CN102465093A - 反应处理装置与反应处理方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种反应处理装置与反应处理方法，该反应处理装置包括温度控制部，该温度控制部包括：第一温度控制部，布置在反应区域组的外周边缘部位处；以及平面型第二温度控制部。其中，该第一温度控制部和该第二温度控制部彼此相对地布置，反应区域组位于其间。

Description

反应处理装置与反应处理方法

技术领域

本发明涉及一种反应处理装置和反应处理方法。更具体地，本发明涉及一种能够进行高精度温度控制的反应处理装置和反应处理方法。

背景技术

在反应必须基于温度条件进行控制的情况下，期望以更高精度的方式控制温度条件，而无论反应物是液体、固体或是气体。例如，这种期望也存在于诸如基因分析的技术领域。

作为一个例子，在各种生物科技领域，应用了诸如用于进行基因扩增的聚合酶链反应(PCR)方法的扩增特定核酸的技术，从而将其利用为核酸检测方法。

作为核酸检测方法，已知使用了标有荧光物质的杂交探针的方法。作为核酸检测方法的变形，例如已知核酸测定方法(实时PCR方法)和用于诸如单核苷酸多态性(SNP：Single Nucleotide Polymorphism)的变异的检测方法(熔解曲线分析)。如果SNP分析能够快速且容易地进行，那么将可以执行例如定制的医疗护理，在这种护理中，最佳的疗法、药物治疗等等在病人的床边诊断，这成为有前景的定点照护(POC：Point Of Care)。鉴于这种情况，存在以更快速且容易的方式在核酸扩增反应之后检查核酸扩增的方法的需要。

此外，作为检测方法，还已知通过测量已被用于核酸扩增反应的反应混合物的混浊度来检查扩增的方法以及基于使用具有特定地与扩增的目标核酸相结合的探针的微阵列的方法。

同时，反应检测的主流通常是通过具有大型热块同时使用例如带有预备试剂的96井多重分析(multiassay)板的系统来进行的反应检测(参见日本专利特开第2006-162625号)。然而，这个系统的缺点在于，热容量很大，因为采用了均匀加热，因此在热产生部消耗了大量的电力，并且相应地花费了很长的冷却时间。出于这些原因，该系统在实践中远远达不到便携式系统的要求。

此外，存在许多通过使用微芯片进行的热反应的先例，这些先例的例子包括加热线被缠绕在毛细管周围的系统以及四根加热棒被放置为与微芯片的四个角相接触的系统。

例如，已知芯片简单地夹在上下两块平板之间的系统，例如日本专利特开第2009-300299号中所述的装置。此外，还已知容易获得对加热器结构的想法的系统，在该系统中，使加热器沿着对应于通道或反应位点的形状来接触，例如日本专利特开第2008-253227号中所述的反应装置。

发明内容

然而，上述反应处理装置在过去是不能令人满意的，因为温度分布差别很大，这取决于反应位点周围的结构的设计。此外，每当反应位点的形状改变时，需要制造并设置与如此改变的形状相匹配的一个或多个加热器。这使得必须每次为这种变化进行与电力和控制相关的协调。这是非常令人烦恼的。

换言之，从形成均匀的温度分布角度来讲，上述的过去的所有构造都是不能令人满意的，使得这些构造很难保证反应位点的稳定性。

此外，在反应位点井的数量增加的情况下，必须基于每种芯片设计来加工一个或多个加热器并且必须为每次芯片变化设计温度分布。这意味着差的通用性。

因此，存在对能够容易地且以高精度的方式进行温度控制的反应处理装置和反应处理方法的需要。

根据本发明的实施方式，提供了包括温度控制部的反应处理装置，该温度控制部控制反应区域组的外周边缘部位的温度。

优选地，该温度控制部是布置在反应区域组的外周边缘部位处的第一温度控制部。

反应处理装置包括反应温度控制部，该反应温度控制部包括该第一温度控制部和平面型第二温度控制部，并且第一温度控制部和第二温度控制部彼此相对地布置，反应区域组位于其间。

优选地，第一温度控制部的形状为矩形框状。

优选地，反应区域组布置在基片中，并且第一温度控制部和第二温度控制部与基片接触。

优选地，第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位的各边设置有一个或多个切口。

优选地，一个或多个切口设置在外周部位的角落中和/或内周部位的边的中心部位中。

此外，优选地，温度控制部的形状是平板状，且在对应于反应区域组中的每个反应区域的部位处具有透光开口部(在下文中，该温度控制部也将称为“具有开口部的温度控制部”)。

优选地，反应区域组布置在基片中，并且具有开口部的温度控制部与基片接触。

优选地，具有开口部的温度控制部设置在基片和热隔离部之间，该热隔离部阻止热量从温度控制部释放。

优选地，具有开口部的温度控制部具有形成在遮光体中的开口部，并且反应处理装置进一步包括：照射部，该照射部被构造为用光照射反应区域；以及检测部，该检测部被构造为检测来自反应区域的光。

优选地，反应处理装置包括两个上述具有开口部的温度控制部，并且这两个温度控制部彼此相对地布置，反应区域组位于其间。

根据本发明另一实施方式，提供了一种反应处理方法，其中，通过温度控制部控制反应区域组的外周边缘部位的温度，从而反应区域组的温度受到控制，该温度控制部至少布置在外周边缘部位处。

优选地，温度控制部是布置在反应区域组的外周边缘部位处的第一温度控制部。

第一温度控制部和平面型第二温度控制部彼此相对地布置，反应区域组位于其间，并且第一温度控制部和平面型第二温度控制部彼此配合从而控制反应区域组的温度。

优选地，一个或多个切口设置在第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位中，以抑制局部加热。

此外，同样优选地，利用在对应于反应区域组中的每个反应区域的部位处具有透光开口部的平板状温度控制部，通过在控制外周边缘部位的温度的同时抑制反应区域组中的局部加热来控制反应区域组的温度。

根据本发明的实施方式，提供了能够容易地且高度精确地进行温度控制的反应处理装置和反应处理方法。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的反应处理装置的概念图；

图2是示出反应处理装置的主要部位的分解透视图；

图3A至图3D是根据本发明的实施方式的第一温度控制部的框体部分和该框体部分的变形例的顶视图；

图4示出了(分别设置成只带有下表面加热器、下表面加热器和上部加热器A、下表面加热器和上部加热器B、下表面加热器和上部加热器C、以及下表面加热器和上部加热器D的)反应处理装置和在反应处理装置的操作期间的温度分布的示意图；

图5示出了根据本发明的实施方式的(设置有上部加热器B的)反应处理装置、它的(分别设置有上部加热器C和D的)变形例、以及根据现有技术(设置有上部加热器A的)反应处理装置；

图6是根据本发明的实施方式的反应处理装置的工作示例的示意图；

图7是根据本发明的实施方式的反应处理装置的概念图；

图8A是根据本发明的实施方式的温度控制部的顶视图，图8B是截面图；

图9是示出了在使用了根据本发明的实施方式的温度控制部的情况下来自光源的光线的传播的概念图；以及

图10示出了(分别设置成只带有上加热器B、只带有上加热器E、以及只带有上加热器F的)反应处理装置和在反应处理装置操作期间的温度分布的概念图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行详细地描述。顺便提及，下述实施方式仅仅是本发明的实施方式的代表性示例，并且本发明不应仅根据实施方式理解。

1.第一实施方式的反应处理装置

反应位点组

(1.1a)基片

(2)反应温度控制部

(1.2a)第一温度控制部

(1.2b)第二温度控制部

(3)照射部

(4)检测部

2.核酸扩增反应装置

(1)核酸扩增反应

(2)核酸扩增检测方法(产物)

3.第一实施方式的反应处理装置的操作

4.利用第一实施方式的反应处理装置的核酸扩增反应装置的操作

(1)变形例

(4.1a)RT-LAMP装置的操作

(4.1b)RT-PCR装置的操作

5.第二实施方式的反应处理装置

(1)温度控制部

6.第二实施方式的反应处理装置的操作

7.利用第二实施方式的反应处理装置的核酸扩增反应装置的操作

<1.第一实施方式的反应处理装置>

图1是根据本发明的实施方式的反应处理装置1的概念图。此外，图2是反应处理装置1的主要部位的分解透视图。图3A至图3D是反应处理装置1中的第一温度控制部4的框体部分和该框体部分的变形例的顶视图。

顺便提及，在下述附图中，为便于描述，装置的构造等是以简化的形式示出的。

如图1所示，根据本发明的实施方式的反应处理装置1至少具有温度控制部4，温度控制部4控制一组反应区域(下文也称为“反应区域组”)2A的外周边缘部位的温度。温度控制部4是布置在反应区域组2A的外周边缘部位处的第一温度控制部4，并且反应处理装置1具有包括第一温度控制部4和平面型第二温度控制部5的反应温度控制部。第一温度控制部4和第二温度控制部5彼此相对地布置，反应区域组2A在它们之间。顺便提及，反应区域组2A(基片3)能够被安装和拆卸。

此外，根据本发明的实施方式的反应处理装置1也能够用作光学检测装置或核酸扩增反应装置。例如，如图1中所示，期望反应处理装置1进一步包括照射部8、激发光滤光器6、荧光滤光器7以及检测部9。作为具体的例子，可例举这样的构造：在该构造中，至少设置有用光照射反应区域2的照射部8以及用于检测从反应区域2产生的光的检测部9。

此外，虽然未示出，也可以采用这样的构造：在该构造中，从反应区域2产生的光(散射光、荧光等)朝布置在例如照射部8的一侧上的检测部反射，使得检测部能够检测到光。

此外，虽然未示出，可以适当地布置针孔、各种滤光器、聚光透镜以及支撑基座，从而支撑用于控制光量、光成分等的部。此外，优选地，设置控制单元(未示出)用于控制这些组件的各种操作(例如，光控制、温度控制、核酸扩增反应、检测控制、检测到的光量的计算、监视等)。

现在，下面将对根据本发明的实施方式的反应处理装置(核酸扩增反应装置)1的构造做出详细描述。

(1)反应区域组

能够被安装和拆卸的反应区域组(区域)2A，是布置有一个或多个用作各种反应的反应位点的反应区域2的部(区域)。

反应位点2的形状不受特定限制，并且其实例包括圆柱形和四角锥形。

优选地，多个反应区域2被布置在反应区域组2A中。反应区域的数量不受特定限制，并且反应区域的数量的例子包括6(2乘3等)、25(5乘5等)、24(4乘6等)、96(8乘12等)以及384(16乘24)。根据本发明的实施方式，确保了即使当同时发生许多反应，反应区域组中的全部区域内的温度分布变化极小。换言之，能够基本上均匀地加热整个反应区域组。具体地，能够实现以均匀的方式进行反应，因而提高了检测精度和工作效率，这自然是有利的。

顺便提及，可将待检测的目标物质和检测反应所必需的物质适当地布置在反应区域2内。这类物质的例子包括源自于生物体的检测目标、合成低聚体(寡核苷酸、核酸状合成物质)、通过荧光染料等的改性获得的合成低聚体、酶、缓冲溶液、盐类、诸如蜡的固定剂、抗原、抗体、诸如水的溶液等。而且，将在PCR方法、恒温扩增方法等中使用的dNTP、染料和其它物质也可以适当地布置在反应区域2内。

(1.1a)基片(微芯片)

优选地，一个或多个反应区域2被形成为可安装且可拆卸的诸如微芯片的反应容器(例如，基片)中的反应区域组2A。优选地，如图1和图2中所示，反应区域组2A形成在基片3中的与基片3的侧表面的外周部位隔开的位置处。而且，反应区域组2A优选地形成为靠近基片3的相对侧表面之间的中心。

这里，基片的光轴上的平面(表面)将被称为光轴表面，并且光轴表面的周围的四边形将被称为侧表面。

顺便提及，反应区域组2A在基片3中形成的高度位置不受特定限制。

设置有反应区域组2A(反应区域2)的反应微芯片(基片3)可通过使用一个或多个基片形成。

用于在基片3中形成一个或多个反应区域2的方法不受特定限制。形成方法的优选例子包括玻璃制造的基片层的湿蚀刻或干蚀刻、以及塑料制造的基片层的纳料印刷、注塑成型或切割。

例如，反应区域组2A(反应区域2)可以通过这样的方法形成：在该方法中，期望形状的一个或多个反应区域2通过抛光和切割、模塑(浇铸)等形成在一基片上，并且另一基片放置在这个基片的顶部。

此外，基片3的材料不受特定限制。优选地，根据检测方法、易于加工、耐久性等来适当地选择材料。材料可以根据期望的检测方法从透光性材料中适当地选择。材料的例子包括玻璃和各种塑料(聚丙烯、聚碳酸脂、环烯聚合物、聚二甲基硅氧烷等)。

因此，如此形成的反应区域组2A的反应区域2可以采用待检测的目标物质的反应所必需的试剂来填充。

(2)反应温度控制部

反应温度控制部包括布置在反应区域组2A的外周边缘部位处的温度控制部4(下文也称为“第一温度控制部4”)和平面型温度控制部5(下文也称为“第二温度控制部5”)。这里，采用了这样的构造：在该构造中，这些温度控制部相互相对布置，(具有用作反应的反应位点的反应区域2的)反应区域组2A在它们之间。只要使这些温度控制部相互相对布置，反应区域组2A在它们之间就足够了。例如，当其中一个温度控制部位于反应区域组的上侧上时，只要使另一温度控制部位于反应区域组的下侧上就足够了。关于反应区域组，这同样也适用于左侧和右侧。从工作效率的角度来说，期望这样的结构：在该结构中，温度控制部与根据本发明的实施方式的反应处理装置的外壳热绝缘。

而且，优选地采用这样的构造：以夹在第一温度控制部4和第二温度控制部5之间的方式设置基片3，基片3中具有反应区域组2A。此外，第一温度控制部4和第二温度控制部5被布置成接触基片3是更理想的。

在此情况下，优选至少第一温度控制部中的温度控制由反应温度控制部的温度控制机构(未示出)进行。而且，更优选第一温度控制部4和平面型第二温度控制部5的温度控制由温度控制机构进行。在这种情况下，优选设置温度传感器(例如，热偶传感器)。

例如，可例举下列手段(a)和(b)。

(a)在设定温度下加热第二温度控制部5。这种用于补偿由第一温度控制部4所释放的(耗散的)热量的加热，从而调节设定温度与反应温度之间的偏差。

(b)在设定温度下加热第一温度控制部4。在第二温度控制部5进行加热的同时，设定温度与反应温度之间的偏差被调节。

而且，在温度控制单元中可以采用诸如PID控制的反馈控制，从而能够达到更高的温度控制精度。

作为前述情况的结果，能够以均匀的方式加热和冷却基片中的整个反应区域组(反应区域)。换言之，能够使遍及反应区域组的温度分布变得均匀，因而也能够保证反应区域中反应的稳定性。具体地，整个反应区域组的温度控制能够容易地进行，能够减少从反应区域到反应区域的热量散射，并且能够以高精度的方式进行温度控制。此外，即使当许多样品同时经受反应处理时，反应处理仍能够在基本上相同的反应条件下进行，而不依赖于反应区域的布置方法。因此，也提高了反应检测精度和工作效率。而且，不必要特地考虑反应区域的布置方法，从而也提高了基片中的反应区域组的设计自由度。

顺便提及，也能够采用这种加热器结构：在该结构中，在对应于反应区域的部位中钻孔。在这种加热器结构中，由于温度分布可能根据孔的周围的结构的设计而改变，所以在设计中应当多加小心。此外，温度控制部被设置成对应于每个反应区域的这种构造，导致当反应区域的数量增加时，在每次反应区域组的设计时，需要加工加热器以符合反应区域组的设计，并且每次还必须对温度分布进行设计。鉴于此点，第一实施方式中的反应温度控制部的构造能够被认为具有非常优良的操作性和效果。

(1.2a)第一温度控制部

第一温度控制部4布置在反应区域组2A的外周边缘部位处。这种布置使得可以主要加热或冷却反应区域组2A的外周边缘部位。而且，与(稍后描述的)平面型温度控制部5共同使用，能够减少反应区域组中的反应区域中的反应温度的散射，并且能够精确地进行温度控制。

第一温度控制部4的形状优选地为框状。而且，框体部分的形状优选为具有内周部位41和外周部位42的形状，诸如矩形框状形状或相框状形状(参见图2和图3)。而且，框体形状优选为具有靠近中心区域的非加热部位(反应区域组2A)的形状。这使得可以防止因如下结构造成的局部加热的发生：反应区域组的中心区域中热释放路径的数量小于反应区域组的外围区域的热释放路径的数量。而且，优选第一温度控制部4在靠近其中心处是挖空的结构，由于这样可以容易地防止中心区域中的异常局部加热(中心区域中的异常加热)，这种中心区域中的异常加热在单独使用了平面加热器或采用平面加热器与平面加热器彼此组合(见图4)的情况下会发生。

顺便提及，框体部分在宽度和深度上优选地被设定为基本上等于基片3。

此外，如图3中所示，第一温度控制部4在其框体部分的内周部位41和/或外周部位42中设置有一个或多个切口43。切口的形状不受特定限制，只要它是通过或犹如通过切除框体部分的一部分而获得的形状。切口的形状的例子包括多边形(长方形、正方形、六边形等)和半椭圆形(半圆形等)。

一个或多个切口43中的每一个都优选地设置在因第一温度控制部4的热量集中而导致可能会发生局部加热的地方。这确保了整个反应区域组2A能够基本上均匀地以更高精度的方式受到温度控制(参见图4)。在此情况下，从降低成本和提高工作效率的角度来讲，优选地根据基片3的形状设置一个或多个切口43。此外，优选设置多个切口43从而使它们相互相对地布置。

此外，一个或多个切口43优选地设置在框体部分的内周部位41的每条边的中心部位中。而且，一个或多个切口43优选设置在外周部位42的角落中。这些切口43的布置可以是适当组合的。

例如，可例举这样的框形第一温度控制部4a：其中，两个切口43分别设置在内周部位41的相对边的中心部位中。此外，可例举这样的框形第一温度控制部4b：其中，四个切口43分别设置在外周部位42的四个角落中。此外，可例举这样的框形第一温度控制部4c：其中，四个切口43分别设置在内周部位41的两对相对的边的中心部位中，并且四个切口43分别设置在外周部位42的四个角落中。顺便提及，这些例子不是限制性的。

第一温度控制部4优选布置成接触基片3的表面(优选地，反应区域组2A的外周边缘部位)。在此情况下，可以在这两个构件之间插入高导热构件。这确保精确的温度控制。顺便提及，在这种情况下基片的表面的例子包括光轴表面、上表面、下表面、左表面以及右表面。

此外，第一温度控制部4的温度控制机构不受特定限制。所述机构的例子包括加热器(诸如陶瓷加热器、加热线、珀尔帖(Peltier)元件等)以及透明导电膜(诸如透光型ITO加热器)。此外，由于本发明中的温度控制部4采用了框状形状，所以反应区域组2A的中心区域中的热释放效率高，即使是缺少冷却机构的温度控制机构(诸如陶瓷加热器或加热线加热器)也可以顺利地使用。

而且，本发明中的反应处理装置是光学检测装置(核酸扩增反应装置等)，温度控制部4布置在反应区域组的外周边缘部位处的这种构造确保了温度控制机构可以通过使用遮光性构件，换言之，低透射率构件或不透光性构件来安装。因此，从降低成本和便于测量的角度来讲，温度控制部是框形的这种构造有有利的。

(1.2b)第二温度控制部

第二温度控制部5以平面形式布置。利用这个形成为具有平面形状的温度控制部(平板部)，可以主要加热或冷却反应区域组2A的邻近部位。而且，与上述第一温度控制部4共同使用，能够减少反应区域组中的反应区域中的反应温度的散射，并且能够以高精度的方式进行温度控制。

只要使第二温度控制部5的形状为平面且能够控制反应区域组2A中的反应温度就足够了；因此，例如，也能够采用除平面形状之外的薄膜形状、平板状形状等(参见图1和2)。在此情况下，温度控制的区域优选设置成主要为整个反应区域组2A。虽然温度控制部5可以以区域的方式具有多个用于温度控制的温度控制机构，但是从降低成本和易于温度控制的角度来讲，温度控制部5优选仅具有单个温度控制机构。即使采用这样的单个温度控制机构，它与上述第一温度控制部4的组合也确保了能够精确地控制反应区域组中的反应温度。

第二温度控制部5优选地布置成接触基片3的表面(优选地，至少反应区域组2A的区域)。在此情况下，可以在两个构件之间插入高导热构件。这使得精确的温度控制成为可能。顺便提及，在这种情况下基片的表面的例子包括光轴表面、上表面、下表面、左表面以及右表面。

顺便提及，优选这样的构造：第一温度控制部4布置在反应区域组2A的外周边缘部位且与基片3形成表面接触并且第二温度控制部5的平面构造(平面部位)与基片形成表面接触，因为这样的构造确保温度控制能够容易地且以高精度的方式进行。采用这样的构造，能够减少元件部分的数量，并且能够很容易地在周围铺设电线。通过充分利用这些优点，可以以紧凑的形式设计反应部。由于能够减小热产生部的大小，所以能够减少总的热容量，并且能够实现电力的大量节约。

平面型第二温度控制部5的温度控制机构的例子包括已经在上文描述的与第一温度控制部4相关的温度控制机构。此外，优选使用高光透射率构件，例如透明导电膜。另一方面，如果采用了用于反射从反应区域2产生的光的机构，那么即使当使用了高度遮光性构件例如陶瓷加热器或加热线加热器时，也能够实现理想的测量。

(3)照射部

只要使照射部8具有光源(未示出)且照射部8构造成使反应区域2受到从光源发出的光L的照射就足够了。具体地，照射部8能够采用从光源发出的光L来照射反应区域2(基片3)的上表面、下表面等，用于检测伴随核酸扩增反应的进程所产生的核酸扩增(产物)。例如，光源可以布置在反应区域2的上侧或下侧，或可以布置用于将从光源发出的光L引导至反应区域2的导光构件(未示出)。

在这些选择中，优选照射部8设置有将从光源产生的光引导至反应区域2的导光构件。导光构件设置有光入射端部，并且从一个或多个光源发出的光入射到光入射端部上。将入射光引导至每个反应区域的构件(例如，棱镜、反射镜、凹凸图案等)设置在导光构件内。

利用所布置的导光构件，能够减少光源的数量，并且能够用光均匀地照射基片3上的一个或多个反应区域2。因此，在混浊度检测中检测灵敏度和检测精度是理想的。而且，由于能够减少光源的数量，所以能够减少整个反应处理装置的大小，尤其是厚度，并且能够实现电力消耗的减少。

光源不受特定限制，但是优选能够发出期望的能够令人满意地检测目标核酸扩增产物的光的光源。光源的例子包括激光光源、白色或单色光发光二极管(LED)、水银蒸汽灯以及钨灯。此外，LED是有利的，因为通过使用各种滤光器也能获得期望的光成分。

顺便提及，激光光源不受激光种类的特定限制。只要激光光源为发射氩离子(Ar)激光、氦氖(He-Ne)激光、染料激光、氪(Kr)激光等就足够了。这些激光光源可以单独地使用或以它们的两种或更多种的任意组合的方式使用。

顺便提及，如图1中所示，来自照射部8的光L到达反应区域2，通过伴随反应区域2中的反应的进程所产生的核酸扩增产物而转变成光L3。然后，从核酸扩增产物产生的光L3(前、后或侧向散射光的量、透射光的量、荧光的量等)在受到检测部9(光检测器)的检测之前适当地通过光阑、聚光透镜、荧光滤光器等透射。

(4)检测部

检测部9可以是任何能够检测从反应区域2的另一端(具体地，底部表面)发出的光的量的任何检测部。检测部9至少设置有光检测器。

光检测器不受特定限定。光检测器的例子包括诸如光电二极管(PD)陈列、CCD图像传感器、CMOS图像传感器等的面成像元件、小型传感器、行扫描传感器、以及光电倍增管(PMT)，这些光检测器可以以适当的组合的形式使用。通过光检测器检测到核酸扩增产物等。

顺便提及，在本发明中的核酸扩增反应装置中，激发光滤光器6和荧光滤光器7可以被适当地布置、增设或移除。激发光滤光器使得可以根据核酸扩增反应的检测方法获得期望的特定波长的光成分，或除去不必要的光成分。此外，荧光滤光器使得可以获得检测所必需的光成分(散射光、透射光或荧光)。因此，提高了检测灵敏度和检测精度。

<2.核酸扩增反应装置>

由于在同一类型的微芯片的情况下，温度部不依赖于井的数量、微井的数量或布置方式而改变，所以本发明中的反应处理装置1在设计上具有高自由度。此外，尽管热容量很小，但微芯片能够维持均匀的温度。具体地，在微井平行布置的微芯片中，能够均匀地加热被设计为用于对反应位点中的反应状态进行光学检测的微芯片。本发明中的反应处理装置1从而具有小的反应差异；因此，使用反应处理装置1作为被期望具有高检测精度的核酸扩增反应装置是有利的。

现在，下面将对核酸扩增反应进行描述。

(1)核酸扩增反应

在本发明的描述中，术语“核酸扩增反应”不仅包括使用了温度周期的通常的聚合酶链反应(PCR)方法，而且包括各种不涉及温度周期的恒温扩增方法。恒温扩增方法的例子包括环介导恒温扩增(LAMP：Loop-Mediated Isothermal Amplification)法、智能扩增处理(SMAP：SmartAmplification Process)法、基于核酸序列的扩增(NASBA：Nucleic AcidSequence-Based Amplification)法、恒温嵌合引物激发核酸扩增(ICAN：Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids)法(注册商标)、转录反转录协同(TRC：transcription-reverse transcriptionconcerted)法、链置换扩增(SDA：strand displacement amplification)法、转录介导扩增(TMA：transcription-mediated amplification)法以及滚环扩增(RCA：rolling circle amplification)法。

除上述之外，术语“核酸扩增反应”广泛地包括针对核酸的扩增的变温或恒温核酸扩增反应。此外，这些核酸扩增反应包括涉及扩增的核酸链的测定的反应，诸如实时PCR(RT-PCR)方法和RT-LAMP方法。

此外，术语“试剂”是指在上述核酸扩增反应中获得扩增的核酸链所必需的试剂。试剂的具体例子包括设置成互补于目标核酸链、核酸单体(dNTP)、酶以及缓冲溶液的碱基序列的寡核苷酸引物。

在PCR方法中，“热变性(约95℃)→引物退火(约55℃至60℃)→伸长反应(约72℃)”的扩增周期是连续进行的。

此外，LAMP方法是这样的方法：在该方法中，通过利用DNA的循环形成在固定的温度下获得dsDNA作为来自DNA或RNA的扩增产物。在一例子中，添加了下文陈述的组分(i)、(ii)、和(iii)，培养在这样的温度下进行：该温度使得内引物能够在模板核酸上形成对于互补序列稳定的碱基对键，并且使得链上取代型聚合酶能够保持酶活性，产生期望的反应进程。在此情况下培养温度优选为50℃至70℃，并且时间优选为约1分钟到10小时。

组分(i)：两种内引物、或加两种外引物、或加两种环状引物；

组件(ii)：链上取代型聚合酶；

组分(III)：基质核甘酸。

(2)核酸扩增(产物)的检测方法

核酸扩增的检测方法的例子包括使用了混浊物质、荧光物质、化学发光物质等的方法。

此外，使用混浊物质的方法的例子包括使用焦磷酸(其作为核酸扩增反应的产物而产生)和能够与其结合的金属离子所生成的沉淀物质的方法。金属离子是单价或二价金属离子，这种金属离子一旦与焦磷酸结合，就会形成不能溶于水或难溶于水的盐，从而成为混浊物质。

金属离子的具体例子包括碱金属离子、碱土金属离子和二价过渡金属离子。在这些金属离子中，优选选自诸如镁(II)、钙(II)和钡(II)离子的碱土金属离子，以及诸如锌(II)、铅(II)、锰(II)、镍(II)和铁(II)离子的二价过渡金属离子等的一种或至少两种。更优选镁(II)、锰(II)、镍(II)和铁(II)离子。

待添加的金属离子的浓度优选0.01mM至100mM。检测波长优选300nm至800nm。

此外，使用了荧光物质或化学发光物质的方法包括使用荧光染料(衍生物)特地插入(夹入)双股核酸中产生荧光的插入方法，以及使用通过将荧光染料与针对待扩增的核酸序列的寡核苷酸相结合而制备的探针的标记探针法。

标记探针法的例子包括杂交(Hyb)探针法和水解(TaqMan)探针法。

Hyb探针法是使用由标有供体染料的探针和标有受体染料的探针组成的两种探针的方法，这样的设计使得两种探针彼此接近。当两种探针与目标核酸杂交时，由供体染料激发的受体染料产生荧光。

另一方面，TaqMan探针法是使用标记成报告基团染料和淬灭剂染料彼此接近的探针的方法。在核酸伸长时，探针水解，淬灭剂染料和报告基团染料在探针上彼此分离，报告基团染料当被激发时产生荧光。

在使用荧光物质的方法中使用的荧光染料(衍生物)的例子包括SYBR(注册商标)绿I、SYBR(注册商标)绿II、SYBR(注册商标)金、恶唑黄(YO)、噻唑橙(TO)、Pico(注册商标)绿(PG)、以及溴化乙锭。

在使用化学发光物质的方法中使用的有机化合物的例子鲁米那、洛芬碱、光泽精以及草酸脂。

<3.第一实施方式的反应处理装置1的操作>

现在，下面将对上述反应处理装置1的操作进行描述。

将对这样的构造进行描述：在该构造中，通过布置用作各种反应的反应位点的反应区域2而形成的反应区域组2A以夹入的方式插在第一温度控制部4和第二温度控制部5之间。反应区域组2A的外周边缘部位处的基片温度受到第一温度控制部4的控制，并且基片3(至少反应区域组2A)的基片温度受到第二温度控制部5的控制。通过这种配合，反应区域组2A中的反应区域2中的反应温度受到控制。从而，在根据需要加热或冷却基片3期间，反应区域2中的反应受到诸如反馈控制的控制的控制。

因此，利用布置在反应区域组的外周边缘部位处的一个温度控制部，在反应区域组的中心部分中允许容易的热释放，因而在这个部分中能够阻止集中加热的发生。而且，通过这个温度控制部与第二温度控制部5的配合，也可以在整个反应区域组中形成均匀的温度分布。

这确保了温度控制能够容易地且以高精度的方式实现，从而能够在反应区域中稳定地提供反应产物。而且，如上所述，以紧凑的形式设计反应部成为可能。此外，由于能够减小热产生部的大小，所以能够减少总的热容量，并且能够实现电力的大量节约。

而且，优选地，一个或多个切口43设置在第一温度控制部4的框体部分的外周部位42和/或内周部位41中，从而更确实地阻止了局部加热。利用设置在易于因热量集中而发生局部加热的部位的切口，能够更精确地且更容易地进行温度控制。

顺便提及，在反应区域2中的反应是核酸扩增反应的情况下，根据上述核酸扩增反应进行温度控制就足够了。

<4.利用反应处理装置1的核酸扩增反应装置的操作>

现在，下面将对上述核酸扩增反应装置的操作进行描述。

顺便提及，核酸扩增反应中的温度控制是如上所述的温度控制，因此，在这里省略了关于温度控制的描述。此外，在进行温度控制的同时，对核酸扩增的检测可以以实时方式进行。

光L1从光源8发出，并且通过激发光滤光器6转变成光L2。光L2照射到用作核酸扩增反应的反应位点的反应区域2的一端(上表面)，从而入射在井上。在此情况下，因核酸扩增产物而产生的光L3(荧光、散射光、透射光等)从反应区域2产生，并且从反应区域2的另一端(底部表面)出射。光L3通过荧光滤光器7转变成期望的光成分L4(例如，特定的荧光成分、散射光成分或透射光成分等)。光L4被供给至检测部9(光检测器)，该检测部9检测出射的光量，从而能够测量伴随扩增反应的进程所产生核酸扩增产物。

顺便提及，在混浊度检测的情况下，可以适当地省略激发光滤光器6和荧光滤光器7。

(1)变形例

根据本发明的实施方式的上述核酸扩增反应装置能够用作LAMP装置或PCR装置，并且能够用于通过荧光物质检测或混浊物质检测来测定核酸。尽管以下将示出混浊物质检测，但荧光物质检测也能够根据如上所述的荧光检测方法进行。

(4.1a)RT-LAMP装置的操作

现在，下面将描述在RT-LAMP装置的使用中根据步骤S11的顺序的核酸检测方法。

在温度控制步骤(步骤S11)中，进行设置使得在反应区域2中建立固定的温度(60℃至65℃)，从而核酸在每个反应区域2中逐渐扩增。顺便提及，在该LAMP方法中，从单股到双股的热变性是不必要的，并且引物的退火和核酸的伸长在恒温条件下被重复。

作为核酸扩增反应的结果，产生了焦磷酸，金属离子与焦磷酸相结合形成不溶的或难溶的盐，这种盐变成混浊物质(测量波长：300nm至800nm)。一旦采用入射光(光L)照射混浊物质，就会产生散射光。散射光的量由检测部9以实时方式测量，并且对测量进行量化。此外，对透射光量的量化也是可能的。

(4.1b)RT-PCR装置的操作

现在，下面将描述在RT-PCR装置的使用中根据步骤Sp1(热变性)、步骤Sp2(引物的退火)和步骤Sp3(DNA的伸长)的核酸检测方法。

在热变性步骤(步骤Sp1)中，反应区域2中的温度由温度控制部控制至95℃，因而双股DNA变性成单股DNA。

在随后的退火步骤(步骤Sp2)中，反应区域2中的温度被设定为55℃，因而引物与互补于单股DNA的碱基序列相结合。

在接下来的DNA伸长步骤(步骤Sp3)中，反应区域2中的温度被控制到72℃，因而使得聚合酶反应继续进行，引物作为DNA合成的起点，从而达到伸长cDNA的目的。

随着这样的步骤Sp1至Sp3的温度周期的重复，每个反应区域2中的DNA逐渐扩增。作为核酸扩增反应的结果，产生了焦磷酸，然后以上述方式检测到混浊物质，并且对核酸的量进行量化。

<5.第二实施方式的反应处理装置>

图7是根据本发明的第二实施方式的反应处理装置1a的概念图。图8A是根据第二实施方式的温度控制部4d的顶视图，而图8B是沿着图8A的线A-A的截面视图。图9是示出了在使用了根据第二实施方式的温度控制部4d的情况下来自光源的光线传播的概念图。

如图7中所示，第二实施方式的反应处理装置1a至少包括控制反应区域组2A的外周边缘部位的温度的温度控制部(4d或4e)。

而且，根据本发明的第二实施方式的反应处理装置1a也能够用作光学检测装置或核酸扩增反应装置。例如，如图7中所示，期望反应处理装置1a进一步包括照射部8(光源81)、激发光滤光器14、检测滤光器15和16、光阑17、以及检测部9。作为具体的例子，可例举这样的构造：在该构造中，至少设置有用光照射反应区域2的照射部8(光源81)以及用于检测从反应区域2产生的光的检测部9。顺便提及，照射部8(光源81)被设置在支撑物13上。

此外，虽然附图上并未示出，但是可以采用这样的构造：其中，例如，检测部9被设置在照射部8(光源81)的一侧，并且从反应区域2产生的光(散射光或荧光等)被朝向检测部9反射，使得检测部9能够检测到光。

此外，优选设置控制部(未示出)以用于控制各种操作(例如，光控制、温度控制、核酸扩增反应、检测控制、检测到的光量的计算、监视等)。

现在，下面将对本发明的第二实施方式中的反应处理装置(核酸扩增反应装置)1a中的温度控制部4d做出详细描述。顺便提及，反应区域组2A(反应区域2)、基片3、照射部8(光源81)、检测部9与上文第一实施方式中所述的相同，因此将省略关于它们的描述。

(1)温度控制部

温度控制部4d具有平板状形状，其大小设置成与反应区域组2A的外周边缘部位重叠。此外，在平板状形状的平面中，温度控制部4d在对应于反应区域组2A中的反应区域2的位置处设置有透光开口部44d。这种构造使得可以主要加热或冷却外周边缘部位并且也加热或冷却开口部44d的邻近部位。而且，开口部44d作为热释放路径，因而能够阻止反应区域组2A中的区域中的局部加热。

此外，具有开口部44d的温度控制部4d优选布置成接触基片3。这种构造使得有效地加热或冷却布置在基片3中的反应区域组2A成为可能。从有效地温度控制的角度来看，优选设置两个这样的具有开口部的温度控制部，并且温度控制部4d和温度控制部4e彼此相对地布置，反应区域组2A(基片3)位于其间(见图7)。

顺便提及，作为具有开口部44d的温度控制部4d的温度控制机构，能够使用相同于或类似于上文第一实施方式中所述的温度控制机构。在图8中，示出了作为示例的通过将加热线绕在金属板的周围获得的温度控制部4d。金属板的金属的例子包括铝、不锈钢、铜以及镍(Ni)。金属板优选形成为带有凹槽或突出部分，使得能够容易地将加热线45缠绕在金属板的周围。

开口部44d的形状不受特定限制，并且优选为对应于每个反应区域2的形状的形状。形状不限于圆形而可以是正方形或多边形，只要它对应于每个反应区域2的形状即可。开口部44d的形状的表面优选地设置成基本上平行于反应区域2。

开口部44d的三维形状的例子包括圆柱形、棱柱形以及多面体形。例如，可以采用其中带有锥形的形状。

从成本角度来讲，优选开口部44d具有一个或多个贯穿遮光体的部分(孔等)，所述部分在对应于每个反应区域2的区域中形成。

具有开口部44d的温度控制部4d能够通过提供带有一个或多个开口部的上述金属板来生产，所述一个或多个开口部具有例如通过诸如压印、切割和照相蚀刻的技术形成的预定的图案。

具有开口部44d的温度控制部4d优选设置有用于阻止从温度控制部4d释放热量的热隔离部46，如8图中所示。还优选温度控制部4d设置在基片3和热隔离部46之间。热隔离部46优选布置成接触具有开口部44d的温度控制部4d。此外，关于温度控制部4d，热隔离部46优选地布置在与基片3一侧相对的一侧(照射部8侧边)上。这样的热隔离部46确保了具有开口部44d的温度控制部4d的热量能够有效地传导至基片3(反应区域组2A)一侧。

热隔离部46的对应于反应区域组2A的整个区域的部分可以是开口的，如图8B中所示，优选这种布置是因为光能够容易地经过反应区域2中的每一个区域。此外，虽然未在附图中示出，但是可以在分别对应于反应区域组2A中的反应区域2的位置对热隔离部46钻孔。而且，虽然未示出，但是也可以在对应于反应区域组2A的整个区域的区域中设置热隔离部，优选这种布置是因为温度控制部4d的热量更不可能释放。在这种情况下，优选使用在对应于反应区域组2A的整个区域的区域中透明的透光构件。

热隔离部46可以与具有开口部44d的温度控制部4d组合，以形成包括温度控制部4d和热隔离部46的温度控制单元。这使得在根据本发明的实施方式的装置的装配过程中，可以减少元件部分的数量并且可以简化装配过程。

热隔离部46的材料的例子包括诸如聚碳酸脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯等的合成树脂以及它们的泡沫体。

具有开口部44d的温度控制部4d优选为遮光体。利用形成为遮光体的温度控制部4d，允许光仅穿过开口部44d，并且能够阻止光穿过除开口部44d之外的其它部分(参见图9)。因此，当温度控制部4d布置在照射部8一侧上时，能够限制照射部8中的光源81的光入射到每个反应区域2上的方向。此外，当温度控制部4e布置在检测部9一侧上时，能够限制光从每个反应区域2出射的方向。这样的一个或多个温度控制部的布置确保了能够限制会引起检测误差的来自反应区域周围(具体地，相邻的反应区域)的杂散光(串扰)，因而提高了检测精度(参见图9)。从提高精度的角度来讲，优选设置有两个这样的温度控制部并且温度控制部4d和温度控制部4e彼此相对地布置，反应区域组2A(基片3)位于其间(参见图7)。从成本角度来看，优选相同的两个温度控制部4d和4e。

此外，具有开口部的温度控制部4d和4e优选布置成接触基片3的表面。这确保了能够更大程度地减少来自反应区域周围的杂散光的侵入。顺便提及，温度控制部4e也能够设置有上述热隔离部。在这种情况下，具有开口部44e的温度控制部4e优选设置在基片和热隔离部之间。关于具有开口部44e的温度控制部4e，热隔离部优选布置在与基片3一侧相对的一侧(检测部9侧)上。

开口部44d和44e优选具有预定深度(厚度)，从而限制光的出射(射出)方向和入射方向。通过控制深度，可以限制来自反应区域2中的光的出射方向以及来自照射部8(光源81)的光的入射方向。从这个角度来看，开口部的厚度b(温度控制部的厚度)优选在0.2mm至1.5mm的范围内，更优选为0.5mm至1.0mm。此外，通过例如调节开口部的内侧的宽度a(水平边缘或直径)或开口部的厚度b，也可以控制光在每个反应区域2上的入射角度以及光在检测滤光器15上的入射角度。由于通过这种方法可以控制光的入射角度，所以也可以通过控制开口部的内侧的宽度a和/或开口部的厚度b来适应各种检测滤光器。随着开口部的内侧的宽度a设置得更小并且开口部的厚度b设置得更大，能够更加令人满意地阻止杂散光。

到目前为止，为了避免因杂散光(串扰)导致的误检，激发/光检测已经以时间分割方式应用到每个反应区域。因此，需要为每个反应区域布置一个光源和一个检测器。此外，由于一个检测周期所需的时间与反应区域的数量成比例，所以在测量大量样本的情况下(例如，在使用96孔板的情况下等)，在吞吐量方面存在困难。

然而，当采用了具有开口部的一个或多个温度控制部时，能够抑制反应区域周围的杂散光。此外，这使得能够一次性执行在过去以时间分割方式进行的激发/光检测。而且，透光构件的采用使得能够以面的方式一次性执行激发、利用均匀光执行检测、并且大大缩短大量反应区域所需的检测时间。

在根据如上所述的第二实施方式的反应处理装置1a中，具有开口部44d的温度控制部4d能够由上文第一实施方式中所述的第一温度控制部或第二温度控制部替换。此外，在根据第二实施方式的反应处理装置1a中，具有开口部44e的温度控制部4e能够由第一实施方式中所述的第一温度控制部或第二温度控制部替换。

顺便提及，出于关于第一实施方式的反应处理装置1的如上所述的相同的理由，将第二实施方式中的反应处理装置1a用作核酸扩增反应装置是有利的。

<6.第二实施方式的反应处理装置1a的操作>

现在，下面将对上述反应处理装置1a的操作进行描述。

[设置了一个温度控制部(4d或4e)的情况]

首先将描述这样的构造：在该构造中，温度控制部(4d或4e)布置在基片3的照射部8侧或检测部9侧上，基片3内设置有反应区域2以用作各种反应的反应位点。反应区域组2A的外周边缘部位处的基片温度主要从照射部8侧或检测部9侧受到温度控制部(4d或4e)的控制。同时，开口部(44d或44e)的周围部位(每个反应区域2的周围部位)中的基片温度从照射部8侧或检测部9侧受到控制。通过这种方式，存在于反应区域组2A中的反应区域2中的反应温度受到控制。此外，在根据需要加热或冷却基片3期间，反应区域2中的反应受到诸如反馈控制的控制的控制。

因此，温度控制部(4d或4e)至少布置在反应区域组2A的外周边缘部位处，并且开口部(44d或44e)设置在对应于每个反应区域2的部位处，因而热量容易地从反应区域组2A释放。于是，能够阻止反应区域组2A的区域内的局部加热，并且能够使得每个反应区域2中的温度分布变得均匀。

[设置了两个温度控制部(4d和4e)的情况]

将描述这样的构造：在该构造中，基片3夹在或插在两个温度控制部4d和4e之间(参见图7)。反应区域组2A的外周边缘部位处的基片温度主要从照射部8侧和检测部9侧受到温度控制部4d和4e的控制。同时，温度控制部4d和4e的开口部44d和44e的周围部位(每个反应区域2的周围部位)中的基片温度也从照射部8侧和检测部9侧受到控制。通过这种方式，存在于反应区域组2A中的反应区域2中的反应温度受到控制。此外，在根据需要加热或冷却基片3期间，反应区域2中的反应受到诸如反馈控制的控制的控制。

因此，温度控制部4d和4e至少布置在反应区域组2A的外周边缘部位处，并且开口部44d和44e设置在对应于每个反应区域2的位置处，因而热量容易地从反应区域组2A释放。因此，能够阻止反应区域组2A的区域内的局部加热，并且能够使得每个反应区域2中的温度分布变得均匀。与只带有一个温度控制部(4d或4e)的情况相比，采用夹在或插在两个温度控制部4d和4e之间的基片3，能够以更高精度的方式完成温度控制。

因此，温度控制能够容易地且以高精度的方式实现，并且也能够在反应区域中稳定地提供反应产物。而且，能够实现反应部的紧凑设计，如上所述。此外，由于反应部的紧凑设计能够减小热产生部的大小，所以能够减少总的热容量，并且能够实现电力的大量节约。

顺便提及，在反应区域2中的反应是核酸扩增反应的情况下，以根据上述核酸扩增反应情形的方式进行温度控制就足够了。

<7.利用第二实施方式的反应处理装置1a的核酸扩增反应装置的操作>

现在，下面将对上述核酸扩增反应装置的操作进行描述。

顺便提及，核酸扩增反应中的温度控制与如上所述的温度控制一样，因此，在这里省略了关于温度控制的描述。此外，在进行温度控制的同时可以以实时方式检测核酸扩增。

来自照射部8中的光源81的光L被辐射到含有样本的反应区域2。在此情况下，每个反应区域2可以通过使用导光构件而受到光L的照射。激发光L穿过温度控制部4d的开口部44d，从而辐射到每个反应区域2上。通过这种方式，光L的入射方向受到穿过存在于温度控制部4d中的每个开口部44d的通道的限制。

从每个反应区域2内出射的光成分(荧光、透射光、散射光等)L穿过温度控制部4e中的每个开口44e。因此，光成分L的出射方向受到穿过温度控制部4e中的每个开口部44e的通道的限制。这使得可以抑制可能导致检测误差的来自反应区域周围(具体地，相邻的反应区域)的杂散光(串扰)。然后，出射方向受到限制的光成分L透射过检测滤光器15、聚光透镜11、检测滤光器16和聚光透镜12，从而成为期望的光成分L。这个光成分L由检测部9中的光检测器进行检测。在这种情况下，由于来自反应区域周围的杂散光受到了抑制，因此提高了每个反应区域中的样本的检测精度。因此，利用在测量时用作反应位点的反应区域2，能够实现实时检测，并且能够以连续的方式进行反应和检测，这是非常方便的。

顺便提及，在光源是激光光源的情况下，可以不必使用激发光滤光器，并且从激光光源产生的激发光被辐射到反应区域2。在光源是LED等的情况下，已经透射过激发光滤光器14的激发光入射到反应区域2上。

此外，激发光滤光器可以是多通带滤光器，并且多通带滤光器的使用允许多个激发光成分入射到反应区域2上。在这种情况下，适当地使用对应于上述多通带滤光器的多通带滤光器作为检测滤光器就足够了。这使得能够进行多种光分析，并且允许以时间分割方式进行光检测。

此外，可以根据需要适当地选择激发光滤光器、检测滤光器和聚光透镜的数量和种类，并且它们不限于上述数量和种类。

顺便提及，利用反应处理装置1a的核酸扩增反应装置也能够用作LAMP装置或PCR装置，并且核酸的测定能够通过荧光物质检测或混浊物质检测来进行。

顺便提及，本发明的实施方式能够采用下列构造。

(1)一种反应处理装置，包括温度控制部，所述温度控制部控制一组反应区域的外周边缘部位的温度。

(2)如上面的段落(1)所述的反应处理装置，其中，所述温度控制部是布置在该组反应区域的外周边缘部位处的第一温度控制部，所述反应处理装置包括反应温度控制部，所述反应温度控制部包括所述第一温度控制部和平面型第二温度控制部，所述第一温度控制部和所述第二温度控制部彼此相对地布置，所述反应区域组位于其间。

(3)如上面的段落(2)所述的反应处理装置，其中，所述第一温度控制部的形状为矩形框状。

(4)如上面的段落(2)或(3)所述的反应处理装置，其中，该组反应区域布置在基片中，并且

所述第一温度控制部和所述第二温度控制部与所述基片接触。

(5)如上面的段落(2)至(4)中任一段所述的反应处理装置，其中，所述第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位的各边设置有一个或多个切口。

(6)如上面的段落(5)所述的反应处理装置，其中，所述一个或多个切口设置在所述外周部位的角落中和/或所述内周部位的各边的中心部位中。

(7)如上面的段落(1)至(6)中任一段所述的反应处理装置，其中，所述反应区域用作核酸扩增反应的反应位点，并且所述反应处理装置进一步包括：照射部，所述照射部被构造成用光照射所述反应区域；以及检测部，所述检测部被构造成检测来自所述反应区域的光。

(8)如上面的段落(1)所述的反应处理装置，其中，所述温度控制部的形状为平板状，并且在与该组反应区域中的每个反应区域相对应的部位处具有透光开口部。

(9)如上面的段落(8)所述的反应处理装置，其中，该组反应区域布置在基片中，并且具有所述开口部的所述温度控制部与所述基片接触。

(10)如上面的段落(8)或(9)所述的反应处理装置，具有所述开口部的所述温度控制部设置在所述基片和热隔离部之间，所述热隔离部阻止热量从所述温度控制部释放。

(11)如上面的段落(8)至(10)中任一段所述的反应处理装置，其中，具有所述开口部的所述温度控制部具有形成在遮光体中的开口部，并且所述反应处理装置进一步包括：照射部，所述照射部被构造成用光照射所述反应区域；以及检测部，所述检测部被构造成检测来自所述反应区域的光。

(12)如上面的段落(8)至(11)中任一段所述的反应处理装置，包括两个具有所述开口部的上述温度控制部，并且所述两个温度控制部彼此相对地布置，反应区域组位于其间。

(13)一种反应处理方法，其中，一组反应区域的外周边缘部位的温度受到温度控制部的控制，从而所述反应区域组的温度受到控制，所述温度控制部至少布置在所述外周边缘部位处。

(14)如上面的段落(13)所述的反应处理方法，其中，所述温度控制部是布置在所述反应区域组的外周边缘部位的第一温度控制部，所述第一温度控制部和平面型第二温度控制部彼此相对地布置，具有多个反应区域的反应区域组位于其间，并且所述第一温度控制部和所述平面型第二温度控制部彼此配合从而控制所述反应区域组的温度。

(15)如上面的段落(14)所述的反应处理方法，其中，一个或多个切口设置在所述第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位中，以抑制局部加热。

(16)如上面的段落(13)所述的反应处理方法，其中，利用在对应于反应区域组中的每个反应区域的部位处具有透光开口部的平板状温度控制部，通过在控制外周边缘部位的温度的同时抑制反应区域组中的局部加热来控制所述反应区域组的温度。

[实施例]

[实验例1]

制造了如图4和5中的分析模型。

具体地，微通道芯片以夹入的方式夹在平面的ITO加热器(下表面加热器)和矩形框形加热器(上部加热器)之间。采用了热产生部与外壳热隔离的结构。

矩形框形加热器由铝铸件构成，该加热器在其中心部分是以角状的形式埋头的(counter sunk)，并且如缠线板(bobbin)一样在其外周表面设置有凹口。沿周边凹口缠绕镍铬合金线。采用导热粘合剂密封镍铬合金线和缠有镍铬合金线的凹口，从而防止因缠绕方式的差异而导致产生热量分布。下表面ITO加热器与芯片的下表面接触，该芯片的下表面具有补偿从该芯片的上侧释放的热量的作用，同时使下表面ITO加热器以固定输出产生热量，从而控制该芯片的温度。ITO加热器具有这样的结构：在该结构中，在其上设置有喷镀而成的ITO膜的基片的两端上喷镀矩形板形Cr/Au电极，通过焊接，导线连接至Au(参见图6)。

ITO加热器以不干扰光学系统的方式配备有热偶传感器。上部加热器也配备有处于嵌入状态的热偶传感器。加热器的输出受到(包括来自两个传感器的反馈的)PID控制的控制，使得能够均匀地加热微芯片的内侧。

使用可从Cradle软件有限公司获得的STREAM，并且使用非稳态的三维热传导分析作为计算系统，对每个分析模型中的微芯片反应位点井的内部进行温度差模拟。下面的表1中阐明了分析结果。

[表1]

如表1中所示，可证实，得益于上部加热器的形状是矩形框状的这种结构，可以避免在微芯片的中心区域中发生局部加热(因为中心区域中的热释放路径相比周围区域更少)的情况(参见图4)。

此外，还可证实，得益于上部加热器设置有切口的这种结构，使得加热器不与易于发生局部加热的芯片部位接触，可以更确切地防止在芯片的周边部分发生局部加热(参见图4)。

[实验例2]

此外，制造了如图10中所示的分析模型。

具体地，仅上部加热器布置在微通道芯片上，不使用任何下表面加热器。作为上部加热器，使用了上部加热器E和F以及在上面的实验例1中使用的上部加热器B。上部加热器E的形状为平板状并且在对应于反应区域的部位分别具有开口部。如上面的实验例1中所述的那样，上部加热器E是通过使用带有缠绕在反应区域组2A的外周部位处的镍铬合金线的铝铸件来制造的。上加热器F是通过在上部加热器E的上表面上布置聚碳酸脂作为热隔离部来制造的。

以与实验例1中相同的方式对每个分析模型中的微芯片反应位点井的内部进行温度差模拟。下面的表2中阐明了分析结果。

[表2]

如表2中所示，可证实，在仅有上部加热器的情况下，设置具有与反应区域对应的开口部的上部加热器限制了在微芯片的中心区域中发生局部加热(参见图10)。还可证实，在具有开口部的上部加热器设置有热隔离部的这种上部加热器F的情况下，能够更加确切地阻碍在微芯片的中心区域中发生局部加热，并且能够减小反应位点井内的最大温度差(参见图10)。

根据本发明的实施方式的每个反应处理装置使得可以容易地且精确地进行温度控制，因而也提高了反应检测精度和工作效率。再者，由于不必特地考虑反应区域的布置方式，所以提高了基片中的反应区域组的设计自由度。此外，由于采用了框形温度控制部，所以能够减小整个装置的尺寸，具体地，整个装置能够被制造成轻薄便携(thin handy)型。而且，本发明中的反应处理装置在反应区域中伴有极少的反应差异，从而使用该反应处理装置作为被期望具有高检测精度的核酸扩增反应装置是有利的。另外，荧光检测也能够采用该反应处理装置适当地进行。

本发明包含于2010年11月12日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-254157以及2011年10月7日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-223317中所公开的相关主题，其全部内容结合于此作为参考。

本领域的技术人员应理解，根据设计需求和其他因素，可进行各种修改、组合、再组合以及替换，这均落入所附权利要求或其等价物范围内。

Claims (16)

1.一种反应处理装置，包括温度控制部，所述温度控制部控制反应区域组的外周边缘部位的温度。

2.根据权利要求1所述的反应处理装置，

其中，所述温度控制部是布置在所述反应区域组的所述外周边缘部位处的第一温度控制部，

所述反应处理装置包括：

反应温度控制部，所述反应温度控制部包括：

所述第一温度控制部；以及

平面型第二温度控制部，

并且，所述第一温度控制部和所述第二温度控制部彼此相对地布置，所述反应区域组位于其间。

3.根据权利要求2所述的反应处理装置，其中，所述第一温度控制部的形状为矩形框状。

4.根据权利要求2所述的反应处理装置，其中，所述反应区域组布置在基片中，并且

所述第一温度控制部和所述第二温度控制部与所述基片接触。

5.根据权利要求4所述的反应处理装置，其中，所述第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位的各边设置有一个或多个切口。

6.根据权利要求5所述的反应处理装置，其中，所述一个或多个切口设置在所述外周部位的角落中和/或所述内周部位的边的中心部位中。

7.根据权利要求2所述的反应处理装置，其中，反应区域用作核酸扩增反应的反应位点，并且

所述反应处理装置进一步包括：

照射部，被构造为用光照射所述反应区域；以及

检测部，被构造为检测来自所述反应区域的光。

8.根据权利要求1所述的反应处理装置，其中，所述温度控制部的形状为平板状，并且在对应于所述反应区域组中的每个反应区域的部位处具有透光开口部。

9.根据权利要求8所述的反应处理装置，

其中，所述反应区域组布置在基片中，并且

具有所述开口部的所述温度控制部与所述基片接触。

10.根据权利要求9所述的反应处理装置，其中，具有所述开口部的所述温度控制部设置在所述基片和热隔离部之间，该热隔离部阻止热量从所述温度控制部释放。

11.根据权利要求10所述的反应处理装置，

其中，具有所述开口部的所述温度控制部具有形成在遮光体中的所述开口部，并且

所述反应处理装置进一步包括：

照射部，被构造为用光照射所述反应区域；以及

检测部，被构造为检测来自所述反应区域的光。

12.根据权利要求11所述的反应处理装置，包括：

两个具有所述开口部的所述温度控制部，这两个温度控制部彼此相对地布置，所述反应区域组位于其间。

13.一种反应处理方法，其中，通过温度控制部控制反应区域组的外周边缘部位的温度，从而控制所述反应区域组的温度，所述温度控制部至少布置在所述外周边缘部位处。

14.根据权利要求13所述的反应处理方法，

其中，所述温度控制部是布置在所述反应区域组的所述外周边缘部位处的第一温度控制部，并且

所述第一温度控制部和平面型第二温度控制部彼此相对地布置，所述反应区域组位于其间，并且，所述第一温度控制部和所述平面型第二温度控制部彼此配合，以控制所述反应区域组的温度。

15.根据权利要求14所述的反应处理方法，其中，一个或多个切口设置在所述第一温度控制部的框体部分的外周部位和/或内周部位中，以抑制局部加热。

16.根据权利要求13所述的反应处理方法，其中，利用在对应于所述反应区域组中的每个反应区域的部位处具有透光开口部的平板状温度控制部，通过在控制所述外周边缘部位的温度的同时抑制所述反应区域组中的局部加热来控制所述反应区域组的温度。

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