JP5426993B2 - 温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＰＣＲ装置として使用することが可能な温度制御装置、および、例えばＰＣＲ法にて採用することが可能な温度制御方法に関する。

現在、多くの技術分野において、液体の温度を制御するための装置が使用されている。例えば生化学技術の分野では、試料液の温度を制御する必要のある場合が多く、用途に応じたタイプの温度制御装置が適宜に使用されている。そのような温度制御装置の一つとして、ＰＣＲ（polymerase chain reaction）法を実行するためのＰＣＲ装置が知られてい
る。ＰＣＲ装置については、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。

図１７は、従来のＰＣＲ装置の一例たるＰＣＲ装置Ｘ２を表す。ＰＣＲ装置Ｘ２は、保持ブロック９１と、加熱ブロック９２と、冷却ブロック９３とを備え、熱変成工程、アニーリング工程、および伸長工程を含むサイクルを複数回繰り返すＰＣＲ法を実行可能なように構成されている。

保持ブロック９１は、チューブ９４を保持するためのものであり、複数の凹部９１ａを有する。各凹部９１ａにチューブ９４が差し込まれ得る。チューブ９４は、ＰＣＲ法を実行するための所定の反応試液等（図示略）を受容している。反応試液には、鋳型ＤＮＡや、プライマーＤＮＡ、ＤＮＡポリメラーゼ、ｄＮＴＰが含まれている。また、保持ブロック９１は、図外の移送手段により、図１８に示すような加熱ブロック９２上の位置と、図１９に示すような冷却ブロック９３上の位置との間を、移送され得る。加熱ブロック９２は、保持ブロック９１に熱を供給するためのものであり、図外の発熱デバイスと熱的に接続されている。冷却ブロック９３は、保持ブロック９１から熱を奪うためのものであり、図外の吸熱デバイスと熱的に接続されている。

以上のような構成を有するＰＣＲ装置Ｘ２では、例えば次のようにしてＰＣＲ法が実行される。

保持ブロック９１が加熱ブロック９２上に移送および載置されて加熱ブロック９２によって昇温される（昇温工程）。このとき、加熱ブロック９２は、図外の発熱デバイスの稼働によって熱変成温度Ｔ₁₁（例えば９５℃）に維持されている。

保持ブロック９１がほぼ熱変成温度Ｔ₁₁に至ると、保持ブロック９１に保持されているチューブ９４内の反応試液もほぼ熱変成温度Ｔ₁₁に至り、所定時間の熱変成工程が開始される。熱変成工程では、鋳型ＤＮＡの二本鎖が一本鎖に分離される。

熱変成工程の後には、保持ブロック９１が冷却ブロック９３上に移送および載置されて冷却ブロック９３によって降温される（降温工程）。このとき、冷却ブロック９３は、図外の吸熱デバイスの稼働によってアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（例えば６０℃）に維持されている。

保持ブロック９１がほぼアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に至ると、保持ブロック９１に保持されているチューブ９４内の反応試液もほぼアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に至り、所定時間のアニーリング・伸長工程（アニーリング工程と伸長工程とが同時進行する工程）が開始される。アニーリング工程では、鋳型の各一本鎖ＤＮＡとプライマー（当該一本鎖ＤＮＡの一部と相補的な塩基配列を有する）とが結合される。伸長工程では、鋳型一本鎖ＤＮＡと結合したプライマーの３’末端側において、鋳型一本鎖ＤＮＡと相補的な塩基配列を有するＤＮＡ鎖が伸長ないし合成される。

ＰＣＲ装置Ｘ２では、以上のような各工程を含むサイクルが複数回繰り返されることにより、所定の塩基配列を有するＤＮＡ断片が増幅され得る。

特開平４−５０１５３０号公報 特開平６−２７７０３６号公報

図２０は、ＰＣＲ装置Ｘ２によって実行される上述のＰＣＲ法の各サイクルにおける、反応試液の温度変化の一例を表すグラフである。図２０のグラフに表れているように、昇温工程では、目的温度（熱変成温度Ｔ₁₁）付近の温度領域における昇温速度は、昇温工程の初期段階での昇温速度に比べて相当程度に小さい。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２においては、昇温速度が相当程度に小さい温度領域を経て反応試液を熱変成温度Ｔ₁₁に至らしめる必要があり、昇温工程について充分に長い時間を確保する必要がある。加えて、降温工程では、目的温度（アニーリング・伸長温度Ｔ₁₂）付近の温度領域における降温速度は、降温工程の初期段階での降温速度に比べて相当程度に小さい。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２においては、降温速度が相当程度に小さい温度領域を経て反応試液をアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に至らしめる必要があり、降温工程について充分に長い時間を確保する必要がある。以上のようなＰＣＲ装置Ｘ２は、昇温工程や降温工程について短時間で終了させるのに適していない。すなわち、ＰＣＲ装置Ｘ２は、反応試液（液体）の温度を迅速に変化させるのに適していない。

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであり、液体の温度を迅速に変化させるのに適した温度制御装置および温度制御方法を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面によると温度制御装置が提供される。この温度制御装置は、保持手段と、加熱ブロックと、冷却ブロックとを備える。保持手段は、液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能であり、且つ、液体の温度をその目標低温度（Ｔ_L）に保つための第１温度（Ｔ₁）を維持可能である。加熱ブロックは、液受容体に当接して液体を昇温するためのものであり、液受容体に対して相対変位可能であり、且つ、目標低温度（Ｔ_L）より高い目標高温度（Ｔ_H）より高い第２温度（Ｔ₂）を維持可能である。冷却ブロックは、液受容体に当接して液体を降温するためのものであり、液受容体に対して相対変位可能であり、且つ、目標低温度（Ｔ_L）より低い第３温度（Ｔ₃）を維持可能である。

本温度制御装置による温度制御の対象たる液体は液受容体に受容され、当該液受容体は保持手段に保持される。装置稼働時には、保持手段の温度は、液受容体中の液体の温度を目標低温度に保つための第１温度に設定されて当該第１温度に維持される。液受容体中の液体の温度を目標低温度に保つための第１温度とは、加熱ブロックから液受容体ないし液体への熱移動がなく且つ液受容体ないし液体から冷却ブロックへの熱移動もない状態で、仮に充分な時間が経過した場合に、液受容体中の液体の温度を目標低温度に保つための温度であり、目標低温度や、環境温度、液受容体構成材料の熱伝導率、液受容体の構造ないし放熱性などに応じて、適宜設定される。例えば、目標低温度と環境温度とが同じか略同じである場合、保持手段の第１温度については、目標低温度と同じ温度に設定するのが適当である場合がある。例えば、目標低温度が環境温度より有意に高い場合、保持手段の第１温度については、目標低温度より高く設定するのが適当である場合が多い。例えば、目標低温度が環境温度より有意に低い場合、保持手段の第１温度については、目標低温度より低く設定するのが適当である場合が多い。

本温度制御装置による昇温は、液受容体に対して相対変位可能な加熱ブロックを当該液受容体に接近させて当接させることによって行う。少なくとも当該昇温工程では、加熱ブロックの温度は、第２温度に設定されて当該第２温度に維持される。装置稼働中、加熱ブロックの温度は第２温度に維持されるのが好ましい。第２温度とは、液受容体中の液体にとっての目標高温度より高い（目標高温度は目標低温度より高い）。そして、本温度制御装置による昇温工程では、例えば、液受容体中の液体の温度が目標高温度に達した時点で加熱ブロックを液受容体から離すことにより、加熱ブロックから液受容体ないし液体への熱移動を停止する。

本温度制御装置による降温は、第１温度にある保持手段に保持されている液受容体に対して相対変位可能な冷却ブロックを当該液受容体に接近させて当接させることによって行う。少なくとも当該降温工程では、冷却ブロックの温度は、第３温度に設定されて当該第３温度に維持される。装置稼働中、冷却ブロックの温度は第３温度に維持されるのが好ましい。第３温度とは、液受容体中の液体にとっての目標低温度より低い。保持手段の第１温度が目標低温度より低い場合には、冷却ブロックの第３温度については第１温度より低くする。そして、本温度制御装置による降温工程では、例えば、液受容体中の液体の温度が目標低温度に達するより前に冷却ブロックを液受容体から離すことにより、液受容体ないし液体から冷却ブロックへの熱移動を停止する。

以上のように稼働し得る本温度制御装置は、液体の温度を迅速に変化させるのに適する。その理由は次のとおりである。

本温度制御装置において、液体を昇温させるに際しては、液体を受容する液受容体に対して加熱ブロックは直接接触することができる。そのため、本装置による昇温工程では、加熱ブロックは、液受容体に直接接触して液体を昇温することが可能である。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、加熱ブロック９２は、チューブ９４を保持するための保持ブロック９１（熱容量体）を介してチューブ９４ないしその中の反応試液を昇温する必要があるところ、保持ブロック９１は大きな熱容量を有する。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２では、チューブ９４内の反応試液を目標高温度に向けて昇温するに際し、大きな熱容量を有する保持ブロック９１をも目標高温度に向けて昇温する必要があり、保持ブロック９１（熱容量体）が反応試液の迅速な昇温を阻む傾向にある。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置による昇温工程では、加熱ブロックは、液受容体に直接接触して液体を昇温することが可能であり、液受容体を保持するための熱容量体を介して液受容体ないし液体を昇温する必要はないのである。加熱ブロックと液受容体ないし液体と間に大きな熱容量体が介在しないこのような本温度制御装置は、液受容体中の液体を迅速に昇温させるのに適する。

また、本温度制御装置において、昇温工程にある液受容体中の液体の温度をＴとし、液体にとっての目標高温度をＴ_Hとし、加熱ブロックの第２温度をＴ₂とし、液受容体中の液体に供給される熱量をＱとし、時間をｔとすると、昇温工程における液体の温度の上昇率すなわち昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は、当該液体に対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）に比例する。そして、単位時間あたりに供給される当該熱量（ｄＱ／ｄｔ）は、昇温対象たる液体と加熱ブロックとの温度差（Ｔ₂−Ｔ）と高い相関関係にあり、当該温度差（Ｔ₂−Ｔ）に略比例する。温度差（Ｔ₂−Ｔ）が大きいほど、単位時間あたりの供給熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）も大きい。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、加熱ブロック９２の温度は、反応試液の目標高温度たる熱変成温度Ｔ₁₁に維持されており、昇温中の反応試液の温度Ｔとの差は（Ｔ₁₁−Ｔ）であるが、本発明の第１の側面に係る温度制御装置と従来のＰＣＲ装置Ｘ２とで目標高温度を同じに想定して（即ち、Ｔ_H＝Ｔ₁₁として）比較すると、本温度制御装置における液体と加熱ブロックとの温度差（Ｔ₂−Ｔ）については、ＰＣＲ装置Ｘ２における反応試液と加熱ブロック９２との温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）よりも、大きく確保しやすいことが理解されよう（Ｔ₂＞Ｔ_H＝Ｔ₁₁である）。上述のように、この温度差（Ｔ₂−Ｔ）が大きいほど、液受容体中の液体に対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、従って、液体の昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は大きい。

本温度制御装置によると、特に、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすい。従来のＰＣＲ装置Ｘ２によると、図２０を参照して上述したように、昇温工程における熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）付近の温度領域における昇温速度は、昇温工程の初期段階での昇温速度に比べて相当程度に小さい。これは、反応試液温度Ｔが上昇して熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に接近するにつれて、反応試液と加熱ブロック９２との温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）が相当程度に小さくなるためである（当該温度差が小さいほど、単位時間あたりに反応試液へ供給される熱量が小さくなって昇温速度も小さくなる）。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置によると、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域においても、昇温中の液体と加熱ブロックとの温度差（Ｔ₂−Ｔ）について有意な差を確保しやすく、そのため、液受容体中の液体に対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）について大きく確保しやすい。したがって、本温度制御装置によると、特に、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすいのである。

一方、本温度制御装置において、液体を降温させるに際しては、液体を受容する液受容体に対して冷却ブロックは直接接触することができる。そのため、本装置による降温工程では、冷却ブロックは、液受容体に直接接触して液体を降温することが可能である。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、冷却ブロック９３は、チューブ９４を保持するための保持ブロック９１（熱容量体）を介してチューブ９４ないしその中の反応試液を降温する必要があるところ、保持ブロック９１は大きな熱容量を有する。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２では、チューブ９４内の反応試液を目標低温度に向けて降温するに際し、大きな熱容量を有する保持ブロック９１をも目標低温度に向けて降温する必要があり、保持ブロック９１（熱容量体）が反応試液の迅速な降温を阻む傾向にある。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置による降温工程では、冷却ブロックは、液受容体に直接接触して液体を降温することが可能であり、液受容体を保持するための熱容量体を介して液受容体ないし液体を降温する必要はないのである。冷却ブロックと液受容体ないし液体と間に大きな熱容量体が介在しないこのような本温度制御装置は、液受容体中の液体を迅速に降温させるのに適する。

また、本温度制御装置において、降温工程にある液受容体中の液体の温度をＴとし、液体にとっての目標低温度をＴ_Lとし、冷却ブロックの第３温度をＴ₃とし、液受容体中の液体から奪われる熱量をＱとし、時間をｔとすると、降温工程における液体の温度の下降率すなわち降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）は、当該液体から単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）に比例する。そして、単位時間あたりに奪われる当該熱量（ｄＱ／ｄｔ）は、降温対象たる液体と冷却ブロックとの温度差（Ｔ−Ｔ₃）と高い相関関係にあり、当該温度差（Ｔ−Ｔ₃）に略比例する。温度差（Ｔ−Ｔ₃）が大きいほど、単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）も大きい。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、冷却ブロック９３の温度は、反応試液の目標低温度たるアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に維持されており、降温中の反応試液の温度Ｔとの差は（Ｔ−Ｔ₁₂）であるが、本発明の第１の側面に係る温度制御装置と従来のＰＣＲ装置Ｘ２とで目標低温度を同じに想定して（即ち、Ｔ_L＝Ｔ₁₂として）比較すると、本温度制御装置における液体と冷却ブロックとの温度差（Ｔ−Ｔ₃）については、ＰＣＲ装置Ｘ２における反応試液と冷却ブロック９３との温度差（Ｔ−Ｔ₁₂）よりも、大きく確保しやすいことが理解されよう（Ｔ₃＜Ｔ_L＝Ｔ₁₂である）。上述のように、この温度差（Ｔ−Ｔ₃）が大きいほど、液受容体中の液体から単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、従って、液体の降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）は大きい。

本温度制御装置によると、特に、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域における降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすい。従来のＰＣＲ装置Ｘ２によると、図２０を参照して上述したように、降温工程におけるアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）付近の温度領域における降温速度は、降温工程の初期段階での降温速度に比べて相当程度に小さい。これは、反応試液温度Ｔが下降してアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）に接近するにつれて、反応試液と冷却ブロック９３との温度差（Ｔ−Ｔ₁₂）が相当程度に小さくなるためである（当該温度差が小さいほど、単位時間あたりに反応試液から奪われる熱量が小さくなって降温速度も小さくなる）。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置によると、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域においても、降温中の液体と冷却ブロックとの温度差（Ｔ−Ｔ₃）について有意な差を確保しやすく、そのため、液受容体中の液体から単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）について大きく確保しやすい。したがって、本温度制御装置によると、特に、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域における降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすいのである。

以上のように、本温度制御装置は、液体の温度を迅速に変化（昇温・降温）させるのに適するのである。このような温度制御装置は、迅速な温度制御が求められる例えばＰＣＲ装置として使用するのに好適である。

加えて、本温度制御装置は、液体の温度を目標高温度や目標低温度に正確に制御するのに適する。その理由は次のとおりである。

上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、原理上、昇温工程において反応試液温度Ｔが熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に接近するほど、反応試液温度Ｔと加熱ブロック９２の温度Ｔ₁₁とが接近し、温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）に略比例する反応試液の昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は０に接近する。そのため、従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、原理上、昇温工程にて反応試液温度Ｔが有限の時間で熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に到達することができない。このようなＰＣＲ装置Ｘ２では、実際上も、昇温工程にて反応試液温度Ｔが熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に到達しにくいため、昇温工程にて反応試液温度Ｔを熱変成温度Ｔ₁₁に正確に到達させにくい。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置においては、上述のように、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における液体の昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすく、これは、昇温中の液体の温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに到達するまで当該液体の昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保して液体温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに迅速かつ確実に到達し得ることを意味する。そして、液受容体中の液体の温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに達した時点で加熱ブロックを液受容体から離すことにより、加熱ブロックから液受容体ないし液体への熱移動を停止させて、液体の昇温を停止することができる。このような本温度制御装置は、昇温中の液体の温度を目標高温度に正確に制御するのに適する。

一方、液体から熱量を奪い続けて液体を降温させる場合にあっては、一般に、降温対象の液体から熱量を奪うことを停止しても当該液体の温度は下がり続けることがある。例えば従来のＰＣＲ装置Ｘ２の上述の降温工程では、反応試液温度Ｔがアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）に到達した場合、その時点で冷却ブロック９３を保持ブロック９１から離して反応試液から熱量を奪うことを停止しても、当該反応試液の温度はアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂を超えて下がり続ける。そのため、従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、降温工程にて反応試液温度Ｔをアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に正確に制御しにくい。これに対し、本発明の第１の側面に係る温度制御装置においては、保持手段（保持手段の温度は、液受容体中の液体の温度を目標低温度に保つための第１温度に設定されて当該第１温度に維持されている）が、降温対象の液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持しているので、冷却ブロックが液受容体から離れた後に液体温度が下がり続けることを阻止することができる。このような本温度制御装置は、降温中の液体の温度を目標低温度に正確に制御するのに適する。

以上のように、本温度制御装置は、液体の目標高温度および目標低温度を正確に制御するのに適するのである。このような温度制御装置は、正確な温度制御が求められる例えばＰＣＲ装置として使用するのに好適である。

本発明の第１の側面において、好ましくは、保持手段の第１温度は、目標低温度と同じか、目標低温度より高く且つ目標高温度より低いか、或は、目標低温度より低く且つ第３温度より高い。保持手段の第１温度については、例えば、加熱ブロックから液受容体ないし液体への熱移動がなく且つ液受容体ないし液体から冷却ブロックへの熱移動もない状態で仮に充分な時間が経過した場合に液受容体中の液体の温度が目標低温度に保たれるように、目標低温度や、環境温度、液受容体構成材料の熱伝導率、液受容体の構造ないし放熱性などに応じて、適宜設定する。

好ましくは、加熱ブロックは、液受容体における保持手段とは反対の側に当接可能であり、且つ、冷却ブロックは、液受容体における保持手段とは反対の側に当接可能である。このような構成は、定温の保持手段による液受容体の保持と、加熱ブロックによる液受容体に対する当接動作（液体昇温用の当接動作）と、冷却ブロックによる液受容体に対する当接動作（液体降温用の当接動作）とを効率よく実現するうえで、好適である。

好ましくは、保持手段は、液受容体を保持可能な保持面を有し、当該保持面に直交する軸心まわりに回転可能である。この場合、加熱ブロックおよび冷却ブロックは、それぞれ、保持手段の保持面に対向し、且つ、当該保持面に対して接近離反動可能である。このような構成は、定温の保持手段による液受容体の保持と、加熱ブロックによる液受容体に対する当接動作（液体昇温用の当接動作）と、冷却ブロックによる液受容体に対する当接動作（液体降温用の当接動作）とを効率よく実現するうえで、好適である。

好ましくは、保持面は、液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能な第１領域と、液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能な第２領域とを有する。この場合、加熱ブロックおよび冷却ブロックは、それぞれ、第１領域に対向しているときには、当該第１領域に保持された液受容体に対して接近して当接可能であり、第２領域に対向しているときには、当該第２領域に保持された液受容体に対して接近して当接可能である。このような構成によると、第１領域に保持された液受容体に対する加熱ブロックによる昇温工程と第２領域に保持された液受容体に対する冷却ブロックによる降温工程とを併行して行うことが可能であり、また、第２領域に保持された液受容体に対する加熱ブロックによる昇温工程と第１領域に保持された液受容体に対する冷却ブロックによる降温工程とを併行して行うことが可能である。

好ましくは、保持面は、それぞれが液体を受容する複数の液受容体に当接して当該複数の液受容体を保持可能な第１領域と、それぞれが液体を受容する複数の液受容体に当接して当該複数の液受容体を保持可能な第２領域とを有する。この場合、加熱ブロックおよび冷却ブロックは、それぞれ、第１領域に対向しているときには、当該第１領域に保持された複数の液受容体に対して接近して当接可能であり、第２領域に対向しているときには、当該第２領域に保持された複数の液受容体に対して接近して当接可能である。このような構成によると、第１領域に保持された複数の液受容体に対する加熱ブロックによる昇温工程と第２領域に保持された複数の液受容体に対する冷却ブロックによる降温工程とを併行して行うことが可能であり、また、第２領域に保持された液受容体に対する加熱ブロックによる昇温工程と第１領域に保持された液受容体に対する冷却ブロックによる降温工程とを併行して行うことが可能である。

好ましくは、第１領域および第２領域は、軸心が中心を通る円（仮想円）の円周上に複数の液受容体が配列するように当該複数の液受容体を保持可能である。このような構成によると、第１領域に保持された複数の液受容体の位置と、第２領域に保持された複数の液受容体の位置とを、保持手段ないし保持面の１８０°の回転（軸心まわりの回転）によって入れ替える構成を採用しやすい。

好ましくは、液受容体は、相対向して離隔する第１セル壁および第２セル壁を有し、当該第１および第２セル壁の間に、液体を受容するためのセルが設けられている。この場合、保持手段は、液受容体の第１セル壁に当接して当該液受容体を保持可能であり、加熱ブロックは、液受容体の第２セル壁に当接可能であり、冷却ブロックも、液受容体の第２セル壁に当接可能である。このような構成は、温度制御対象たる液体と加熱ブロックとの間の熱移動を効率よく行ううえで好適であり、且つ、当該液体と冷却ブロックとの間の熱移動を効率よく行ううえで好適である。

好ましくは、第１および第２セル壁の離隔方向に直交する方向におけるセルの最大寸法は、離隔方向におけるセルの最大寸法より大きい。すなわち、温度制御対象たる液体を受容するセルは、扁平形状を有するのが好ましい。このような構成は、温度制御対象たる液体について、単位体積あたりの表面積について大きく確保するうえで好適である。温度制御対象たる液体の、単位体積あたりの表面積が大きいことは、当該液体と加熱ブロックとの間の熱移動や、当該液体と冷却ブロックとの間の熱移動を、効率よく行うのに資する。

好ましくは、加熱ブロックおよび冷却ブロックは、それぞれ、第２セル壁に当接するための突部を有する。加熱ブロックが第２セル壁に当接するための突部を有するという構成は、加熱ブロックからセル中の液体に対して局所的に熱移動を生じさせるのに好適である。冷却ブロックが第２セル壁に当接するための突部を有するという構成は、セル中の液体から冷却ブロックに対して局所的に熱移動を生じさせるのに好適である。局所的な熱移動の実現は、熱移動効率の向上に資する。

本発明の第２の側面によると温度制御方法が提供される。この温度制御方法は、昇温工程および降温工程を含む。昇温工程では、液体を受容する液受容体に対し、液体にとっての目標高温度より高い加熱用温度（第１の側面における第２温度に相当する）にある加熱ブロックを当接させることによって、液体を昇温させる。降温工程では、目標高温度より低い目標低温度より低い冷却用温度（第１の側面における第３温度に相当する）にある冷却ブロックを液受容体に当接させることによって、液体を降温させる。また、降温工程は、目標低温度維持手段を液受容体に当接させつつ行う。目標低温度維持手段は、目標低温度と同じ温度、目標低温度より高く且つ目標高温度より低い温度、または、目標低温度より低く且つ冷却用温度より高い温度にある（目標低温度維持手段の温度は、第１の側面における第１温度に相当する）。

このような構成の温度制御方法は、第１の側面に係る上述の温度制御装置によって適切に実行することができ、本方法によると、第１の側面に係る温度制御装置に関して上述した技術的効果が奏される。すなわち、本温度制御方法は、液体の温度を迅速に変化（昇温・降温）させるのに適し、且つ、液体の温度を目標高温度や目標低温度に正確に制御するのに適する。このような温度制御方法は、迅速かつ正確な温度制御が求められる例えばＰＣＲ法に適用するのに好適である。

本発明の第２の側面において、好ましくは、昇温工程では、液体の温度が目標高温度に達した時に、加熱ブロックを液受容体から離す。このような構成は、昇温工程にて昇温中の液体の温度を目標高温度に正確に制御するのに資する。

好ましくは、降温工程では、液体の温度が目標低温度に達するより前に、冷却ブロックを液受容体から離す。このような構成は、降温工程にて降温中の液体の温度を目標低温度に正確に制御するのに資する。

本発明に係る温度制御装置の構成の一部を表す。 本発明に係る温度制御装置の機能ブロック図の一部である。 図１の線III−IIIに沿った矢視図であり、試液チップを保持した状態にある回転テーブルの保持面を表す。 図１の線IV−IVに沿った矢視図であり、加熱ブロックにおける回転テーブル側の面および冷却ブロックにおける回転テーブル側の面を表す。 （ａ）は、試液チップの拡大平面図である。（ｂ）は、（ａ）の線V−Vに沿った断面図である。 試料チップに対する試液の導入手順を表す。 本発明に係る温度制御装置が実行する二連の温度制御のステップ表の一部を表す。 ステップ１，６における温度制御装置の状態を表す。 ステップ２における温度制御装置の状態を表す。 ステップ３における温度制御装置の状態を表す。 ステップ４における温度制御装置の状態を表す。 ステップ５における温度制御装置の状態を表す。 昇温工程実行中の温度制御装置の部分拡大断面図である。 降温工程実行中の温度制御装置の部分拡大断面図である。 実施例における試液温度変化の一部のグラフである。 比較例における試液温度変化の一部のグラフである。 従来のＰＣＲ装置の構成を表す。 図１７に示すＰＣＲ装置が昇温工程を実行している状態を表す。 図１７に示すＰＣＲ装置が降温工程を実行している状態を表す。 図１７に示すＰＣＲ装置によって実行されるＰＣＲ法の各サイクルにおける、反応試液の温度変化の一例を表すグラフである。

図１から図４は、本発明に係る温度制御装置Ｘ１を表す。図１は、温度制御装置Ｘ１の構造の一部を表す。図２は、温度制御装置Ｘ１の機能ブロック図の一部を表す。図３および図４は、それぞれ、図１の線III−IIIおよび線IV−IVに沿った矢視図である。

温度制御装置Ｘ１は、回転テーブル１１と、加熱ブロック１２と、冷却ブロック１３と、温調デバイス２１，２２，２３と、駆動機構３１，３２，３３と、マイクロコンピュータＭＣとを備え、熱変成工程、アニーリング工程、および伸長工程を含むサイクルを複数回繰り返すＰＣＲ法を実行可能なように構成されている。

回転テーブル１１は、本発明における保持手段や目標低温度維持手段であり、試液チップ４０に当接して当該試液チップ４０を保持するための保持面１１ａを有し、且つ、図１および図３に示す軸心Ａｘ（保持面１１ａに直交する）まわりに回転可能である。保持面１１ａは、複数の試液チップ搭載箇所を含む第１領域Ｓ₁と、複数の試液チップ搭載箇所を含む第２領域Ｓ₂とを有する（明確化の観点から、第１領域Ｓ₁と第２領域Ｓ₂を区分するための仮想線を図３に示す）。本実施形態では、第１領域Ｓ₁に保持され得る試液チップ４０の最大数と、第２領域Ｓ₂に保持され得る試液チップ４０の最大数とは、同じであり、且つ、保持面１１ａ（第１領域Ｓ₁，第２領域Ｓ₂）に保持ないし搭載される複数の試液チップ４０は、全て、軸心Ａｘが中心を通る仮想円の円周上に配列される。

試液チップ４０の具体的構造については、図５に示す。図５（ａ）は、試液チップ４０の拡大平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の線V−Vに沿った断面図である。試液チップ４０は、凹部が設けられた本体４１と、開口部が設けられたカバー体４２とが接合されてなり、相対向して離隔するセル壁４１ａ，４２ａを有し、セル壁４１ａ，４２ａ間に規定された試液セル４３を有し、当該試液セル４３に連通する液溜スペース４４を有し、当該液溜スペース４４に対応する箇所に位置する導入口４５を有する。本体４１およびカバー体４２は、それぞれ、樹脂成形技術によって作製することが可能である。本体４１およびカバー体４２を構成するための樹脂材料としては、例えば、ＰＳ，ＰＣ，ＰＭＭＡ，ＣＯＣ，ＣＯＰなどが挙げられる。セル壁４１ａは本体４１の一部であり、セル壁４２ａはカバー体４２の一部である。セル壁４１ａ，４２ａの厚さ（図５（ｂ）に表れている厚さ）は、例えば１０〜５００μｍである。試液セル４３は、ＰＣＲ法を実行するための所定の試液等（図５では省略）を受容するためのスペースである。試液セル４３は扁平な形状を有し、具体的には、セル壁４１ａ，４２ａの離隔方向に直交する方向における試液セル４３の最大寸法（例えば１０００μｍ）は、前記の離隔方向における試液セル４３の最大寸法（例えば５００μｍ）より大きい。このような試液セル４３の容積は、例えば０.
１〜１００μＬである。試液セル４３に受容されるべき試液には、鋳型ＤＮＡや、プライマーＤＮＡ、ＤＮＡポリメラーゼ、ｄＮＴＰが含まれる。液溜スペース４４は、試液セル４３に導入されることとなる試液を調製すべく各種試薬等を混合するためのスペースである。導入口４５は、液溜スペース４４に各種試薬等を供給するのを許容するためのものである。

図３に示すように、各試液チップ搭載箇所に保持ないし搭載される試液チップ４０は、保持面１１ａ（回転可能）の径方向外側に試液セル４３が位置し且つ径方向内側に液溜スペース４４が位置するように、配向する。また、試液チップ４０は、回転テーブル１１の保持面１１ａに対して脱着可能に保持されている。例えば、各試液チップ４０において保持面１１ａと接する側（即ち本体４１側）に複数の凹部（図示略）を設けておき、保持面１１ａにおける各試液チップ搭載箇所にて、前記凹部に入り込むことが可能な複数の凸部（図示略）を前記複数の凹部に対応する位置に設けておき、且つ、当該試液チップ搭載箇所にて前記複数の凸部が前記複数の凹部に入り込んだ態様で載置された試液チップ４０を保持面１１ａとの間に挟み込むためのクリップ機構を各試液チップ搭載箇所に設けておく。温度制御装置Ｘ１においては、例えばこのような構成を採用することにより、回転テーブル１１の保持面１１ａの所定位置に対して各試液チップ４０を脱着可能に保持することが可能である。そして、回転テーブル１１の保持面１１ａは、試液チップ４０を保持した状態では、当該試液チップ４０の本体４１側（セル壁４１ａを含む）に当接する。

保持面１１ａ上または回転テーブル１１内の保持面１１ａ近傍には、保持面１１ａの温度を検出するための温度センサ１１ｂが設けられている。温度センサ１１ｂは、例えばサーミスタにより構成される。また、温度センサ１１ｂは、図２に示すように、マイクロコンピュータＭＣに接続されており、温度センサ１１ｂから出力される信号がマイクロコンピュータＭＣに入力されるように構成されている。

温調デバイス２１（図１では図示せず）は、回転テーブル１１内に設けられており、且つ、回転テーブル１１の保持面１１ａと熱的に接続されている。温調デバイス２１は、ペルチェ効果を利用して構成されるペルチェモジュールよりなり、図２に示すように、マイクロコンピュータＭＣと接続されている。マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき、必要に応じて当該ペルチェモジュール（温調デバイス２１）に対する通電方向および通電量が変化し得るように構成されている。また、温調デバイス２１の稼働により、回転テーブル１１の少なくともその保持面１１ａが第１温度Ｔ₁に維持され得るように構成されている。第１温度Ｔ₁とは、保持面１１ａに保持されている試液チップ４０の試液セル４３に試液が受容されている場合に当該試液の温度を目標低温度Ｔ_Lに保つための温度である。このような第１温度Ｔ₁は、温度制御対象たる試液にとっての目標低温度Ｔ_Lや、環境温度、試液チップ４０の構成材料の熱伝導率、試液チップ４０の構造ないし放熱性などに応じて、適宜設定される。例えば、目標低温度Ｔ_Lと環境温度とが同じか略同じである場合、第１温度Ｔ₁については、目標低温度Ｔ_Lと同じ温度に設定するのが適当である場合がある。例えば、目標低温度Ｔ_Lが環境温度より有意に高い場合、第１温度Ｔ₁については、目標低温度Ｔ_Lより高く設定するのが適当である場合が多い。例えば、目標低温度Ｔ_Lが環境温度より有意に低い場合、第１温度Ｔ₁については、目標低温度Ｔ_Lより低く設定するのが適当である場合が多い。

駆動機構３１は、回転テーブル１１を回転駆動ないし回転変位制御するためのものであり、マイクロコンピュータＭＣに接続されている。また、駆動機構３１は、マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき稼働するように構成されており、回転テーブル１１の回転変位量をマイクロコンピュータＭＣに出力するようにも構成されている。このような駆動機構３１の有する回転軸芯に対して回転テーブル１１は固定されている。

加熱ブロック１２は、試液チップ４０に当接して試液チップ４０の試液セル４３内の試液を昇温するためのものである。加熱ブロック１２は、保持面１１ａ上の試液チップ４０に対して相対変位可能である。具体的には、加熱ブロック１２は、回転テーブル１１の保持面１１ａに対向し、当該保持面１１ａないし保持面１１ａ上の試液チップ４０に対し、図１の矢印Ｈ方向において接近離反動可能である。また、加熱ブロック１２は、温度制御対象たる試液にとっての目標高温度Ｔ_H（上記の目標低温度Ｔ_Lより高い）より高い第２温度Ｔ₂を維持可能である。加えて、加熱ブロック１２は、図１および図４に示すように、保持面１１ａにおける各試液チップ搭載箇所に保持ないし搭載されている試液チップ４０のセル壁４２ａ（即ち、試液チップ４０における、回転テーブル１１とは反対の側）に当接するための複数の突部１２ａを有する。

加熱ブロック１２内には、当該加熱ブロック１２の温度を検出するための温度センサ１２ｂが設けられている。温度センサ１２ｂは、例えばサーミスタにより構成される。また、温度センサ１２ｂは、図２に示すように、マイクロコンピュータＭＣに接続されており、温度センサ１２ｂから出力される信号がマイクロコンピュータＭＣに入力されるように構成されている。

温調デバイス２２（図１では図示せず）は、加熱ブロック１２と熱的に接続されており、所定の発熱デバイスよりなるヒーターである。マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき、必要に応じて温調デバイス２２に対する通電量が変化して当該温調デバイス２２の温度が変化するように構成されている。また、温調デバイス２２の稼働により、加熱ブロック１２が第２温度Ｔ₂に維持され得るように構成されている。

駆動機構３２（図１では図示せず）は、例えば図１に示す矢印Ｈ方向において加熱ブロック１２を並進駆動するためのものであり、図２に示すようにマイクロコンピュータＭＣに接続されている。また、駆動機構３２は、マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき稼働するように構成されており、加熱ブロック１２の並進変位量をマイクロコンピュータＭＣに出力するようにも構成されている。このような駆動機構３２の稼働により、加熱ブロック１２が並進駆動されて、回転テーブル１１の保持面１１ａに対して加熱ブロック１２が接近離反動される。

冷却ブロック１３は、試液チップ４０に当接して試液チップ４０の試液セル４３内の試液を降温するためのものである。冷却ブロック１３は、保持面１１ａ上の試液チップ４０に対して相対変位可能である。具体的には、冷却ブロック１３は、回転テーブル１１の保持面１１ａに対向し、当該保持面１１ａないし保持面１１ａ上の試液チップ４０に対して接近離反動可能である。また、冷却ブロック１３は、温度制御対象たる試液にとっての目標低温度Ｔ_Lより低い第３温度Ｔ₃を維持可能である。第３温度Ｔ₃は、上記の目標低温度Ｔ_Lより低いのに加え、上記の第１温度Ｔ₁よりも低い。加えて、冷却ブロック１３は、図１および図４に示すように、保持面１１ａにおける各試液チップ搭載箇所に保持ないし搭載されている試液チップ４０のセル壁４２ａ（即ち、試液チップ４０における、回転テーブル１１とは反対の側）に当接するための複数の突部１３ａを有する。

冷却ブロック１３内には、当該冷却ブロック１３の温度を検出するための温度センサ１３ｂが設けられている。温度センサ１３ｂは、例えばサーミスタにより構成される。また、温度センサ１３ｂは、図２に示すように、マイクロコンピュータＭＣに接続されており、温度センサ１３ｂから出力される信号がマイクロコンピュータＭＣに入力されるように構成されている。

温調デバイス２３（図１では図示せず）は、冷却ブロック１３と熱的に接続されており、ペルチェ効果を利用して構成されるペルチェモジュールよりなり、図２に示すように、マイクロコンピュータＭＣと接続されている。マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき、必要に応じて当該ペルチェモジュール（温調デバイス２３）に対する通電方向および通電量が変化し得るように構成されている。また、温調デバイス２３の稼働により、冷却ブロック１３が第３温度Ｔ₃に維持され得るように構成されている。

駆動機構３３（図１では図示せず）は、例えば図１に示す矢印Ｈ方向において冷却ブロック１３を並進駆動するためのものであり、図２に示すようにマイクロコンピュータＭＣに接続されている。また、駆動機構３３は、マイクロコンピュータＭＣからの指令に基づき稼働するように構成されており、冷却ブロック１３の並進変位量をマイクロコンピュータＭＣに出力するようにも構成されている。このような駆動機構３３の稼働により、冷却ブロック１３が並進駆動されて、回転テーブル１１の保持面１１ａに対して冷却ブロック１３が接近離反動される。

以上のような構成の温度制御装置Ｘ１においてＰＣＲ法を実行する前には、試液入り試液チップ４０を回転テーブル１１の保持面１１ａに用意する。例えば次のとおりである。

まず、必要数の試液チップ４０を、例えば図３に示すように、回転テーブル１１の保持面１１ａにおける各試液チップ搭載箇所にセットする（回転可能な保持面１１ａの径方向外側に試液セル４３が位置し且つ径方向内側に液溜スペース４４が位置する）。以降、保持面１１ａ上での各試液チップ４０の位置は固定される。次に、図６（ａ）に示すように、必要な試薬等を、導入口４５を介して液溜スペース４４に供給する。例えば、全ての試薬を溶液状態で用意しておき、当該試薬を液溜スペース４４に供給する。或は、一部の試薬を乾燥試薬として用意して液溜スペース４４の底面に予め付着させておき、当該液溜スペース４４に溶液状態の他の試薬を供給して、当該溶液状態試薬に乾燥試薬を溶解させてもよい。必要な試薬等には、鋳型ＤＮＡ、プライマーＤＮＡ、ＤＮＡポリメラーゼ、ｄＮＴＰ、およびバッファー成分等が含まれる。液溜スペース４４では、例えばピペッティングなどによって試薬どうしを混合し、均質化された反応液たる試液Ｒを調製する。次に、このような試液チップ４０を保持している回転テーブル１１を軸心Ａｘまわりに所定速度で回転させ、試液Ｒに作用する遠心力を利用して、図６（ｂ）に示すように試液Ｒを試液セル４３へと移動させる。次に、図６（ｃ）に示すようにミネラルオイルＭを液溜スペース４４に供給する。ミネラルオイルＭの存在により、温度変化過程を経ることとなる試液Ｒについて蒸散等を防止することが可能である。

温度制御装置Ｘ１においてＰＣＲ法を実行する前には、回転テーブル１１について軸心Ａｘまわりの回転位置が固定される。具体的には、回転テーブル１１の保持面１１ａの第１領域Ｓ₁が加熱ブロック１２に対向し且つ第２領域Ｓ₂が冷却ブロック１３に対向するように、駆動機構３１の稼働によって回転テーブル１１が位置固定される。

温度制御装置Ｘ１においてＰＣＲ法を実行する前には、回転テーブル１１、加熱ブロック１２、および冷却ブロック１３について所望の温度に設定し、当該所望の温度を維持させる。具体的には次のとおりである。温調デバイス２１の稼働により、回転テーブル１１の少なくとも保持面１１ａについて、上述の第１温度Ｔ₁に温度調整して第１温度Ｔ₁を維持する。温調デバイス２２の稼働により、突部１２ａを有する加熱ブロック１２について、上述の第２温度Ｔ₂（加熱用温度）に温度調整して第２温度Ｔ₂を維持する。温調デバイス２３の稼働により、突部１３ａを有する冷却ブロック１３について、上述の第３温度Ｔ₃（冷却用温度）に温度調整して第３温度Ｔ₃を維持する。ＰＣＲ過程で試液Ｒが到達すべき目標低温度をＴ_L（例えば６０℃）とし且つ試液Ｒが到達すべき目標高温度をＴ_H（例えば９５℃）とすると、第１温度Ｔ₁は、加熱ブロック１２から試液Ｒへの熱移動がなく且つ試液Ｒから冷却ブロック１３への熱移動もない状態で、仮に充分な時間が経過した場合に、試液Ｒの温度を目標低温度Ｔ_Lに保つための温度である。このような第１温度Ｔ₁について、具体的には、目標低温度Ｔ_Lと同じ温度、目標低温度Ｔ_Lより高く且つ目標高温度Ｔ_Hより低い温度、または、目標低温度Ｔ_Lより低く且つ第３温度Ｔ₃（冷却用温度）より高い温度とする。第２温度Ｔ₂は、目標高温度Ｔ_Hより高い温度とする。第３温度Ｔ₃は、目標低温度Ｔ_Lより低い温度とする。

以上のような前準備が完了し、試液チップ４０内の試液Ｒの温度が目標低温度Ｔ_Lに至った後、温度制御装置Ｘ１においては、二連でＰＣＲ法ないし温度制御を実行することができる。当該二連ＰＣＲ法では、保持面１１ａの第１領域Ｓ₁に保持された試液チップ４０（第１グループをなす）の試液Ｒのそれぞれについて、昇温工程、降温工程、および定温維持工程を行うとともに、保持面１１ａの第２領域Ｓ₂に保持された試液チップ４０（第２グループをなす）の試液Ｒのそれぞれについて、昇温工程、降温工程、および定温維持工程を行う。図７は、温度制御装置Ｘ１が稼働する際の温度制御に係るステップ表の一部を表す。

温度制御装置Ｘ１による二連ＰＣＲ法の実行においては、まず、ステップ１にて、図８に示すように、第１領域Ｓ₁に保持された試液チップ４０（第１グループ）について昇温工程を行う（図８では、明確化の観点から、回転テーブル１１について第１領域Ｓ₁側にハッチングを付して表す。図９から図１２においても同様である）。

ステップ１では、駆動機構３２の稼働によって図８に示すように加熱ブロック１２が回転テーブル１１に接近され、保持面１１ａの第１領域Ｓ₁上の各試液チップ４０に加熱ブロック１２が当接される。具体的には、図１３に示すように、加熱ブロック１２の各突部１２ａが、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接される（セル壁４２ａはセル壁４１ａと共に試液セル４３を規定する部位である）。このような当接により、第１グループの各試液チップ４０について、昇温工程が開始する。この昇温工程では、加熱ブロック１２ないし突部１２ａによって試液チップ４０のセル壁４２ａが直接的に加熱され、加熱ブロック１２ないし突部１２ａからセル壁４２ａおよび試液セル４３内の試液Ｒへと熱移動が生じ、試液Ｒが昇温する。そして、試液Ｒが目標高温度Ｔ_Hに到達することにより、試液Ｒ内の鋳型ＤＮＡの二本鎖が一本鎖に充分に分離される（第１グループの熱変成工程）。また、試液Ｒが目標高温度Ｔ_Hに到達した時点で、駆動機構３２を稼働させて加熱ブロック１２ないし突部１２ａを試液チップ４０のセル壁４２ａから離す。これにより、加熱ブロック１２から試液Ｒへの熱移動は停止する（第１グルーブの昇温工程の終了）。

ステップ１では、一方、保持面１１ａの第２領域Ｓ₂上の各試液チップ４０（第２グループ）は、試液セル４３内の試液Ｒが定温（目標低温度Ｔ_L）に維持され、待機状態にある。各試液チップ４０の試液Ｒでは、ＰＣＲに係る反応は進行しない。

ステップ１の終了時には、上述のように加熱ブロック１２が第１グループの試液チップ４０から離れるのと同時に、駆動機構３１の稼働によって回転テーブル１１が軸心Ａｘまわりに回転変位される。その回転量は１８０°であり、当該回転変位によって、第１グループに属する第１領域Ｓ₁上の複数の試液チップ４０の位置と、第２グループに属する第２領域Ｓ₂上の複数の試液チップ４０の位置とが、入れ替わる。

次に、ステップ２にて、図９に示すように、第１グループについて降温工程を行い、且つ、第２グループについて昇温工程を行う。

ステップ２では、駆動機構３３の稼働によって図９に示すように冷却ブロック１３が回転テーブル１１に接近され、保持面１１ａの第１領域Ｓ₁上の各試液チップ４０に冷却ブロック１３が当接される。具体的には、図１４に示すように、冷却ブロック１３の各突部１３ａが、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接される（セル壁４２ａはセル壁４１ａと共に試液セル４３を規定する部位である）。このような当接により、第１グループの各試液チップ４０について、降温工程が開始する。この降温工程では、冷却ブロック１３ないし突部１３ａによって試液チップ４０のセル壁４２ａが直接的に冷却され、セル壁４２ａおよび試液セル４３内の試液Ｒから冷却ブロック１３ないし突部１３ａへと熱移動が生じ、試液Ｒが降温する。降温中の試液Ｒ内では、アニーリング工程が除々に進行する（第１グループのアニーリング工程の一部）。アニーリング工程では、鋳型の各一本鎖ＤＮＡとプライマー（当該一本鎖ＤＮＡの一部と相補的な塩基配列を有する）とが結合される。また、試液Ｒが目標低温度Ｔ_Lに到達する直前（例えば１０〜１０００ミリ秒前）に、駆動機構３３を稼働させて冷却ブロック１３ないし突部１３ａを試液チップ４０のセル壁４２ａから離す。これにより、冷却ブロック１３への熱移動は停止する（第１グループの降温工程の終了，ステップ２の終了）。

ステップ２では、一方、駆動機構３２の稼働によって図９に示すように加熱ブロック１２が回転テーブル１１に接近され、保持面１１ａの第２領域Ｓ₂上の各試液チップ４０に加熱ブロック１２が当接される。具体的には、図１３に示すように、加熱ブロック１２の各突部１２ａが、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接される。このような当接により、第２グループの各試液チップ４０について、昇温工程が開始する。この昇温工程では、加熱ブロック１２ないし突部１２ａによって試液チップ４０のセル壁４２ａが直接的に加熱され、加熱ブロック１２ないし突部１２ａからセル壁４２ａおよび試液セル４３内の試液Ｒへと熱移動が生じ、試液Ｒが昇温する。

次に、ステップ３にて、図１０に示すように、第１グループについて定温維持工程を行い、且つ、第２グループについてステップ２から引き続き昇温工程を行う。

ステップ３では、第１グループの各試液チップ４０は保持面１１ａと接しており、当該各試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒは、定温（目標低温度Ｔ_L）に維持される（第１グループの定温維持工程）。このような試液Ｒでは、アニーリング工程（第１グループのアニーリング工程の一部）と伸長工程（第１グループの伸長工程の一部）とが同時進行する。アニーリング工程では、上述のように、鋳型の各一本鎖ＤＮＡとプライマー（当該一本鎖ＤＮＡの一部と相補的な塩基配列を有する）とが結合される。伸長工程では、鋳型一本鎖ＤＮＡと結合したプライマーの３’末端側において、鋳型一本鎖ＤＮＡと相補的な塩基配列を有するＤＮＡ鎖が伸長ないし合成される。

ステップ３では、ステップ２から引き続き、加熱ブロック１２ないし突部１２ａによって第２グループの試液チップ４０のセル壁４２ａが直接的に加熱され、加熱ブロック１２ないし突部１２ａからセル壁４２ａおよび試液セル４３内の試液Ｒへと熱移動が生じ、試液Ｒが昇温する。そして、試液Ｒが目標高温度Ｔ_Hに到達することにより、試液Ｒ内の鋳型ＤＮＡの二本鎖が一本鎖に充分に分離される（第２グループの熱変成工程）。また、試液Ｒが目標高温度Ｔ_Hに到達した時点で、駆動機構３２を稼働させて加熱ブロック１２ないし突部１２ａを試液チップ４０のセル壁４２ａから離す。これにより、加熱ブロック１２から試液Ｒへの熱移動は停止する（第２グループの昇温工程の終了）。

ステップ３の終了時には、上述のように加熱ブロック１２が第２グループの試液チップ４０から離れるのと同時に、駆動機構３１の稼働によって回転テーブル１１が軸心Ａｘまわりに回転変位される。その回転量は１８０°であり、当該回転変位によって、第１グループに属する第１領域Ｓ₁上の複数の試液チップ４０の位置と、第２グループに属する第２領域Ｓ₂上の複数の試液チップ４０の位置とが、入れ替わる。

次に、ステップ４にて、図１１に示すように、第１グループについてステップ３から引き続き定温維持工程を行い、且つ、第２グループについて降温工程を行う。

ステップ４では、ステップ３から引き続き、第１グループの各試液チップ４０は保持面１１ａと接しており、当該各試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒは、定温（目標低温度Ｔ_L）に維持される。これにより第１グループの試液Ｒでは、ステップ３から引き続き、アニーリング工程（第１グループのアニーリング工程の一部）と伸長工程（第１グループの伸長工程の一部）とが同時進行する。

ステップ４では、駆動機構３３の稼働によって図１１に示すように冷却ブロック１３が回転テーブル１１に接近され、保持面１１ａの第２領域Ｓ ₂ 上の各試液チップ４０に冷却ブロック１３が当接される。具体的には、図１４に示すように、冷却ブロック１３の各突部１３ａが、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接される。このような当接により、第２グループの各試液チップ４０について、降温工程が開始する。この降温工程では、冷却ブロック１３ないし突部１３ａによって試液チップ４０のセル壁４２ａが直接的に冷却され、セル壁４２ａおよび試液セル４３内の試液Ｒから冷却ブロック１３ないし突部１３ａへと熱移動が生じ、試液Ｒが降温する。降温中の試液Ｒ内では、アニーリング工程が除々に進行する（第２グループのアニーリング工程の一部）。また、試液Ｒが目標低温度Ｔ_Lに到達する直前（例えば１０〜１０００ミリ秒前）に、駆動機構３３を稼働させて冷却ブロック１３ないし突部１３ａを試液チップ４０のセル壁４２ａから離す。これにより、冷却ブロック１３への熱移動は停止する（第２グループの降温工程の終了，ステップ４の終了）。

次に、ステップ５にて、図１２に示すように、第１グループについてステップ４から引き続き定温維持工程を行い、且つ、第２グループについて定温維持工程を行う。

ステップ５では、ステップ４から引き続き、第１グループの各試液チップ４０は保持面１１ａと接しており、当該各試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒは、定温（目標低温度Ｔ_L）に維持される。これにより第１グループの試液Ｒでは、ステップ４から引き続き、アニーリング工程（第１グループのアニーリング工程の一部）と伸長工程（第１グループの伸長工程の一部）とが同時進行する。

ステップ５では、第２グループの各試液チップ４０は保持面１１ａと接しており、当該各試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒは、定温（目標低温度Ｔ_L）に維持される（第２グループの定温維持工程）。このような試液Ｒでは、アニーリング工程（第２グループのアニーリング工程の一部）と伸長工程（第２グループの伸長工程の一部）とが同時進行する。

次に、ステップ６にて、図８に示すように、第１グループについて昇温工程（２サイクル目）を行い、且つ、第２グループについてステップ５から引き続き定温維持工程を行う。

ステップ６では、ステップ１に関して上述したのと同様に、第１領域Ｓ₁上の第１グループの試液チップ４０について昇温工程を行う。これとともに、ステップ６では、ステップ５から引き続き、第２領域Ｓ₂上の第２グループの各試液チップ４０は保持面１１ａと接しており、当該各試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒは、定温（目標低温度Ｔ_L）に維持される。これにより第２グループの試液Ｒでは、ステップ５から引き続き、アニーリング工程（第２グループのアニーリング工程の一部）と伸長工程（第２グループの伸長工程の一部）とが同時進行する。ステップ６の終了により、第２グループの定温維持工程は終了する。

ステップ６の終了時には、加熱ブロック１２が第１領域Ｓ₁上の第１グループの試液チップ４０から離れるのと同時に、駆動機構３１の稼働によって回転テーブル１１が軸心Ａｘまわりに回転変位される。その回転量は１８０°であり、当該回転変位によって、第１グループに属する第１領域Ｓ₁上の複数の試液チップ４０の位置と、第２グループに属する第２領域Ｓ₂上の複数の試液チップ４０の位置とが、入れ替わる。

以上のステップ１〜６に関し、ステップ１での第１グループの昇温工程の実行時間は例えば６秒であり、ステップ２での第１グループの降温工程の実行時間は例えば４秒であり、ステップ３〜５にわたる第１グループの定温維持工程の実行時間は例えば１６秒である（ステップ６での第１グループの昇温工程の実行時間はステップ１のそれと同じである）。また、ステップ２〜３にわたる第２グループの昇温工程の実行時間は例えば６秒であり、ステップ４での第２グループの降温工程の実行時間は例えば４秒であり、ステップ５〜６にわたる第２グループの定温維持工程の実行時間は例えば１６秒である。

温度制御装置Ｘ１においては、第１領域Ｓ₁上の試液チップ４０（第１グループ）の試液セル４３内の試液Ｒについて、上記のステップ１〜５を１熱サイクルとして繰り返し行い、上述の熱変成工程、アニーリング工程、および伸長工程を含むサイクルを所定回数繰り返すＰＣＲ法を実行することができる。これとともに、温度制御装置Ｘ１においては、第２領域Ｓ₂上の試液チップ４０（第２グループ）の試液セル４３内の試液Ｒについて、上記のステップ２〜６を１熱サイクルとして繰り返し行い、上述の熱変成工程、アニーリング工程、および伸長工程を含むサイクルを所定回数繰り返すＰＣＲ法を実行することができる。このように温度制御装置Ｘ１は、二連でＰＣＲ法ないし温度制御を実行することができる。

以上のように稼働し得る温度制御装置Ｘ１は、試液Ｒの温度を迅速に変化させるのに適する。その理由は次のとおりである。

温度制御装置Ｘ１において、試液Ｒを昇温させるに際しては、試液Ｒを受容する試液チップ４０の試液セル４３のセル壁４２ａに対して加熱ブロック１２は直接接触することができる。そのため、温度制御装置Ｘ１による上述の昇温工程では、加熱ブロック１２は、セル壁４２ａに直接接触して試液Ｒを昇温することが可能である。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、加熱ブロック９２は、チューブ９４を保持するための保持ブロック９１（熱容量体）を介してチューブ９４ないしその中の反応試液を昇温する必要があるところ、保持ブロック９１は大きな熱容量を有する。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２では、チューブ９４内の反応試液を目標高温度に昇温するに際し、大きな熱容量を有する保持ブロック９１をも目標高温度に昇温する必要があり、保持ブロック９１（熱容量体）が反応試液の迅速な昇温を阻む傾向にある。これに対し、温度制御装置Ｘ１による昇温工程では、加熱ブロック１２は、試液チップ４０の試液セル４３のセル壁４２ａに直接接触して試液Ｒを昇温することが可能であり、試液チップ４０を保持するための熱容量体を介して試液チップ４０ないし試液Ｒを昇温する必要はないのである。加熱ブロック１２と試液チップ４０ないし試液Ｒと間に大きな熱容量体が介在しないこのような温度制御装置Ｘ１は、試液セル４３中の試液Ｒを迅速に昇温させるのに適する。

また、温度制御装置Ｘ１において、昇温工程にある試液セル４３中の試液Ｒの温度をＴとし、試液Ｒに供給される熱量をＱとし、時間をｔとすると、昇温工程における試液Ｒの温度の上昇率すなわち昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は、当該試液Ｒに対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）に比例する。そして、単位時間あたりに供給される当該熱量（ｄＱ／ｄｔ）は、昇温対象たる試液Ｒと加熱ブロック１２（目標高温度Ｔ_Hより高い第２温度Ｔ₂に維持されている）との温度差（Ｔ₂−Ｔ）と高い相関関係にあり、当該温度差（Ｔ₂−Ｔ）に略比例する。温度差（Ｔ₂−Ｔ）が大きいほど、単位時間あたりの供給熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）も大きい。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、加熱ブロック９２の温度は、反応試液の目標高温度たる熱変成温度Ｔ₁₁に維持されており、昇温中の反応試液の温度Ｔとの差は（Ｔ₁₁−Ｔ）であるが、温度制御装置Ｘ１と従来のＰＣＲ装置Ｘ２とで目標高温度を同じに想定して（即ち、Ｔ_H＝Ｔ₁₁として）比較すると、温度制御装置Ｘ１における試液Ｒと加熱ブロック１２との温度差（Ｔ₂−Ｔ）については、ＰＣＲ装置Ｘ２における反応試液と加熱ブロック９２との温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）よりも、大きく確保しやすいことが理解されよう（Ｔ₂＞Ｔ_H＝Ｔ₁₁である）。上述のように、この温度差（Ｔ₂−Ｔ）が大きいほど、試液セル４３中の試液Ｒに対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、従って、試液Ｒの昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は大きい。

温度制御装置Ｘ１によると、特に、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすい。従来のＰＣＲ装置Ｘ２によると、図２０を参照して上述したように、昇温工程における熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）付近の温度領域における昇温速度は、昇温工程の初期段階での昇温速度に比べて相当程度に小さい。これは、反応試液温度Ｔが上昇して熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に接近するにつれて、反応試液と加熱ブロック９２との温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）が相当程度に小さくなるためである（当該温度差が小さいほど、単位時間あたりに反応試液へ供給される熱量が小さくなって昇温速度も小さくなる）。これに対し、温度制御装置Ｘ１によると、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域においても、昇温中の試液Ｒと加熱ブロック１２との温度差（Ｔ₂−Ｔ）について有意な差を確保しやすく、そのため、試液セル４３中の試液Ｒに対して単位時間あたりに供給される熱量（ｄＱ／ｄｔ）について大きく確保しやすい。したがって、温度制御装置Ｘ１によると、特に、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすいのである。

一方、本温度制御装置Ｘ１において、試液Ｒを降温させるに際しては、試液Ｒを受容する試液チップ４０の試液セル４３のセル壁４２ａに対して冷却ブロック１３は直接接触することができる。そのため、温度制御装置Ｘ１による降温工程では、冷却ブロック１３は、セル壁４２ａに直接接触して試液Ｒを降温することが可能である。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、冷却ブロック９３は、チューブ９４を保持するための保持ブロック９１（熱容量体）を介してチューブ９４ないしその中の反応試液を降温する必要があるところ、保持ブロック９１は大きな熱容量を有する。そのため、ＰＣＲ装置Ｘ２では、チューブ９４内の反応試液を目標低温度に降温するに際し、大きな熱容量を有する保持ブロック９１をも目標低温度に降温する必要があり、保持ブロック９１（熱容量体）が反応試液の迅速な降温を阻む傾向にある。これに対し、温度制御装置Ｘ１による降温工程では、冷却ブロック１３は、試液チップ４０の試液セル４３のセル壁４２ａに直接接触して試液Ｒを降温することが可能であり、試液チップ４０を保持するための熱容量体を介して試液チップ４０ないし試液Ｒを降温する必要はないのである。冷却ブロック１３と試液チップ４０ないし試液Ｒと間に大きな熱容量体が介在しないこのような温度制御装置Ｘ１は、試液セル４３中の試液Ｒを迅速に降温させるのに適する。

また、本温度制御装置Ｘ１において、降温工程にある試液セル４３中の試液Ｒの温度をＴとし、試液Ｒから奪われる熱量をＱとし、時間をｔとすると、降温工程における試液Ｒの温度の下降率すなわち降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）は、当該試液Ｒから単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）に比例する。そして、単位時間あたりに奪われる当該熱量（ｄＱ／ｄｔ）は、降温対象たる試液Ｒと冷却ブロック１３（目標低温度Ｔ_Lより低い第３温度Ｔ₃に維持されている）との温度差（Ｔ−Ｔ₃）と高い相関関係にあり、当該温度差（Ｔ−Ｔ₃）に略比例する。温度差（Ｔ−Ｔ₃）が大きいほど、単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）も大きい。例えば上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、冷却ブロック９３の温度は、反応試液の目標低温度たるアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に維持されており、降温中の反応試液の温度Ｔとの差は（Ｔ−Ｔ₁₂）であるが、温度制御装置Ｘ１と従来のＰＣＲ装置Ｘ２とで目標低温度を同じに想定して（即ち、Ｔ_L＝Ｔ₁₂として）比較すると、温度制御装置Ｘ１における試液Ｒと冷却ブロック１３との温度差（Ｔ−Ｔ₃）については、ＰＣＲ装置Ｘ２における反応試液と冷却ブロック９３との温度差（Ｔ−Ｔ₁₂）よりも、大きく確保しやすいことが理解されよう（Ｔ₃＜Ｔ_L＝Ｔ₁₂である）。上述のように、この温度差（Ｔ−Ｔ₃）が大きいほど、試液セル４３中の試液Ｒから単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）は大きく、従って、試液Ｒの降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）は大きい。

温度制御装置Ｘ１によると、特に、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域における降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすい。従来のＰＣＲ装置Ｘ２によると、図２０を参照して上述したように、降温工程におけるアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）付近の温度領域における降温速度は、降温工程の初期段階での降温速度に比べて相当程度に小さい。これは、反応試液温度Ｔが下降してアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）に接近するにつれて、反応試液と冷却ブロック９３との温度差（Ｔ−Ｔ₁₂）が相当程度に小さくなるためである（当該温度差が小さいほど、単位時間あたりに反応試液から奪われる熱量が小さくなって降温速度も小さくなる）。これに対し、温度制御装置Ｘ１によると、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域においても、降温中の試液Ｒと冷却ブロック１３との温度差（Ｔ−Ｔ₃）について有意な差を確保しやすく、そのため、試液セル４３中の試液Ｒから単位時間あたりに奪われる熱量（ｄＱ／ｄｔ）について大きく確保しやすい。したがって、温度制御装置Ｘ１によると、特に、降温工程における目標低温度Ｔ_L付近の温度領域における降温速度（−ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすいのである。

以上のように、温度制御装置Ｘ１は、試液Ｒの温度を迅速に変化（昇温・降温）させるのに適するのである。このような温度制御装置Ｘ１は、迅速な温度制御が求められるＰＣＲ装置として使用するのに好適であるが、他の温度制御装置として使用することも可能である。

加えて、温度制御装置Ｘ１は、試液Ｒの温度を目標高温度Ｔ_Hや目標低温度Ｔ_Lに正確に制御するのに適する。その理由は次のとおりである。

上述の従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、原理上、昇温工程において反応試液温度Ｔが熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に接近するほど、反応試液温度Ｔと加熱ブロック９２の温度Ｔ₁₁とが接近し、温度差（Ｔ₁₁−Ｔ）に略比例する反応試液の昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）は０に接近する。そのため、従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、原理上、昇温工程にて反応試液温度Ｔが有限の時間で熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に到達することができない。このようなＰＣＲ装置Ｘ２では、実際上も、昇温工程にて反応試液温度Ｔが熱変成温度Ｔ₁₁（目標高温度）に到達しにくいため、昇温工程にて反応試液温度Ｔを熱変成温度Ｔ₁₁に正確に到達させにくい。これに対し、温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、昇温工程における目標高温度Ｔ_H付近の温度領域における試液Ｒの昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保しやすく、これは、昇温中の試液Ｒの温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに到達するまで当該試液Ｒの昇温速度（ｄＴ／ｄｔ）を大きく確保して試液Ｒの温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに迅速かつ確実に到達し得ることを意味する。そして、試液チップ４０中の試液Ｒの温度Ｔが目標高温度Ｔ_Hに達した時点で加熱ブロック１２を試液チップ４０から離すことにより、加熱ブロック１２から試液チップ４０ないし試液Ｒへの熱移動を停止させて、試液Ｒの昇温を停止することができる。このような温度制御装置Ｘ１は、昇温中の試液Ｒの温度Ｔを目標高温度Ｔ_Hに正確に制御するのに適する。

一方、液体から熱量を奪い続けて当該液体を降温させる場合にあっては、一般に、降温対象の液体から熱量を奪うことを停止しても当該液体の温度は下がり続けることがある。例えば従来のＰＣＲ装置Ｘ２の上述の降温工程では、反応試液温度Ｔがアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂（目標低温度）に到達した場合、その時点で冷却ブロック９３を保持ブロック９１から離して反応試液から熱量を奪うことを停止しても、当該反応試液の温度はアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂を超えて下がり続けることがある。そのため、従来のＰＣＲ装置Ｘ２では、降温工程にて反応試液温度Ｔをアニーリング・伸長温度Ｔ₁₂に正確に制御しにくい。これに対し、温度制御装置Ｘ１においては、回転テーブル１１（回転テーブル１１の温度は、試液Ｒの温度を目標低温度Ｔ_Lに保つための第１温度Ｔ₁に設定されて当該第１温度Ｔ₁に維持されている）が、降温対象の試液Ｒを受容する試液チップ４０の試液セル４３のセル壁４１ａに当接して当該試液チップ４０を保持しているので、冷却ブロック１３がセル壁４２ａから離れた後に試液Ｒの温度Ｔが下がり続けることを阻止することができる。このような温度制御装置Ｘ１は、降温中の試液Ｒの温度Ｔを目標低温度Ｔ_Lに正確に制御するのに適する。

以上のように、温度制御装置Ｘ１は、試液Ｒの目標高温度Ｔ_Hおよび目標低温度Ｔ_Lを正確に制御するのに適するのである。このような温度制御装置Ｘ１は、正確な温度制御が求められるＰＣＲ装置として使用するのに好適であるが、他の温度制御装置として使用することも可能である。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、加熱ブロック１２および冷却ブロック１３は、個々に、試液チップ４０における回転テーブル１１とは反対の側に（即ちセル壁４２ａに）当接可能である。このような構成は、定温の回転テーブル１１による試液チップ４０の保持と、加熱ブロック１２による試液チップ４０に対する当接動作（試液Ｒを昇温するための当接動作）と、冷却ブロック１３による試液チップ４０に対する当接動作（試液Ｒを降温するための当接動作）とを効率よく実現するうえで、好適である。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、回転テーブル１１は、試液チップ４０を保持可能な保持面１１ａを有し、保持面１１ａに直交する軸心Ａｘまわりに回転可能である。これとともに、加熱ブロック１２および冷却ブロック１３は、それぞれ、回転テーブル１１の保持面１１ａに対向し、且つ、保持面１１ａに対して接近離反動可能である。このような構成は、定温の回転テーブル１１による試液チップ４０の保持と、加熱ブロック１２による試液チップ４０に対する当接動作（試液Ｒを昇温するための当接動作）と、冷却ブロック１３による試液チップ４０に対する当接動作（試液Ｒを降温するための当接動作）とを効率よく実現するうえで、好適である。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、保持面１１ａは、試液Ｒを受容する試液セル４３を有する複数の試液チップ４０に当接して当該複数の試液チップ４０を保持可能な第１領域Ｓ₁と、試液Ｒを受容する試液セル４３を有する複数の試液チップ４０に当接して当該複数の試液チップ４０を保持可能な第２領域Ｓ₂とを有する。これとともに、加熱ブロック１２および冷却ブロック１３は、それぞれ、第１領域Ｓ₁に対向しているときには、当該第１領域Ｓ₁に保持された複数の試液チップ４０に対して接近して当接可能であり、第２領域Ｓ₂に対向しているときには、当該第２領域Ｓ₂に保持された複数の試液チップ４０に対して接近して当接可能である。このような構成によると、第１領域Ｓ₁に保持された複数の試液チップ４０中の試液Ｒに対する加熱ブロック１２による昇温工程と第２領域Ｓ₂に保持された複数の試液チップ４０中の試液Ｒに対する冷却ブロック１３による降温工程とを併行して行うことが可能であり、また、第２領域Ｓ₂に保持された複数の試液チップ４０中の試液Ｒに対する加熱ブロック１２による昇温工程と第１領域Ｓ₁に保持された複数の試液チップ４０中の試液Ｒに対する冷却ブロック１３による降温工程とを併行して行うことが可能である。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、第１領域Ｓ₁および第２領域Ｓ₂は、軸心Ａｘが中心を通る円（仮想円）の円周上に複数の試液チップ４０が配列するように当該複数の試液チップ４０を保持可能である。このような構成によると、第１領域Ｓ₁に保持された複数の試液チップ４０の位置と、第２領域Ｓ₂に保持された複数の試液チップ４０の位置とを、回転テーブル１１ないし保持面１１ａの１８０°の回転（軸心Ａｘまわりの回転）によって入れ替える構成を採用しやすい。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、試液チップ４０は、相対向して離隔するセル壁４１ａおよびセル壁４２ａを有し、当該セル壁４１ａ，４２ａ間に、試液Ｒを受容するための試液セル４３が設けられている。これとともに、回転テーブル１１は、試液チップ４０のセル壁４１ａに当接して当該試液チップ４０を保持可能であり、加熱ブロック１２は、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接可能であり、冷却ブロック１３も、試液チップ４０のセル壁４２ａに当接可能である。このような構成は、温度制御対象たる試液Ｒと加熱ブロック１２との間の熱移動を効率よく行ううえで好適であり、且つ、当該試液Ｒと冷却ブロック１３との間の熱移動を効率よく行ううえで好適である。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、セル壁４１ａ，４２ａの離隔方向（図５（ｂ）の縦方向）に直交する方向における試液セル４３の最大寸法は、当該離隔方向における試液セル４３の最大寸法より大きい。すなわち、温度制御対象たる試液Ｒを受容する試液セル４３は、扁平形状を有する。このような構成は、温度制御対象たる試液Ｒについて、単位体積あたりの表面積について大きく確保するうえで好適である。温度制御対象たる試液Ｒの、単位体積あたりの表面積が大きいことは、当該試液Ｒと加熱ブロック１２との間の熱移動や、当該試液Ｒと冷却ブロック１３との間の熱移動を、効率よく行うのに資する。

温度制御装置Ｘ１においては、上述のように、加熱ブロック１２および冷却ブロック１３は、それぞれ、セル壁４２ａに当接するための突部１２ａ，１３ａを有する。加熱ブロック１２がセル壁４２ａに当接するための突部１２ａを有するという構成は、加熱ブロック１２から試液セル４３中の試液Ｒに対して局所的に熱移動を生じさせるのに好適である。冷却ブロック１３がセル壁４２ａに当接するための突部１３ａを有するという構成は、試液セル４３中の試液Ｒから冷却ブロック１３に対して局所的に熱移動を生じさせるのに好適である。局所的な熱移動の実現は、熱移動効率の向上に資する。

上述の温度制御装置Ｘ１を使用して、温度制御対象たる液体の温度変化を測定した。具体的には、次のとおりである。

試液セル４３内に熱電対を挿入した試液チップ４０を用意し、当該試液チップ４０を回転テーブル１１の保持面１１ａの第１領域Ｓ₁に保持させ、その後、図６に示すのと同様の手順で、試液Ｒを試液セル４３内に導入し、且つ、ミネラルオイルＭを液溜スペース４４に供給した。回転テーブル１１に付設した所定の回路系を利用して、試液チップ４０の熱電対によって試液セル４３中の試液Ｒの温度を常時測定することができるように構成しておいた。そして、温度制御装置Ｘ１の回転テーブル１１、加熱ブロック１２、および冷却ブロック１３を稼働させて、当該試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒについて、上述の第１グループの試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒに対するのと同様に、ステップ１の昇温工程と、ステップ２の降温工程と、ステップ３〜５にわたる定温維持工程とを１熱サイクルとして、当該熱サイクルを繰り返し行った。

本実施例では、室温は２５℃であり、試液Ｒにとっての目標高温度Ｔ_Hを９５℃とし、目標低温度Ｔ_Lを６２℃とした。本実施例では、回転テーブル１１の保持面１１ａの温度（第１温度Ｔ₁）を７３℃とし、加熱ブロック１２の温度（第２温度Ｔ₂）を１２０℃とし、冷却ブロック１３の温度（第３温度Ｔ₃）を４０℃とした。本実施例では、昇温工程の実行時間を６秒とし、降温工程の実行時間を４秒とし、定温維持工程の実行時間を１６秒以上とした。本実施例の昇温工程では、試液Ｒの温度が目標高温度Ｔ_Hに到達した時点で加熱ブロック１２を試液チップ４０のセル壁４２ａから離した。本実施例の降温工程では、試液Ｒの温度が目標低温度Ｔ_Lに到達すると予測される時間（予めの試行実験等によって特定されている予測時間）の１００ミリ秒前で、冷却ブロック１３を試液チップ４０のセル壁４２ａから離した。

本実施例の温度測定結果の一部を図１５のグラフに表す。図１５のグラフにおいて、横軸は時間（秒）を示し、縦軸は試液温度（℃）を示す。図１５のグラフに表れている温度変化から、温度制御装置Ｘ１によると、試液Ｒ（液体）の温度を迅速かつ正確に変化させることが可能であることが判る。

比較例

回転テーブル１１の温調機能を停止させた温度制御装置Ｘ１を使用して、温度制御対象たる液体の温度変化を測定した。具体的には、次のとおりである。

上述の実施例と同様に、熱電対付き試液チップ４０（試液セル４３内には試液Ｒが受容されている）を用意して保持面１１ａの第１領域Ｓ₁上にセットした。実施例と同様に、試液チップ４０の熱電対によって試液セル４３中の試液Ｒの温度を常時測定することができるように構成しておいた。本比較例では、室温は２５℃であり、試液Ｒにとっての目標高温度Ｔ_Hを９５℃とし、目標低温度Ｔ_Lを５０℃とした。本比較例では、加熱ブロック１２の温度（第２温度Ｔ₂）を１００℃とし、冷却ブロック１３の温度（第３温度Ｔ₃）を５０℃とした。そして、温度制御装置Ｘ１の回転テーブル１１（温調機能は停止されている）、加熱ブロック１２、および冷却ブロック１３を稼働させて、当該試液チップ４０の試液セル４３内の試液Ｒについて、所定の昇温工程と所定の降温工程とを１熱サイクルとして、当該熱サイクルを繰り返し行った。昇温工程では、試液Ｒの温度が目標高温度Ｔ_Hたる９５℃に到達した時点で加熱ブロック１２を試液チップ４０のセル壁４２ａから離した。また、降温工程では、試液Ｒの温度が目標低温度Ｔ_Lたる５０℃に到達した時点で冷却ブロック１３を試液チップ４０のセル壁４２ａから離した。

本比較例の温度測定結果を図１６のグラフに表す。図１６のグラフにおいて、横軸は時間（秒）を示し、縦軸は試液温度（℃）を示す。図１６のグラフに表れている温度変化から、本比較例によると、試液Ｒ（液体）の温度を迅速かつ正確に変化させにくいことが判る。本比較例における昇温工程では、５０℃程度から９５℃程度に試液Ｒを昇温させるのに約８０秒を要した。加えて、本比較例における降温工程では、９５℃程度から５０℃程度に試液Ｒを降温させるのに約９５秒を要した。

Ｘ１ 温度制御装置
１１ 回転テーブル
１１ａ 保持面
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ 温度センサ
１２ 加熱ブロック
１２ａ，１３ａ 突部
１３ 冷却ブロック
２１，２２，２３ 温調デバイス
３１，３２，３３ 駆動機構
４０ 試液チップ
４１ 本体
４１ａ，４２ａ セル壁
４２ カバー体
４３ 試液セル
Ｒ 試液
Ａｘ 軸心
Ｓ₁ 第１領域
Ｓ₂ 第２領域

Claims (13)

1. 液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能であり、且つ、前記液体の温度を目標低温度に保つための第１温度を維持可能である、保持手段と、
   前記液受容体に対して相対変位可能であり、且つ、前記目標低温度より高い目標高温度より高い第２温度を維持可能である、前記液受容体に当接して前記液体を昇温するための加熱ブロックと、
   前記液受容体に対して相対変位可能であり、且つ、前記目標低温度より低い第３温度を維持可能である、前記液受容体に当接して前記液体を降温するための冷却ブロックと、を備える温度制御装置。
2. 前記第１温度は、前記目標低温度と同じか、前記目標低温度より高く且つ前記目標高温度より低いか、または、前記目標低温度より低く且つ前記第３温度より高い、請求項１に記載の温度制御装置。
3. 前記加熱ブロックは、前記液受容体における、前記保持手段とは反対の側、に当接可能であり、
   前記冷却ブロックは、前記液受容体における、前記保持手段とは反対の側、に当接可能である、請求項１または２に記載の温度制御装置。
4. 前記保持手段は、前記液受容体を保持可能な保持面を有し、当該保持面に直交する軸心まわりに回転可能であり、
   前記加熱ブロックおよび前記冷却ブロックは、それぞれ、前記保持手段の前記保持面に対向し、当該保持面に対して接近離反動可能である、請求項１から３のいずれか一つに記載の温度制御装置。
5. 前記保持面は、液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能な第１領域と、液体を受容する液受容体に当接して当該液受容体を保持可能な第２領域とを有し、
   前記加熱ブロックおよび前記冷却ブロックは、それぞれ、前記第１領域に対向しているときには、当該第１領域に保持された前記液受容体に対して接近して当接可能であり、前記第２領域に対向しているときには、当該第２領域に保持された前記液受容体に対して接近して当接可能である、請求項４に記載の温度制御装置。
6. 前記保持面は、それぞれが液体を受容する複数の液受容体に当接して当該複数の液受容体を保持可能な第１領域と、それぞれが液体を受容する複数の液受容体に当接して当該複数の液受容体を保持可能な第２領域とを有し、
   前記加熱ブロックおよび前記冷却ブロックは、それぞれ、前記第１領域に対向しているときには、当該第１領域に保持された前記複数の液受容体に対して接近して当接可能であり、前記第２領域に対向しているときには、当該第２領域に保持された前記複数の液受容体に対して接近して当接可能である、請求項４に記載の温度制御装置。
7. 前記第１領域および前記第２領域は、前記軸心が中心を通る円の円周上に前記複数の液受容体が配列するように当該複数の液受容体を保持可能である、請求項６に記載の温度制御装置。
8. 前記液受容体は、相対向して離隔する第１セル壁および第２セル壁を有し、当該第１および第２セル壁の間に、前記液体を受容するためのセルが設けられており、
   前記保持手段は、前記液受容体の前記第１セル壁に当接して当該液受容体を保持可能であり、
   前記加熱ブロックは、前記液受容体の前記第２セル壁に当接可能であり、
   前記冷却ブロックは、前記液受容体の前記第２セル壁に当接可能である、請求項１から７のいずれか一つに記載の温度制御装置。
9. 前記第１および第２セル壁の離隔方向に直交する方向における前記セルの最大寸法は、前記離隔方向における前記セルの最大寸法より大きい、請求項８に記載の温度制御装置。
10. 前記加熱ブロックおよび前記冷却ブロックは、それぞれ、前記第２セル壁に当接するための突部を有する、請求項８または９に記載の温度制御装置。
11. 液体を受容する液受容体に対し、前記液体にとっての目標高温度より高い加熱用温度にある加熱ブロックを当接させることによって、前記液体を昇温させるための、昇温工程と、
    前記目標高温度より低い目標低温度より低い冷却用温度にある冷却ブロックを前記液受容体に当接させることによって、前記液体を降温させるための、降温工程と、を含み、
    前記降温工程は、目標低温度維持手段を前記液受容体に当接させつつ行い、当該目標低温度維持手段は、前記目標低温度と同じ温度、前記目標低温度より高く且つ前記目標高温度より低い温度、または、前記目標低温度より低く且つ前記冷却用温度より高い温度にある、温度制御方法。
12. 前記昇温工程では、前記液体の温度が前記目標高温度に達した時に、前記加熱ブロックを前記液受容体から離す、請求項１１に記載の温度制御方法。
13. 前記降温工程では、前記液体の温度が前記目標低温度に達するより前に、前記冷却ブロックを前記液受容体から離す、請求項１１または１２に記載の温度制御方法。

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