[发明专利]反应装置

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含于2007年6月28日向日本专利局提交的日本专利 申请JP 2007-171262的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及反应装置。更具体地，本发明涉及一种可以高精度 地执行温度控制的反应装置。

背景技术

如果需要基于温度条件来控制反应，那么希望可以更高精度地 控制温度条件。此外，希望在无论是液体、固体和气体中的哪种作 为反应目标都执行反应的反应装置中高精度地执行温度控制。在例 如基因分析的技术领域中也存在这种需求。

需要高精度温度控制的基因分析技术的一个实例是通过使用 执行基因扩增(gene amplification)的聚合酶链式反应(PCR)方法 进行分析。PCR方法可以是用于定量分析微量核酸的标准方法。

在PCR方法中，连续地重复“热变性→引物的退火→聚合酶 扩链反应(extension reaction)”的扩增循环。这可以使DNA等扩 增数十万倍。通过实时监控因而获得的PCR扩增产物还可以执行微 量核酸的定量分析。

然而，在PCR方法中，必须精确地控制扩增循环。为了精确 地控制扩增循环，需要高精度的温度控制。不充分的温度控制会导 致扩增不相关的DNA序列或者完全未见扩增的问题。

因此，重要的是上述装置可作为反应装置来高精度地执行热控 制。作为涉及这方面的技术，在日本专利公开第2003-298068号和 日本专利公开第2004-025426号中披露了关于反应装置的温度控制 的技术。此外，还提出了使用关于小区域的发热控制的半导体元件 等的技术。

发明内容

然而，即使是在相关领域的反应装置中通过使用半导体元件等 执行温度控制的技术仍包括以下问题。

具体来说，半导体元件通常涉及制造过程的变化。因此，即使 对各个反应区域执行相同的温度控制，不同基板的加热量也是变化 的，并且即使在同一基板上，不同加热部的加热量仍是变化的。这 导致了作为反应装置的高精度温度控制的困难。

此外，半导体元件的特性通常随温度而改变。例如，基于单晶 硅的MOS晶体管具有负温度特性。因而，即使施加相同的电压， 较高的温度仍会导致较少量的流过电流。因此，即使施加了相同的 电压，加热量仍会随温度而变化，从而导致难以进行高精度的温度 控制。

需要本发明提供一种可以高精度地执行温度控制的反应装置。

本发明并不仅考虑对热控制系统使用半导体元件等，而是还关 注于热控制系统的电路配置等。因此，本发明人设想将能够控制各 个加热单元的有源矩阵结构合并到热控制系统，从而得到本发明。

根据本发明的实施例，提供了一种反应装置，包括多个反应区 域，以及被配置为每一个都对应于反应区域中的对应的一个而设置 的多个加热部。每个加热部都包括热源、用于选择加热部的扫描线 和将用于加热的加热量信息传输至热源的数据线。每个加热部还包 括：写入器，获取从数据线传输的加热量信息；保持器，在扫描线 转为未被选择的状态之后，还存储加热量信息；以及发热控制器， 基于加热量信息来控制热源的发热。

通过相对于反应装置的每个反应区域设置加热部，可以单独地 执行加热控制。仅在选择扫描线时不执行加热，但是可以在写入加 热量信息之后并且在写入下一个加热量信息之前，保持关于希望发 热的各个加热部(加热单元)的加热量信息。因此，执行加热的时 间并不局限于扫描线的选择时期(短时间)。因而，可时限容易而 稳定的加热操作。

在反应装置中，从数据线传输的加热量信息可以是信号电流， 并且加热部可包括将信号电流转换为电压电平的转换器。此外，保 持器可以保持加热量信息作为电压电平，并且发热控制器可将所保 持的电压电平转换为电流电平从而控制发热。

通过将加热量信息的形式从信号电流转换为电压电平，信号电 流可作为电压电平暂时存储在保持器中。通过将电压电平转换为电 流电平，可以执行高精度的加热控制。

在反应装置中，转换器可包括栅极和漏极彼此电连接的第一场 效应晶体管。保持器可包括：电容器，保持在第一场效应晶体管的 栅极和源极之间的电压，该电压是由于信号电流流过第一场效应晶 体管而产生的。发热控制器可包括：第二场效应晶体管，取决于在 第一场效应晶体管的栅极和源极之间的电压的电流流过该第二场 效应晶体管。