. The protective film described in the above embodiment may be formed on the temperature detecting means and the lead, if necessary.

【0084】本実施形態においては、ブロック形成型体
内に発熱抵抗体を形成した後、焼結処理したが、本実施
形態の温度調節器の製造方法はこの方法に限られるもの
ではない。例えば、予め作成したブロック状成型体に冷
媒通過用貫通孔と凹部を単一または複数形成しておき各
凹部に、図21に示すように、底の平面部2101部に
発熱抵抗体2102、測温抵抗体2103を形成して保
護層を設けてもよい。同様に、図22に示すように、底
の平面部2201部に発熱抵抗体2202、熱電対22
03を形成して保護層を設けてもよい。
In the present embodiment, the heating resistor is formed in the block forming die and then sintered, but the method for manufacturing the temperature controller of the present embodiment is not limited to this method. For example, a single or a plurality of coolant passage through holes and recesses may be formed in a block-shaped molded body created in advance, and in each recess, as shown in FIG. The temperature resistor 2103 may be formed and a protective layer may be provided. Similarly, as shown in FIG. 22, a heating resistor 2202 and a thermocouple 22 are provided on the bottom plane portion 2201.
03 may be formed and a protective layer may be provided.

【0085】(実施形態3)次に、被温度調節物質が固
体で平面構造である場合の温度調節器の形態について述
べる。図23はその形態の概略図で、(a)は平面図、
(b)は側面図である。図において、2301は温度調
節器の加熱冷却部で、2302は固体の平面状の被温度
調節物質である。加熱冷却部2301は窒化アルミニウ
ム等の電気絶縁性セラミックを主成分とする焼結体であ
る。
(Embodiment 3) Next, the form of the temperature controller in the case where the substance to be temperature controlled is solid and has a planar structure will be described. FIG. 23 is a schematic view of the form, (a) is a plan view,
(B) is a side view. In the figure, reference numeral 2301 denotes a heating / cooling portion of a temperature controller, and 2302 denotes a solid, planar, temperature-controlled substance. The heating / cooling unit 2301 is a sintered body whose main component is an electrically insulating ceramic such as aluminum nitride.

【0086】図24(a)及び(b)に前記温度調節器
のB−B断面図及びA−A断面図を示した。A−A断面
図に示したように、加熱冷却部2401は、その内部に
冷媒流通路2405を設けてある。冷媒流通路2405
は、加熱冷却部2401における冷却面積に応じて適宜
複数設けられる。また、B−B断面図に示したように、
加熱冷却部2401には、発熱抵抗体2402と測温抵
抗体2406とが形成され。また、測温抵抗体2406
としては例えば薄膜形の白金測温抵抗体が採用され、リ
ード2403が接続されている。発熱抵抗体2402及
び測温抵抗体2406は、カーボン等を主成分とし、実
施形態1で述べたスクリーン印刷法やCVD等で形成さ
れる。尚、ここでは、加熱冷却部2401にオーバーコ
ート層2404が設けられている(図24(b))。オ
ーバーコート層2404は、ダイヤモンド等の高熱伝導
率材料を主成分とする。
FIGS. 24 (a) and 24 (b) show a BB sectional view and an AA sectional view of the temperature controller. As shown in the AA cross-sectional view, the heating / cooling unit 2401 has a refrigerant flow passage 2405 provided therein. Refrigerant flow passage 2405
Are appropriately provided according to the cooling area in the heating / cooling unit 2401. Also, as shown in the BB cross-sectional view,
A heating resistor 2402 and a temperature measuring resistor 2406 are formed in the heating / cooling unit 2401. Also, the resistance temperature detector 2406
For example, a thin-film platinum resistance thermometer is adopted, and the lead 2403 is connected. The heating resistor 2402 and the temperature measuring resistor 2406 have carbon or the like as a main component, and are formed by the screen printing method, the CVD, or the like described in the first embodiment. Here, the heating / cooling unit 2401 is provided with the overcoat layer 2404 (FIG. 24B). The overcoat layer 2404 contains a high thermal conductivity material such as diamond as a main component.

【0087】本実施形態においても、温度の調節は実施
形態1と同様の制御システムが採用される。すなわち、
被温度調節物質が予め設定された温度となるように、必
要な冷媒供給及び電力供給によって加熱冷却部を冷却ま
たは加熱することで、被温度調節物質の温度調節を行
う。また、被温度調節物質を冷却する際に、冷媒のみの
供給では冷却プロファイルを正確に行うことが難しい場
合があるので、測温抵抗体2406の測定結果に基づ
き、冷媒流通路2405に冷媒を供給すると同時に、発
熱抵抗体2402に所定の電圧の印加を可能としてい
る。これにより、冷却時の冷却速度の調節が自在とな
り、冷却速度制御を正確に行え、正確な降温プロファイ
ルを実現できる。
Also in the present embodiment, the same control system as in the first embodiment is adopted for the temperature adjustment. That is,
The temperature of the substance to be temperature-controlled is controlled by cooling or heating the heating / cooling unit by supplying necessary refrigerant and power so that the substance to be temperature-controlled has a preset temperature. Further, when cooling the temperature controllable substance, it may be difficult to accurately perform the cooling profile by supplying only the refrigerant. Therefore, the refrigerant is supplied to the refrigerant flow passage 2405 based on the measurement result of the resistance temperature detector 2406. At the same time, a predetermined voltage can be applied to the heating resistor 2402. As a result, the cooling rate at the time of cooling can be freely adjusted, the cooling rate can be controlled accurately, and an accurate cooling profile can be realized.

【0088】本実施形態では絶縁体セラミック焼結体の
表面に発熱抵抗体を配置しているが、発熱抵抗体を前記
焼結体内部に配置してもよい。図25(b)に示したA
−A断面図のような形態で、加熱冷却部2501内部に
発熱抵抗体2502が設けられる。冷媒流通路2502
は、加熱冷却部2501における冷却面積に応じて適宜
複数設けられる。発熱抵抗体2502は、例えばタング
ステンからなる。2503は測温抵抗体2506のリー
ドである。測温抵抗体2506としては例えば薄膜形の
白金測温抵抗体等が採用される。発熱抵抗体2502、
測温抵抗体2506及びリード2502の形成方法は、
例えば先の図10に示したプロセスにおける測温抵抗体
及びリードの形成法に基づけばよい。図25(a)に示
したように、加熱冷却部2501のほぼ中央に設けられ
ている。そして、図25(b)に示されているように、
加熱冷却部2501にはダイヤモンド膜等の高熱伝導率
材料から構成されるオーバーコート層2504が設けら
れる。
In the present embodiment, the heating resistor is arranged on the surface of the insulating ceramic sintered body, but the heating resistor may be arranged inside the sintered body. A shown in FIG. 25 (b)
A heating resistor 2502 is provided inside the heating / cooling unit 2501 in the form of the -A cross-sectional view. Refrigerant flow passage 2502
Are appropriately provided according to the cooling area in the heating / cooling unit 2501. The heating resistor 2502 is made of, for example, tungsten. Reference numeral 2503 is a lead of the resistance temperature detector 2506. As the resistance temperature detector 2506, for example, a thin film platinum resistance temperature detector or the like is adopted. Heating resistor 2502,
The method of forming the resistance temperature detector 2506 and the lead 2502 is as follows.
For example, it may be based on the method of forming the resistance temperature detector and the lead in the process shown in FIG. As shown in FIG. 25A, the heating / cooling unit 2501 is provided substantially at the center. Then, as shown in FIG.
The heating / cooling unit 2501 is provided with an overcoat layer 2504 made of a high thermal conductivity material such as a diamond film.

【0089】当該温度調節器においても、温度の調節は
実施形態1と同様の方法を採ればよい。すなわち、測温
抵抗体2506で温度調節器の温度を検出しそのデータ
を基に冷媒供給手段により冷媒流通路2505に冷媒を
供給し、電力供給手段により発熱抵抗体2502に電力
を供給して加熱冷却部2501の温度を所定温度に設定
することで、温度調節器本体に接触している被温度調節
物質の温度調節が可能となる。尚、本形態においても、
測温抵抗体2506の測定結果に基づき、冷媒流通路2
505に冷媒を供給すると同時に、発熱抵抗体2502
に所定の電圧の印加を可能としているので、冷却時の冷
却速度の調節が自在となり、冷却速度制御を正確に行
え、正確な降温プロファイルを実現できる。したがっ
て、生体関係の各種凍結保存の際においても、生体細胞
にダメージを与えることはない。
Also in the temperature controller, the temperature may be adjusted by the same method as in the first embodiment. That is, the temperature of the temperature controller is detected by the resistance temperature detector 2506, the refrigerant is supplied to the refrigerant flow passage 2505 by the refrigerant supply unit based on the data, and the electric power is supplied to the heating resistor 2502 to heat it. By setting the temperature of the cooling unit 2501 to a predetermined temperature, it becomes possible to adjust the temperature of the substance to be temperature-controlled which is in contact with the body of the temperature controller. Note that, also in this embodiment,
Based on the measurement result of the resistance temperature detector 2506, the refrigerant flow passage 2
At the same time as supplying the refrigerant to 505, the heating resistor 2502
Since it is possible to apply a predetermined voltage, the cooling rate at the time of cooling can be freely adjusted, the cooling rate can be accurately controlled, and an accurate temperature drop profile can be realized. Therefore, even during various cryopreservation related to the living body, the living cells are not damaged.

【0090】(実施形態4)本実施形態の温度調節器
は、被温度調節対象が微小部分である場合、例えば癌細
胞等の悪性新生物である場合の実施形態例を示すもので
ある。
(Embodiment 4) The temperature controller of the present embodiment shows an embodiment in which the temperature-controlled object is a minute portion, for example, a malignant neoplasm such as a cancer cell.

【0091】図26は本実施形態の温度調節器の加熱部
を示した概略図で、図27は前記温度調節器の先端付近
のA−A断面を示した概略図である。
FIG. 26 is a schematic view showing the heating portion of the temperature controller of this embodiment, and FIG. 27 is a schematic view showing a section AA taken near the tip of the temperature controller.

【0092】図26に示したように、温度調節器の加熱
部2601は、略四角柱及び径数mmに成型される。ま
た、図27のA−A断面図のように、加熱部2601の
先端付近の内部には発熱抵抗体2604が、側面部には
測温抵抗体2702が設けられる。このとき、発熱抵抗
体及び測温抵抗体は、例えば、図5及び図9に示したよ
うな形態で設けられる。そして、加熱部2061の端部
には、前記測温抵抗体のリード取出し部2603と、前
記発熱抵抗体の電極部2602とを設けられる。また、
本実施形態では、加熱部2601にさらにオーバーコー
ト層2604が設けられている。尚、加熱部2601
は、図26に示した形状に限定されず、例えば円柱状に
形成してもよい、加熱部2601は、例えば窒化アルミ
ニウム等のような絶縁セラミックを主成分とする。オー
バーコート層2604は、例えばダイヤモンド膜等で構
成される。発熱抵抗体2701は、例えばカーボンを含
んでなる。測温抵抗体2702は、例えば薄膜形の白金
測温抵抗体等が採用される。発熱抵抗体2701、測温
抵抗体2702及びリードの形成方法は、例えば先の図
20に示したプロセスにおける発熱抵抗体、測温抵抗体
及びリードの形成法に基づけばよい。
As shown in FIG. 26, the heating section 2601 of the temperature controller is molded into a substantially square column and a diameter of several mm. 27, a heating resistor 2604 is provided inside the vicinity of the tip of the heating unit 2601, and a temperature measuring resistor 2702 is provided on the side surface of the heating unit 2601. At this time, the heating resistor and the temperature measuring resistor are provided, for example, in the forms shown in FIGS. 5 and 9. Then, a lead take-out portion 2603 of the resistance temperature detector and an electrode portion 2602 of the heating resistor are provided at the end of the heating portion 2061. Also,
In this embodiment, the heating section 2601 is further provided with an overcoat layer 2604. The heating unit 2601
Is not limited to the shape shown in FIG. 26, and may be formed in, for example, a cylindrical shape. The heating section 2601 has an insulating ceramic such as aluminum nitride as a main component. The overcoat layer 2604 is composed of, for example, a diamond film or the like. The heating resistor 2701 includes, for example, carbon. As the resistance temperature detector 2702, for example, a thin film platinum resistance temperature detector or the like is adopted. The method of forming the heating resistor 2701, the temperature measuring resistor 2702, and the lead may be based on, for example, the method of forming the heating resistor, the temperature measuring resistor, and the lead in the process shown in FIG.

【0093】本実施形態の温度調節器は、測温抵抗体2
702により検出した温度に基づき、発熱抵抗体270
1に電力を供給することによって加熱部2601が加熱
される。そして、この加熱された加熱部2601の先端
部を被温度調節部位に接触させて、熱伝導によって被温
度部位を所定温度に調節する。例えば、被温度調節物質
が生体細胞の一部に発生した悪性新生物である場合、例
えば43〜45℃に加温される。この際、正常な細胞組
織と悪性新生物の熱抵抗性が異なるので、悪性新生物の
みが熱によって死滅する。
The temperature controller of this embodiment is the resistance temperature detector 2
Based on the temperature detected by 702, the heating resistor 270
The heating unit 2601 is heated by supplying the electric power to 1. Then, the heated tip end of the heating unit 2601 is brought into contact with the temperature controlled portion to adjust the temperature of the heated portion to a predetermined temperature by heat conduction. For example, when the substance to be temperature-regulated is a malignant neoplasm generated in a part of living cells, it is heated to, for example, 43 to 45 ° C. At this time, since the heat resistance of normal cell tissues and malignant neoplasms are different, only malignant neoplasms are killed by heat.

【0094】加熱部は、板状に形成してもよい。図28
はその一形態例の外観図で、図29はそのA−A断面を
示したものである。図28に示された加熱部2801
は、板状及び厚さ数mmに成型されている。また、図2
9に示したように、加熱部2901には発熱抵抗体29
02及び測温抵抗体2903さらにリード2904が配
置され、さらに、この加熱部にはオーバーコート層29
05が設けられている。加熱部2901は、窒化アルミ
ニウム等の絶縁セラミックを主成分とする。発熱抵抗体
2902は、カーボン等を主成分とする。オーバーコー
ト層はダイヤモンド膜で構成される。測温抵抗体290
3は、測温抵抗体2702と同種のものでよい。発熱抵
抗体2902、測温抵抗体2903、リード2904
は、先の図20に示したプロセスにおける発熱抵抗体、
測温抵抗体及びリードの形成法に基づけばよい。
The heating portion may be formed in a plate shape. FIG. 28
Is an external view of an example of the embodiment, and FIG. 29 shows a cross section taken along line AA. Heating unit 2801 shown in FIG.
Is molded into a plate shape and a thickness of several mm. Also, FIG.
As shown in FIG. 9, the heating portion 2901 has a heating resistor 29.
02, a resistance temperature detector 2903, and a lead 2904, and an overcoat layer 29 is provided on the heating portion.
05 is provided. The heating unit 2901 has an insulating ceramic such as aluminum nitride as a main component. The heating resistor 2902 has carbon as a main component. The overcoat layer is composed of a diamond film. Resistance temperature detector 290
3 may be the same type as the resistance temperature detector 2702. Heating resistor 2902, temperature measuring resistor 2903, lead 2904
Is a heating resistor in the process shown in FIG.
It may be based on the method of forming the resistance temperature detector and the lead.

【0095】測温抵抗体2903により検出した温度に
基づき電力が発熱抵抗体2902に供給され、熱伝達に
よって、加熱部2901に接触している被温度調節物質
の温度が調節される。
Electric power is supplied to the heating resistor 2902 based on the temperature detected by the resistance temperature detector 2903, and the temperature of the temperature controlled substance in contact with the heating unit 2901 is adjusted by heat transfer.

【0096】また、加熱部の材料はタングステン等の金
属類を主成分としてもよい。図30は、図28に開示さ
れた加熱部と同形に形成された加熱部のA−A断面の概
略構成を示した図である。図30において、3001は
タングステンを主成分とする加熱部で、3005はタン
グステン表面に形成されたダイヤモンド膜から構成され
る絶縁層である。3002はカーボン等を主成分とする
発熱抵抗体で、3003は図示省略した測温抵抗体のリ
ードで、3005はダイヤモンド膜で形成されたオーバ
ーコート層である。測温抵抗体は、測温抵抗体2702
と同種のものでよい。
Further, the material of the heating portion may contain a metal such as tungsten as a main component. FIG. 30 is a diagram showing a schematic configuration of an AA cross section of a heating unit formed in the same shape as the heating unit disclosed in FIG. 28. In FIG. 30, reference numeral 3001 is a heating portion containing tungsten as a main component, and 3005 is an insulating layer formed of a diamond film formed on the surface of tungsten. Reference numeral 3002 is a heating resistor containing carbon as a main component, reference numeral 3003 is a lead of a resistance temperature detector (not shown), and reference numeral 3005 is an overcoat layer formed of a diamond film. The resistance temperature detector is the resistance temperature detector 2702.
The same kind as

【0097】悪性新生物の治療方法としては放射線法や
高周波加熱法が知られているが、この方法は放射制御や
温度制御に限界があり、周囲の正常な細胞までに放射線
や高周波熱の影響を受けやすくなる。本実施形態の温度
調節器は、所定の被温度調節部位を所定温度に加熱する
ことができるので、周囲の正常な細胞を何ら損なうこと
なく、悪性新生物(癌等)のみを熱壊死させることがで
きる。
Radiation method and high-frequency heating method are known as treatment methods for malignant neoplasms. However, this method has limitations in radiation control and temperature control, and influences of radiation and high-frequency heat to surrounding normal cells. It becomes easy to receive. Since the temperature controller of the present embodiment can heat a predetermined temperature-regulated site to a predetermined temperature, it can heat-necrotize only a malignant neoplasm (cancer or the like) without damaging any surrounding normal cells. You can

【0098】[0098]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の温度調節装置によれば、効率的な固体、液体といった
被温度調節物質の温度調節が可能となり、さらに測温抵
抗体がサンプル近傍に形成してあるので、正確で迅速な
温度の実現が可能となる。また、特定部分のみを一定温
度に加熱調節することができるので、温度調節対象領域
が微小部分であっても、この領域のみをの精密且つ効果
的な温度調節ができる。
As is apparent from the above description, according to the temperature control device of the present invention, it is possible to efficiently control the temperature of the substance to be temperature-controlled, such as solid and liquid, and the resistance temperature detector is close to the sample. Since it is formed in the shape described above, it is possible to realize accurate and quick temperature. Further, since only the specific portion can be heated and adjusted to a constant temperature, even if the temperature adjustment target area is a minute portion, only this area can be precisely and effectively adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態1の温度調節器を示した概略図で、
(a)は温度調節器の正面を、(b)は温度調節器のA
−A断面を示した概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a temperature controller according to a first embodiment,
(A) is the front of the temperature controller, (b) is the temperature controller A
-A schematic diagram showing an A cross section.

【図2】オーバーコート層を設けた温度調節器のA−A
断面を示した概略図。
FIG. 2 A-A of a temperature controller provided with an overcoat layer
Schematic which showed the cross section.

【図3】本実施形態の温度調節器の使用形態を説明した
概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a usage pattern of the temperature controller according to the present embodiment.

【図4】冷媒通過孔の作成工程を示した概略図、(a)
は平面図、(b)はA−A断面図、(c)は中子の概略
図。
FIG. 4 is a schematic view showing a process of forming a refrigerant passage hole, (a)
Is a plan view, (b) is a sectional view taken along line AA, and (c) is a schematic view of a core.

【図5】発熱抵抗体の印刷例を示した概略図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a printing example of a heating resistor.

【図6】積層工程を示した概略図。FIG. 6 is a schematic view showing a laminating process.

【図7】積層され一体化した成型体の概略図。FIG. 7 is a schematic view of a laminated and integrated molded body.

【図8】成型体の研削状況を示した概略図。(a)は平
面図、(b)は断面図。
FIG. 8 is a schematic view showing a grinding state of a molded body. (A) is a plan view and (b) is a sectional view.

【図9】測温抵抗体の形成工程を示した概略図。FIG. 9 is a schematic view showing a process of forming a resistance temperature detector.

【図10】温度調節器の作成プロセスの一例。FIG. 10 is an example of a manufacturing process of a temperature controller.

【図11】温度調節器の加熱冷却システムのブロック
図。
FIG. 11 is a block diagram of a heating / cooling system of a temperature controller.

【図12】温度調節器のA−A断面を示した概略図。FIG. 12 is a schematic view showing an AA cross section of the temperature controller.

【図13】その他の温度調節器のA−A断面を示した概
略図。
FIG. 13 is a schematic view showing an AA cross section of another temperature controller.

【図14】実施形態2の温度調節器の概略を示す概略
図。
FIG. 14 is a schematic diagram showing an outline of a temperature controller according to a second embodiment.

【図15】受容部のA−A断面図FIG. 15 is a sectional view taken along the line AA of the receiving portion.

【図16】温度検出手段の概略構成図。FIG. 16 is a schematic configuration diagram of temperature detection means.

【図17】スクリーン印刷によって形成された発熱抵抗
体の一例。
FIG. 17 is an example of a heating resistor formed by screen printing.

【図18】積層工程を示した概略図。FIG. 18 is a schematic view showing a laminating step.

【図19】研削工程を示した概略図。FIG. 19 is a schematic view showing a grinding process.

【図20】温度調節器の作成プロセスの一例。FIG. 20 is an example of a manufacturing process of a temperature controller.

【図21】発熱抵抗体と測温抵抗体との形成例。FIG. 21 is an example of forming a heating resistor and a resistance temperature detector.

【図22】発熱抵抗体と測温抵抗体との形成例FIG. 22 is an example of forming a heating resistor and a resistance temperature detector.

【図23】実施形態3の温度調節器の概略図で、(a)
は平面図、(b)は側面図。
FIG. 23 is a schematic view of a temperature controller according to a third embodiment, (a)
Is a plan view and (b) is a side view.

【図24】(a)B−B断面図、(b)A−A断面図。24A is a sectional view taken along line BB, and FIG. 24B is a sectional view taken along line AA.

【図25】(a)B−B断面図、(b)A−A断面図。FIG. 25 (a) BB sectional view, (b) AA sectional view.

【図26】実施形態4の温度調節器の概略を示す概略
図。
FIG. 26 is a schematic view showing the outline of the temperature controller of the fourth embodiment.

【図27】A−A断面図。FIG. 27 is a sectional view taken along line AA.

【図28】板状の温度調節器の概略を示す概略図。FIG. 28 is a schematic view showing an outline of a plate-shaped temperature controller.

【図29】(a)A−A断面図、(b)発熱抵抗体及び
測温抵抗体の形成例。
29A is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 29B is an example of forming a heating resistor and a temperature measuring resistor.

【図30】絶縁層を設けた板状の温度調節器における加
熱部のA−A断面図。
FIG. 30 is a cross-sectional view taken along the line AA of the heating portion in the plate-shaped temperature controller provided with an insulating layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…加熱冷却部、102…電極部、103、104
…冷媒流通路の出入孔、105…リード、106…測温
抵抗体 201…加熱冷却部、202…発熱抵抗体、203、2
04…冷媒流通路の出入孔、205…リード、206…
オーバーコート層 301…加熱冷却部、302…容器、303…被温度調
節物質 401…半割成型体、402…中子、501…タングス
テンペースト 701…成型体、702…冷媒流通路 801…焼結体、802…平面部 902…薄膜形測温抵抗体、903,904…リード 111…加熱冷却部、112…発熱抵抗体、113…冷
媒流通路、114…温度検出手段、115…温度制御手
段、116…電力供給手段 1201…加熱冷却部、1202…発熱抵抗体、120
3,1204…冷媒流通路の出入孔、1205…リード 1301…加熱冷却部、1302…発熱抵抗体、130
3,1304…冷媒流通路の出入孔、1305…リー
ド、1306…絶縁層、1307…オーバーコート層 1401…加熱冷却部、1402…受容器、1403…
点線部、1404…測温抵抗体のリード 1501…加熱冷却部、1502…発熱抵抗体、150
3…測温抵抗体、1504…冷媒流通路、1505…保
護層 1601…平面部、1602…測温抵抗体、1603…
リード 1701…ブロック状成型体、1702…測温抵抗体 1801,1803…ブロック状成型体、1802…発
熱抵抗体印刷面 1901…ブロック状成型体、2101,2201…平
面部、2102、2202…発熱抵抗体、2103…測
温抵抗体、2203…熱電対 2301…加熱冷却部、2302…被温度調節物質 2401,2501…加熱冷却部、2402,2502
…発熱抵抗体、2403,2502…リード、240
4,2504…オーバーコート層、2405,2505
…冷媒流通路、2406,2506…測温抵抗体 2601…加熱部、2602…電極部、2603…リー
ド取出し部、2604…オーバーコート層、2701…
発熱抵抗体、2702…オーバーコート層 2801,2901,3001…加熱部、2902,3
002…発熱抵抗体、2903…測温抵抗体、290
4,3003…リード、2905,3004…オーバー
コート層、3005…絶縁層
101 ... Heating / cooling unit, 102 ... Electrode unit, 103, 104
... Refrigerant flow passage inlet / outlet holes 105 ... Leads 106 ... Resistance temperature detector 201 ... Heating / cooling unit 202 ... Heating resistors 203, 2
04 ... Refrigerant flow passage inlet / outlet hole, 205 ... Lead, 206 ...
Overcoat layer 301 ... Heating / cooling unit, 302 ... Container, 303 ... Temperature controlled substance 401 ... Half-molded body, 402 ... Core, 501 ... Tungsten paste 701 ... Molded body, 702 ... Refrigerant flow passage 801 ... Sintered body , 802 ... Planar part 902 ... Thin film resistance temperature detector, 903, 904 ... Lead 111 ... Heating / cooling part, 112 ... Heating resistor, 113 ... Refrigerant flow passage, 114 ... Temperature detecting means, 115 ... Temperature control means, 116 Power supply means 1201 Heating / cooling unit 1202 Heat generating resistor 120
3, 1204 ... Refrigerant flow passage inlet / outlet hole 1205 ... Lead 1301 ... Heating / cooling section 1302 ... Heating resistor 130
3, 1304 ... Refrigerant flow passage inlet / outlet holes, 1305 ... Leads, 1306 ... Insulating layer, 1307 ... Overcoat layer 1401 ... Heating / cooling section, 1402 ... Receptor, 1403 ...
Dotted line portion, 1404 ... Resistance temperature sensor lead 1501 ... Heating / cooling section, 1502 ... Heating resistor, 150
3 ... Resistance temperature detector, 1504 ... Refrigerant flow passage, 1505 ... Protective layer 1601 ... Plane part, 1602 ... Resistance temperature detector, 1603 ...
Leads 1701 ... Block-shaped molded body, 1702 ... Temperature measuring resistors 1801, 1803 ... Block-shaped molded body, 1802 ... Heating resistor printing surface 1901 ... Block-shaped molded body, 2101, 201 ... Flat portion, 2102, 2202 ... Heating resistance Body 2103 ... Resistance temperature detector 2203 ... Thermocouple 2301 ... Heating / cooling section 2302 ... Temperature controlled substance 2401, 2501 ... Heating / cooling section, 2402, 2502
... Heating resistor, 2403, 2502 ... Lead, 240
4, 2504 ... Overcoat layer, 2405, 2505
... Refrigerant flow passage, 2406, 2506 ... Resistance temperature detector 2601 ... Heating part, 2602 ... Electrode part, 2603 ... Lead extraction part, 2604 ... Overcoat layer, 2701 ...
Heating resistor, 2702 ... Overcoat layers 2801, 901, 3001 ... Heating part, 2902, 3
002 ... Heating resistor, 2903 ... Resistance temperature detector, 290
4, 3003 ... Lead, 2905, 3004 ... Overcoat layer, 3005 ... Insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 3/10 H05B 3/48 5H323 3/48 A61F 7/00 300 // A61F 7/00 300 A61B 17/38 310 Fターム(参考) 3K058 AA01 AA41 AA87 BA00 CA69 3K092 PP20 QA01 QB02 RA02 RB08 UA05 UA06 VV15 3L044 BA09 CA17 CA18 DB03 FA04 KA04 4C060 JJ02 4C099 AA01 AA04 CA19 JA01 PA01 5H323 AA18 BB02 BB07 CA10 CB02 CB23 CB45 DA02 EE01 EE19 FF01 GG02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05B 3/10 H05B 3/48 5H323 3/48 A61F 7/00 300 // A61F 7/00 300 A61B 17 / 38 310 F term (reference) 3K058 AA01 AA41 AA87 BA00 CA69 3K092 PP20 QA01 QB02 RA02 RB08 UA05 UA06 VV15 3L044 BA09 CA17 CA18 DB03 FA04 KA04 4C060 JJ02 4C099 BB02 CA02 BB01 CB01 CA01 BB02 CB01 CA01 BB02 BB02 CA02 5A02 BA01 CA01 5H323 A02

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱伝導率が50W/mK以上の材料を主
成分とする凸構造の加熱冷却部に、冷却手段として冷媒
流通路と、加熱手段として発熱抵抗体とを設け、この加
熱冷却部を被温度調節物質と接触させて、この物質の温
度を調節することを特徴とする温度調節器。
1. A heating / cooling section having a convex structure mainly composed of a material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more is provided with a refrigerant flow passage as cooling means and a heating resistor as heating means. A temperature controller, wherein the temperature of the substance is adjusted by bringing the substance into contact with the substance to be temperature-controlled.
【請求項2】 前記加熱冷却部は、絶縁セラミックスま
たは金属類を主成分する材料からなり、この加熱冷却部
の内部または表面に発熱抵抗体を設けたことを特徴とす
る請求項1記載の温度調節器。
2. The temperature according to claim 1, wherein the heating / cooling section is made of a material containing insulating ceramics or metals as a main component, and a heating resistor is provided inside or on the surface of the heating / cooling section. Regulator.
【請求項3】 前記加熱冷却部の材料が金属類を主成分
とする場合、この加熱冷却部の表面には絶縁層を形成
し、この絶縁層に発熱抵抗体を設けたことを特徴とする
請求項2記載の温度調節器。
3. When the material of the heating / cooling section contains metals as a main component, an insulating layer is formed on the surface of the heating / cooling section, and a heating resistor is provided on the insulating layer. The temperature controller according to claim 2.
【請求項4】 前記加熱冷却部の表面に、温度検出手段
を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1
項に記載の温度調節器。
4. The temperature detecting means is provided on the surface of the heating / cooling section, as claimed in any one of claims 1 to 3.
The temperature controller according to the item.
【請求項5】 前記温度検出手段は、薄膜形測温抵抗体
あるいは薄膜形熱電対であることを特徴とする請求項4
記載の温度調節器。
5. The temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.
The temperature controller described.
【請求項6】 前記発熱抵抗体は、測温機能を有するこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の
温度調節器。
6. The temperature controller according to claim 1, wherein the heating resistor has a temperature measuring function.
【請求項7】 発熱抵抗体または及び温度検出手段に、
保護層を設けたことを特徴とする請求項1から6のいず
れか1項に記載の温度調節器。
7. The heating resistor or the temperature detecting means,
The temperature controller according to claim 1, further comprising a protective layer.
【請求項8】 前記加熱冷却部において、冷媒流通路へ
の冷媒の供給と、発熱抵抗体への通電とが同時に可能
で、冷却時の冷却速度の調節が自在であることを特徴と
する請求項1から7のいずれか1項に記載の温度調節
器。
8. The heating / cooling unit is capable of simultaneously supplying a refrigerant to a refrigerant flow passage and energizing a heating resistor, and freely adjusting a cooling rate during cooling. Item 8. A temperature controller according to any one of items 1 to 7.
【請求項9】 絶縁セラミックスは、窒化アルミニウ
ム、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、絶縁性炭化ケ
イ素、窒化ケイ素、酸化マンガン、ダイヤモンド、窒化
ホウ素から少なくとも1つ以上選ばれたものであること
を特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の温
度調節器。
9. The insulating ceramics is at least one selected from aluminum nitride, beryllium oxide, aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond, and boron nitride. Item 9. The temperature controller according to any one of items 1 to 8.
【請求項10】 被加熱または被冷却対象物質を保持し
熱伝導率が50W/mK以上の材料を主成分とする凹構
造または平面構造の受容部を有する加熱冷却部に、冷却
手段として冷媒流通路と、加熱手段として発熱抵抗体と
を設け、この加熱冷却部を前記対象物質と接触させて、
この物質の温度を調節することを特徴とする温度調節
器。
10. A heating / cooling unit having a concave or planar receiving portion containing a material to be heated or cooled and having a thermal conductivity of 50 W / mK or more as a main component, and a refrigerant flow as cooling means. A passage and a heating resistor as a heating means are provided, and the heating / cooling unit is brought into contact with the target substance,
A temperature controller characterized by controlling the temperature of this substance.
【請求項11】 前記加熱冷却部は、絶縁セラミックス
を主成分とする材料からなり、この加熱冷却部の内部ま
たは表面に発熱抵抗体を設けたことを特徴とする請求項
10記載の温度調節器。
11. The temperature controller according to claim 10, wherein the heating / cooling unit is made of a material containing insulating ceramics as a main component, and a heating resistor is provided inside or on the surface of the heating / cooling unit. .
【請求項12】 前記加熱冷却部の表面に、温度検出手
段を設けたことを特徴とする請求項11記載の温度調節
器。
12. The temperature controller according to claim 11, wherein a temperature detecting means is provided on the surface of the heating / cooling unit.
【請求項13】 前記温度検出手段は、薄膜形測温抵抗
体あるいは薄膜形熱電対であることを特徴とする請求項
12記載の温度調節器。
13. The temperature controller according to claim 12, wherein the temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.
【請求項14】 前記発熱抵抗体は、測温機能を有する
ことを特徴とする請求項10または11記載の温度調節
器。
14. The temperature controller according to claim 10, wherein the heating resistor has a temperature measuring function.
【請求項15】 発熱抵抗体、薄膜形測温抵抗体または
薄膜形熱電対に、保護層を設けたことを特徴とする請求
項10から14のいずれか1項に記載の温度調節器。
15. The temperature controller according to claim 10, wherein the heating resistor, the thin film resistance temperature detector or the thin film thermocouple is provided with a protective layer.
【請求項16】 前記加熱冷却部において、冷媒流通路
への冷媒の供給と、発熱抵抗体への通電とが同時に可能
で、冷却時の冷却速度の調節が自在であることを特徴と
する請求項10から15のいずれか1項に記載の温度調
節器。
16. The heating / cooling unit is capable of simultaneously supplying a refrigerant to a refrigerant flow passage and energizing a heating resistor, and freely adjusting a cooling rate during cooling. Item 16. The temperature controller according to any one of items 10 to 15.
【請求項17】 前記絶縁セラミックスは、窒化アルミ
ニウム、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、絶縁性炭
化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マンガン、ダイヤモンド、
窒化ホウ素から少なくとも1つ以上選ばれたものである
こと特徴とする請求項10から16のいずれか1項に記
載の温度調節器。
17. The insulating ceramics are aluminum nitride, beryllium oxide, aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond,
17. The temperature controller according to claim 10, wherein at least one selected from boron nitride is used.
【請求項18】 被加熱または被冷却対象物質が、生体
関連物質であることを特徴とする請求項10から17の
いずれか1項に記載の温度調節器。
18. The temperature controller according to claim 10, wherein the substance to be heated or cooled is a biological substance.
【請求項19】 熱伝導率が50W/mK以上の材料を
主成分とする棒状または板状の加熱部に、この加熱部を
加熱させるための発熱抵抗体を設け、この加熱部を生体
の特定部分に接触させて、前記特定部分を加熱処理する
ことを特徴とする温度調節器。
19. A rod-shaped or plate-shaped heating portion containing a material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more as a main component is provided with a heating resistor for heating the heating portion, and the heating portion is used to identify a living body. A temperature controller, characterized in that the specific portion is heated by bringing it into contact with the portion.
【請求項20】 前記加熱部は、絶縁セラミックスまた
は金属類を主成分とする材料からなり、この加熱部の内
部または表面に発熱抵抗体を設けたことを特徴とする請
求項19記載の温度調節器。
20. The temperature control according to claim 19, wherein the heating part is made of a material containing insulating ceramics or metals as a main component, and a heating resistor is provided inside or on the surface of the heating part. vessel.
【請求項21】 前記加熱部が金属類を主成分とする場
合、この加熱部の表面には絶縁層を形成し、この絶縁層
に発熱抵抗体を設けたことを特徴とする請求項19記載
の温度調節器。
21. When the heating part has a metal as a main component, an insulating layer is formed on a surface of the heating part, and a heating resistor is provided on the insulating layer. Temperature controller.
【請求項22】 前記加熱部の表面に、温度検出手段を
設けたことを特徴とする請求項19から21のいずれか
1項に記載の温度調節器。
22. The temperature controller according to claim 19, wherein a temperature detecting means is provided on the surface of the heating section.
【請求項23】 前記温度検出手段は、薄膜形測温抵抗
体あるいは薄膜形熱電対であることを特徴とする請求項
22記載の温度調節器。
23. The temperature controller according to claim 22, wherein the temperature detecting means is a thin film resistance temperature detector or a thin film thermocouple.
【請求項24】 発熱抵抗体、薄膜形測温抵抗体または
薄膜形熱電対に、保護層を設けたことを特徴とする請求
項23記載の温度調節器。
24. The temperature controller according to claim 23, wherein the heating resistor, the thin film resistance temperature detector or the thin film thermocouple is provided with a protective layer.
【請求項25】 前記発熱抵抗体は、測温機能を有する
ことを特徴とする請求項19または20記載の温度調節
器。
25. The temperature controller according to claim 19, wherein the heating resistor has a temperature measuring function.
【請求項26】 前記絶縁セラミックスは、窒化アルミ
ニウム、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、絶縁性炭
化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マンガン、ダイヤモンド、
窒化ホウ素から少なくとも1つ以上選ばれたものである
ことを特徴とする請求項20から25のいずれか1項に
記載の温度調節器。
26. The insulating ceramics are aluminum nitride, beryllium oxide, aluminum oxide, insulating silicon carbide, silicon nitride, manganese oxide, diamond,
The temperature controller according to any one of claims 20 to 25, wherein at least one selected from boron nitride is used.
【請求項27】 前記生体の特定部分に発生した悪性新
生物(癌細胞)に前記加熱部を接触して、この悪性新生
物を加熱壊死させることを特徴とする請求項20から2
6のいずれか1項に記載の温度調節器。
27. The malignant neoplasm (cancer cell) generated in a specific part of the living body is brought into contact with the heating portion to heat-necroticize the malignant neoplasm.
The temperature controller according to any one of 6 above.
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