[發明專利]反應裝置

有效

• 申請號: 200810126233.0
• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101333497A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 森脅俊貴;湯本昭
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關申請的交叉引用

本發明包含于2007年6月28日向日本專利局提交的日本專利 申請JP?2007-171262的主題，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及反應裝置。更具體地，本發明涉及一種可以高精度 地執行溫度控制的反應裝置。

背景技術

如果需要基于溫度條件來控制反應，那么希望可以更高精度地 控制溫度條件。此外，希望在無論是液體、固體和氣體中的哪種作 為反應目標都執行反應的反應裝置中高精度地執行溫度控制。在例 如基因分析的技術領域中也存在這種需求。

需要高精度溫度控制的基因分析技術的一個實例是通過使用 執行基因擴增(gene?amplification)的聚合酶鏈式反應(PCR)方法 進行分析。PCR方法可以是用于定量分析微量核酸的標準方法。

在PCR方法中，連續地重復“熱變性→引物的退火→聚合酶 擴鏈反應(extension?reaction)”的擴增循環。這可以使DNA等擴 增數十萬倍。通過實時監控因而獲得的PCR擴增產物還可以執行微 量核酸的定量分析。

然而，在PCR方法中，必須精確地控制擴增循環。為了精確 地控制擴增循環，需要高精度的溫度控制。不充分的溫度控制會導 致擴增不相關的DNA序列或者完全未見擴增的問題。

因此，重要的是上述裝置可作為反應裝置來高精度地執行熱控 制。作為涉及這方面的技術，在日本專利公開第2003-298068號和 日本專利公開第2004-025426號中披露了關于反應裝置的溫度控制 的技術。此外，還提出了使用關于小區域的發熱控制的半導體元件 等的技術。

發明內容

然而，即使是在相關領域的反應裝置中通過使用半導體元件等 執行溫度控制的技術仍包括以下問題。

具體來說，半導體元件通常涉及制造過程的變化。因此，即使 對各個反應區域執行相同的溫度控制，不同基板的加熱量也是變化 的，并且即使在同一基板上，不同加熱部的加熱量仍是變化的。這 導致了作為反應裝置的高精度溫度控制的困難。

此外，半導體元件的特性通常隨溫度而改變。例如，基于單晶 硅的MOS晶體管具有負溫度特性。因而，即使施加相同的電壓， 較高的溫度仍會導致較少量的流過電流。因此，即使施加了相同的 電壓，加熱量仍會隨溫度而變化，從而導致難以進行高精度的溫度 控制。

需要本發明提供一種可以高精度地執行溫度控制的反應裝置。

本發明并不僅考慮對熱控制系統使用半導體元件等，而是還關 注于熱控制系統的電路配置等。因此，本發明人設想將能夠控制各 個加熱單元的有源矩陣結構合并到熱控制系統，從而得到本發明。

根據本發明的實施例，提供了一種反應裝置，包括多個反應區 域，以及被配置為每一個都對應于反應區域中的對應的一個而設置 的多個加熱部。每個加熱部都包括熱源、用于選擇加熱部的掃描線 和將用于加熱的加熱量信息傳輸至熱源的數據線。每個加熱部還包 括：寫入器，獲取從數據線傳輸的加熱量信息；保持器，在掃描線 轉為未被選擇的狀態之后，還存儲加熱量信息；以及發熱控制器， 基于加熱量信息來控制熱源的發熱。

通過相對于反應裝置的每個反應區域設置加熱部，可以單獨地 執行加熱控制。僅在選擇掃描線時不執行加熱，但是可以在寫入加 熱量信息之后并且在寫入下一個加熱量信息之前，保持關于希望發 熱的各個加熱部(加熱單元)的加熱量信息。因此，執行加熱的時 間并不局限于掃描線的選擇時期(短時間)。因而，可時限容易而 穩定的加熱操作。

在反應裝置中，從數據線傳輸的加熱量信息可以是信號電流， 并且加熱部可包括將信號電流轉換為電壓電平的轉換器。此外，保 持器可以保持加熱量信息作為電壓電平，并且發熱控制器可將所保 持的電壓電平轉換為電流電平從而控制發熱。

通過將加熱量信息的形式從信號電流轉換為電壓電平，信號電 流可作為電壓電平暫時存儲在保持器中。通過將電壓電平轉換為電 流電平，可以執行高精度的加熱控制。

在反應裝置中，轉換器可包括柵極和漏極彼此電連接的第一場 效應晶體管。保持器可包括：電容器，保持在第一場效應晶體管的 柵極和源極之間的電壓，該電壓是由于信號電流流過第一場效應晶 體管而產生的。發熱控制器可包括：第二場效應晶體管，取決于在 第一場效應晶體管的柵極和源極之間的電壓的電流流過該第二場 效應晶體管。