JP2004279340A

JP2004279340A - マイクロチップ及びそれの温度調節装置

Info

Publication number: JP2004279340A
Application number: JP2003074106A
Authority: JP
Inventors: Hironaga Akiba; 浩永秋葉; Isao Shibata; 勲柴田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】マイクロチップの基板の温度を正確に検出することができるようにする。
【解決手段】マイクロチップ１は、表面と裏面を有する基板５と、その基板５に設けられた１以上の反応チャンバ６と、その基板５の内部、裏面及び表面の反応チャンバ６以外の部分、又は反応チャンバ６の内面に設けられ、その基板５外へ温度検出信号を出力する１又は複数の温度センサ１０とを備える。また、温度センサ１０は、マイクロチップ１の温度調節装置が有するペルチェ熱電変換デバイス９のマイクロチップ１側の表面、又は、ペルチェ熱電変換デバイス９の内部のマイクロチップ１寄りの位置に配置されても良い。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応チャンバを備えたマイクロチップ及びそれの温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロチップとして、例えば、ＤＮＡ等の塩基配列を決定する等の生物的又は化学的な反応（以下、「生化学反応」と総称する）を行わせる実験等に使用されるバイオチップが知られている。バイオチップは、一般に、エッチング等の方法によって、生化学反応を行わせる場所とする反応チャンバを表面に有する。
【０００３】
生化学反応を行わせる実験等では、その反応時の温度が何度であるかを検出する必要があり、そのために、例えば温度検出用のセンサが使用される（特許文献１の図２の参照番号３３、３４）。
【０００４】
また、そのような実験等では、その反応時の温度を所定の値に調節する必要があり、そのため、バイオチップを加熱又は冷却する手段が必要であるが、従来は、その手段としてペルチェ式ヒートブロックが採用されている（特許文献１の図２の参照番号３１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−２５５３２８号公報（図２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
生化学反応を行わせる実験等では、その反応時の温度を精度良く調節することが望まれる場合が少なくなく、そのために、バイオチップの温度を精度良く調節する必要がある。バイオチップの温度を精度良く調節するためには、そのバイオチップの温度を検出するための温度センサをどこに配置するかが一つの重要な点である。しかし、従来、温度センサは、バイオチップから離れた場所に配置されている。これでは、バイオチップの温度を正確に検出することは難しい。
【０００７】
また、正確な温度検出が難しいので、精度良く温度調節を行なうことが困難である。
【０００８】
また、生化学反応を行わせる実験等では、同一の反応でも温度に応じてどう違うかを見たい等の理由から、バイオチップの複数の領域を別々に温度調節したいと望まれる場合がある。しかし、従来、温度調節手段として採用されているヒートブロックは、バイオチップの領域全体にわたった広さを有し、バイオチップ全体を同時に加熱するようになっている。そのため、バイオチップの複数の領域を別々に温度調節することはできない。
【０００９】
上記の課題は、バイオチップに限らず、その他のマイクロチップにも共通の課題である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、マイクロチップの温度を正確に検出することができるようにすることにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、マイクロチップの温度を正確に調節することができるようにすることにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、マイクロチップの複数の領域を別々に温度調節することができることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
この欄の記述において、カッコ内の数字は、添付の図面に記載の要素との対応関係を例示するものであるが、これは、単なる説明のための例示にすぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。
【００１４】
本発明に従うマイクロチップは、表面と裏面を有する基板（５）と、前記基板（５）に設けられた１以上の反応チャンバ（６）と、前記基板（５）の内部、裏面及び表面の前記反応チャンバ（６）以外の部分、又は前記反応チャンバ（６）の内面に設けられ、前記基板（５）外へ温度検出信号を出力する１又は複数の温度センサ（１０）とを備える。
【００１５】
このマイクロチップによれば、マイクロチップの基板に直接的に温度センサが配置されるので、マイクロチップから離れた場所に温度センサが配置される従来に比べて、精度良く温度測定を行うことができる。
【００１６】
本発明の第１の側面に従う温度調節装置は、表面と裏面を有し１以上の反応チャンバ（６）を備えるマイクロチップ（１）の温度調節装置であって、マイクロチップ（１）が載置されるようになっており、前記マイクロチップ（１）の温度調節を行うためのペルチェ熱電変換デバイス（９）と、前記マイクロチップ（１）の温度を検出するための１又は複数の温度センサ（１０）と
を備える。各温度センサ（１０）は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の場所、
（Ａ）前記マイクロチップ（１）の内部、裏面及び表面の前記反応チャンバ（６）以外の部分、又は前記反応チャンバ（６）の内面、
（Ｂ）前記ペルチェ熱電変換デバイス（９）の前記マイクロチップ（１）側の表面、
（Ｃ）前記ペルチェ熱電変換デバイス（９）の内部のマイクロチップ（１）寄りの位置、
のうちのいずれかの場所に配置されている。
【００１７】
この温度調節装置によれば、マイクロチップの基板に直接的に温度センサが配置されるか、或いは、ペルチェ熱電変換デバイスの表面又は内部のマイクロチップ寄りの位置に配置されるので、精度良く温度測定を行うことができる。
【００１８】
本発明の第２の側面に従う温度調節装置は、２以上のゾーンにそれぞれ配置された複数の反応チャンバ（６）を備えるマイクロチップ（１）の温度調節装置であって、マイクロチップ（１）が載置されるようになっており、前記マイクロチップ（１）の前記２以上のゾーンの温度調節を個別に行うための２以上のペルチェ熱電変換デバイス（９）と、前記２以上のゾーンの温度を個別に検出するための複数の温度センサ（１０）とを備える。複数の反応チャンバは、互いに独立していても良いし、一連の生化学反応を行わせる等の理由から互いに連結していても良い。
【００１９】
この温度調節装置によれば、マイクロチップの２以上のゾーンの温度調節を個別に行うことができるように２以上のペルチェ熱電変換デバイスが備えられ、且つ、２以上のゾーンの温度を個別に検出することができるように複数の温度センサが配置されているので、マイクロチップの２以上のゾーンの温度を個別に検出し、それに基づいて、２以上のゾーンの温度調節を個別に行うことができる。
【００２０】
好適な実施形態では、前記２以上のペルチェ熱電変換デバイス（９）は、互いに熱的に分離され、互いに独立して駆動可能である。
【００２１】
この実施形態によれば、各ペルチェ熱電変換デバイスは、他のペルチェ熱電変換デバイスから熱的な影響を受けることなく且つ独立して駆動可能なので、より精度良くゾーン毎に温度調節することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、マイクロチップには、例えば、バイオチップ、化学プロセスチップ、化学分析チップ、及び環境分析チップ等があるが、以下、マイクロチップとしてバイオチップを例に挙げて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るバイオチップとそれの温度調節装置の断面図である。
【００２４】
バイオチップ１は、基板５を有し、基板５の下には、バイオチップ１の温度を調節するための温度調節装置３が備えられる。
【００２５】
基板（以下、「チップ基板」と言う）５は、所定の材料、例えば、金属シリコン又はシリコン樹脂（例えばＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ））で作られたものであり、所定の厚さと所定形状（例えば方形又は円形）の表面及び裏面とを有する平板になっている。チップ基板５は、撓むことができるものであっても良いし、撓むことができない剛性のものであっても良い。チップ基板５の表面（又は内部或いは裏面）には、エッチング等の方法により、生化学反応等を起こさせる場所としての反応チャンバ６が設けられている。反応チャンバ６は、どのような形状であっても良い（例えば、複数のスポット状の孔、紙面表裏に走る所定長さの複数の溝、或いは、例えばサーペンタイン状になった１又は複数の流路等であっても良い）。また、チップ基板５の表面には、反応チャンバ６内の検体を保護する等の理由により、所定材料（例えばガラス又はＰＤＭＳ製）の蓋７を、チップ基板５の表面上に空気が入り込まないようチップ基板５に密着させることができる。
【００２６】
温度調節装置３は、複数（又は１つ）の熱電変換モジュール９、９、…と、ヒートシンク２と、ファン２３とを備える。
【００２７】
複数の熱電変換モジュール９は、チップ基板５とヒートシンク２との間で、例えば一定の間隔又は不規則な間隔で、例えばチップ基板５の１又は複数の反応チャンバ６を有する領域の実質的に全域（又は一部）にわたって配置されている。各熱電変換モジュール９は、図２に示すように、２次元配列された複数の熱電変換素子（１３、１３、…）、（１９、１９、…）と、それら複数の熱電変換素子を電気的に接続して両側の熱交換面を構成している複数の電極（１４Ａ、１４Ａ、…）、（１４Ｂ、１４Ｂ、…）とを持ち、それらが２枚の平板１１Ａ、１１Ｂの間に挟まれた構成となっている。具体的に言うと、上側の薄型の平板（例えばセラミックス板又はポリイミド樹脂から成るシート箔）１１Ａの裏面上に備えられている上側の電極（例えば銅板又は銅箔）１４Ａ、１４Ａ、…の各々に、１つのＰ型半導体素子１９と１つのＮ型半導体素子１３が半田付けされたパイ型のユニット形成されており、更に、各パイ型ユニットのＰ型半導体素子１９とその隣のパイ型ユニットのＮ型半導体素子１３とが、下側の平板１１Ｂの表面に備えられている下側の電極１４Ｂ、１４Ｂ、…の各々に半田付けされている。こうして、複数のＰ型半導体素子１９、１９、…と複数のＮ型半導体素子１３、１３、…が上側と下側の電極（１４Ａ、１４Ａ、…）、（１４Ｂ、１４Ｂ、…）によって電気的に直列に接続されている。そして、このＰ型半導体素子１９、１９、…とＮ型半導体素子１３、１３、…の直列接続体に直流電流を流すと、電流の方向に応じて、上側の面（上側熱交換面）で吸熱し、下側の面（下側熱交換面）で放熱をするか、又は下側熱交換面で吸熱し、上側熱交換面で放熱をする。具体的には、直流電流がＰ型半導体素子１９側からＮ型半導体素子１３に向かって流れている電極ではペルチェ効果により発熱が、逆にＮ型からＰ型へと流れている電極では吸熱がそれぞれ生じる。このような構成を有する各熱電変換モジュール９は、図１に示すように、その表面（具体的には、上側の平板１１Ａの表面）がチップ基板７の裏面に、また、その裏面（具体的には下側の平板１１Ｂの裏面）がヒートシンク２の表面に、所定の方法、例えば、所定の材料（例えばポリイミド製の樹脂又は伝熱性に優れた材料）から成る接着剤を用いる又は半田付けをする方法により接着されている（熱電変換モジュール９の上側の平板１１Ａが接着剤シートであれば、その接着剤シートにより直接的に接着されても良い）。なお、各熱電変換モジュール９は、１段でも良いし多段でも良い。
【００２８】
ヒートシンク２は、各熱電変換モジュール９の下側熱交換面から放たれた熱を外気へ放熱するためのフィンである（外気から吸熱するのに使用されても良い）。そして、そのフィンの下方には、各熱電変換モジュール９から放たれた熱の放散を助けるためのファン２３が設けられている。
【００２９】
なお、例えば、必ずしもファン２３は備えられなくても良い。
【００３０】
また、例えば、ヒートシンクは、上記のように空冷ではなく水冷のための装置であっても良い。具体的には、例えば、ヒートシンクは、所定の材料（例えばアルミニウム等の金属）から構成された所定形状（例えば方形又は円形）の表面及び裏面を有する平板状のブロックである。そのヒートシンクの内部には、熱媒流体（例えば冷却水）が流れる流路を有し、その熱媒流体によって、上面にある各熱電変換モジュール９から放たれた熱を奪うことができるようになっている。その流路は、例えば、容積を有する単純な空洞であっても良いし、サーペンタイン状になった長いものであっても良い。また、その流路は、例えば、機械加工により金属製のブロック内に形成されたものであっても良いし、例えばサーペンタイン状に曲げられたパイプが金属製のブロックに組み込まれたものであっても良い。
【００３１】
以上のような、バイオチップ１には、バイオチップ１のチップ基板５の温度を検出するための複数個（又は１個）の温度センサが備えられる。格別図示しないが、各温度センサは、各熱電変換モジュール９に電流を流すための所定の温度制御システム（例えば、後述するコンピュータマシンと駆動回路とを含んだシステム）と電気的に接続されており、その温度制御システムに、自分が検出した温度を表す電気信号（以下、「検出温度信号」と言う）を出力するようになっている。各温度センサは、例えば、白金センサ（例えば、数十μｍ×数十μｍ程度の大きさ）、サーミスタ（例えば、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度の大きさ）、熱電対（例えば、０．１ｍｍ×０．１ｍｍ程度の大きさ）、温度依存性の金属から成る抵抗パターン（例えばフィルム状の温度センサ）等、種々のものを採用可能である。
【００３２】
複数の温度センサ１０、１０、…は、例えば、図３に示すように、埋め込み等の方法により、温度センサ１０をチップ基板５の内部に設けることができる。具体的には、例えば、チップ基板５がＰＤＭＳである場合、そのチップ基板５の製造過程において、ＰＤＭＳの硬化前の、所定の金型（液槽）内でＰＤＭＳが液状になっているとき（具体的には例えば所定の粘度を有する状態になっているとき）、温度センサ１０をその液状のＰＤＭＳに入れて、その後にＰＤＭＳを硬化させる。それにより、図３に示すように、温度センサ１０をチップ基板（つまりＰＤＭＳ）５の内部、例えば、反応チャンバ６の近傍に設けることができる。なお、温度センサ１０、１０、…は、例えば、一部領域（一例として、反応チャンバ６の近傍）に集中的に設けられていても良いし、チップ基板５内の全体にわたって均等に設けられていても良い。また、温度センサ１０、１０、…は、チップ基板５の表面又は裏面の近傍に設けられていても良い。
【００３３】
また、例えば、複数の温度センサ１０、１０、…は、図４に示すように、チップ基板５の裏面上に設ける（例えば接着剤により貼り付ける）ことができる。なお、その場合、温度センサ１０は、裏面に載っている状態でも良いし、一部が又は完全に埋まっている状態でも良い。また、温度センサ１０は、裏面の実質的に全域に亘って設けられても良い。
【００３４】
さらに、例えば、複数の温度センサ１０、１０、…は、図５に示すように、チップ基板５の表面上（反応チャンバ６と反応チャンバ６との間の部分を含む）に設けることができる。その場合、温度センサ１０は、表面に載っている状態でも良いし、一部が又は完全に埋まっている状態でも良い。
【００３５】
また、例えば、各温度センサ１０は、図６（Ａ）に示すように、チップ基板５の表面に設けられている反応チャンバ６の底又はその近傍、或いは、図６（Ｂ）に示すように、反応チャンバ６内壁面又はその近傍に設けることができる（すなわち、反応チャンバ６の内面に設けることができる）。なお、その際、例えば、反応チャンバ６と温度センサ１０との間には、伝熱性に優れた（つまり熱抵抗の小さい）材料で作られた絶縁膜３１が介在される。
【００３６】
さらに、例えば、各温度センサ１０は、各熱電変換モジュールの内部、具体的には、例えば、図７（Ａ）に示すように、上側の（チップ基板５側の）電極１４Ａの裏面上、又は、図７（Ｂ）に示すように、チップ基板５側の平板１１Ａとチップ基板５側の電極１４Ａとの間（これは、例えば平板１１Ａが樹脂製のとき）、或いは、図７（Ｃ）に示すように、チップ基板５側の平板１１Ａの裏面上（例えば、上側の電極１４Ａ同士の間）にそれぞれ設けることができる。温度センサ１０は、平板１１Ａ又は電極１４Ａ内に埋め込まれるように設けられても良い。好適には、温度センサ１０は、熱電変換モジュール９の構成又は機能等（例えば、複数の熱電変換素子の分布密度等）に影響を及ぼさないかたちで設けられる。
【００３７】
また、例えば、各温度センサ１０は、図８に示すように、チップ基板５側の平板１１Ａの表面上に設けることができる。その場合は、例えば、伝熱性の高い（熱抵抗の小さい）材質から成るグリースを、少なくとも温度センサ１０と接触する領域に塗ってその領域に温度センサ１０を密着させ、その後、例えば可撓性を有する（一例として樹脂製の）チップ基板５を載せることによって、バイオチップ１が構成される。なお、この場合、温度センサ１０は、熱電変換モジュール９の上側の平板１１Ａの実質的に全域に亘って設けられても良い。
【００３８】
以上が、第１の実施形態に係るバイオチップ１についての説明である。なお、チップ基板５の表面には、例えば半導体製造技術を利用して、温度センサ１０等としての電気回路配線や、温度センサ１０や上記温度制御システム等の所定の電気機器又は素子からの出力信号を処理するための処理回路等を形成することができる。
【００３９】
以上、上述した第１の実施形態に係るバイオチップ１によれば、基板の温度を検出するための複数の（又は１つの）温度センサ１０、１０、…が、以下の（１）〜（３）の場所、
（１）チップ基板５の内部、裏面、表面の反応チャンバ６以外の部分、又は反応チャンバ６の内面
（２）熱電変換デバイス９のバイオチップ１側の表面、
（３）熱電変換デバイス９の内部のバイオチップ１寄りの位置、
のうちの少なくとも１つの場所に備えられる。それにより、チップ基板５の温度を正確に検出することができる。
【００４０】
図９（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るバイオチップ及びそれの温度調節装置の断面図であり、図９（Ｂ）は、そのバイオチップを上方から見たときの様子を示す。
【００４１】
第２の実施形態に係るバイオチップ５１及び温度調節装置３は、第１の実施形態に係るバイオチップ１及び温度調節装置３と構成は略同じであり（但し、図９（Ａ）では、ファン２３の図示が省略されている）、同一の構成要素については同一の参照番号が付してある。以下、重複した説明を避けるため、第１の実施形態との差異点を主に説明する。
【００４２】
このバイオチップ５１のチップ基板５には、例えば、複数の反応チャンバ６の分布状態或いは実験内容等に基づいて、物理的に又は仮想的に、複数の（例えば３つの）ゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃが設けられている。そして、複数のゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃに属する領域の温度（具体的には例えば、その領域内の反応チャンバ６内の温度）を個別に調節するために、複数のゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃにそれぞれ対応した複数の（例えば３つの）熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃが設けられている（各熱電変換モジュールの構成は、図２に示したものと同じである）。また、複数の熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃのそれぞれの上面又は近傍には、複数のゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃの温度をそれぞれ検出するための複数の（例えば３つの）温度センサ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが備えられる。なお、図示の例では、１つのゾーンに対して、熱電変換モジュール及び温度センサの数は１つであるが、熱電変換モジュール及び／又は温度センサは、１つのゾーンに対して複数個設けられても良い。
【００４３】
各熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、及び、各温度センサ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、所定種類のリード線を介して、図１０に示すような温度制御システム６３と電気的に接続することができる、換言すれば、バイオチップ５１は、温度制御システム６３を用いて、各ゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ毎に独立した温度調節を行うことができる。以下、詳述する。
【００４４】
バイオチップ５１の温度制御システム６３は、専用の駆動回路６５と、汎用のパーソナルコンピュータ６９等の所定のコンピュータマシンとを備える。
【００４５】
駆動回路６５は、整流回路７３と、モータ制御回路７５と、複数の（例えば３つの）ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）スイッチング回路６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃと、ＰＷＭスイッチング制御回路９１とを備える。
【００４６】
整流回路７３は、商用電源ＡＣ１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換し、ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、及びＰＷＭスイッチング制御回路９１に直流電圧を印加する。
【００４７】
モータ制御回路７５は、バイオチップ５１のファンモータ７７と接続されるものであり、商用電源の交流電圧を直流電圧に変換し、ＰＷＭスイッチング制御回路９１の制御信号に基づいて、ファンモータ７７に供給する電力を制御する。
【００４８】
複数のＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃは、複数の熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃにそれぞれ電気的に接続される。すなわち、ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃは、個々の熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃ毎（別の言い方をすれば、個々のゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ毎）に用意され、ＰＷＭスイッチング制御回路９１からのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づくデューティでＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。つまり、各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃは、自分に接続されている熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃに流す電流の大きさを、ＰＷＭ方式により制御し、それにより、その熱電変換モジュールの温度調節対象であるゾーン５３Ａ、５３Ｂ、又は５３Ｃの温度を調節する。
【００４９】
ＰＷＭスイッチング制御回路９１は、所定のインターフェース、例えばＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）を介して、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と略記する）６９に接続される。また、ＰＷＭスイッチング制御回路９１は、バイオチップ５１の各温度センサ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにも接続され、各温度センサ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃから検出温度信号を受信し、それを、ＰＣ６９に送信する。それにより、ＰＣ６９において、各ゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ（換言すれば、各熱電変換モジュール９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）に対応した各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃのデューティが計算され、ＰＣ６９から、各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ毎のデューティ情報を受信する。ＰＷＭスイッチング制御回路９１は、ＰＣ６９から受信したデューティ情報に基づいて、各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃのデューティを制御する。
【００５０】
ＰＣ６９には、例えば、所定の温度調節ソフトウェア（コンピュータプログラム）がインストールされている。その温度調節ソフトウェアは、各ゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ毎に、どの時点で何度に調節するかの温度調節計画情報や、各温度とＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃの各デューティとの温度／デューティ対応関係情報等を保持している。ＰＣ６９（温度調節ソフトウェア）は、各ゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ毎の検出された温度を示す検出温度信号を駆動回路６５から受信したら、例えば、各検出温度信号と、温度調節計画情報と、温度／デューティ対応関係情報とに基づいて、各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ毎のデューティを算出する。そして、ＰＣ６９は、算出された各ＰＷＭスイッチングコンバータ６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ毎のデューティを駆動回路６５に送信する。
【００５１】
以上が、第２の実施形態についての説明である。なお、駆動回路６５は、商用電源ではなく、ＵＳＢを介してＰＣ６９を電源とし、ＰＣ６９から、必要となる電力の全て又は一部の供給を受けても良い。
【００５２】
また、上述した温度制御システム６３は、第２の実施形態に係るバイオチップ５１だけでなく、第１の実施形態に係るバイオチップ１にも利用可能である。
【００５３】
上述した実施形態によれば、バイオチップ５１には、複数のゾーン５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃが設けられる。そして、各ゾーン毎に、温度センサと温度調節部（具体的には、熱電変換モジュールとＰＷＭスイッチングコンバータ）が設けられる。各ゾーン毎に検出された温度は、温度制御システム６３にフィードバックされて、温度制御システム６３が、各ゾーンに対応した各ＰＷＭスイッチングコンバータ別に、デューティを制御する。それにより、各ゾーン毎に独立した温度調節が可能になる。そのため、例えば、同一の生化学反応を温度だけを違えて同時に行わせることもできるし、反応チャンバ６を連続したものにして、温度を違えて行う必要のある一連の生化学反応（例えば、ｘ℃で反応Ａを行った後に、ｙ℃で反応Ｂを行い、最後に、ｚ℃で反応Ｃを行うという一連の生化学反応）を行うこともできる。
【００５４】
また、上述した実施形態によれば、バイオチップの温度調節のためのシステムは、病院や一般家庭等にある汎用型ＰＣ等のコンピュータと、駆動回路６５があれば構築可能なので、あまり場所を選ばずに生化学反応の実験等を行え、且つ、大掛かりな装置を必要とすることなく低コストでシステムを構築することができる。
【００５５】
また、上述した実施形態によれば、ＰＷＭ方式を利用することにより、一つの電源で複数のゾーンの温度が制御される。それにより、低コスト且つ省スペースになる。
【００５６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、他の種々の形態でも実施することができる。例えば、ＰＣ６９は、各ゾーン毎に、どの時点（時刻）又は時期で何度にするかのみを、駆動回路６５のＰＷＭスイッチング制御回路９１に通知し、ＰＷＭスイッチング制御回路９１が、通知された各ゾーン毎の各時点又は時期の温度に基づいて、どの時点又は時期に、どのＰＷＭスイッチングコンバータのデューティをどのようにするかを制御しても良い。
【００５７】
また、上記の実施形態においては、マイクロチップとしてバイオチップを例に挙げて説明したが、その他の化学反応を行なわせる化学プロセスチップ、化学分析チップ、環境分析チップ等の他の種類のマイクロチップに本願発明を適用することができる。また、本明細書では、「マイクロチップ」という言葉を使用しているが、それは、バイオチップ等のマイクロチップ（例えば、反応又は分析などの所定の処理を行わせるためのチャンバを備えた基体）自体の大きさを限定するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るバイオチップとそれの温度調節装置の断面図。
【図２】熱電変換モジュールの構成を示す図。
【図３】チップ基板内部に温度センサが設けられた場合のバイオチップ及びそれの温度調節装置の断面図。
【図４】チップ基板の裏面に温度センサが設けられたバイオチップの断面図。
【図５】チップ基板の表面に温度センサが設けられたバイオチップの断面図。
【図６】（Ａ）は、反応チャンバの底近傍に温度センサが設けられたときの様子を示す図。（Ｂ）は、反応チャンバの壁面近傍に温度センサが設けられたときの様子を示す図。
【図７】（Ａ）は、熱電変換モジュールの上側の電極上に温度センサが設けられたときの様子を示す図。（Ｂ）は、熱電変換モジュールの上側の電極と上側の平板との間に温度センサが設けられたときの様子を示す図。（Ｃ）は、熱電変換モジュールの上側の平板の裏面上に温度センサが設けられたときの様子を示す図。
【図８】熱電変換モジュールのチップ基板との接触面に温度センサが設けられたときの様子を示す図。
【図９】（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るバイオチップの断面図。（Ｂ）は、そのバイオチップを上方から見た様子を示す図。
【図１０】第２の実施形態に係るバイオチップの温度制御システムを示すブロック図。
【符号の説明】
１…バイオチップ（マイクロチップ）、２…ヒートシンク、３…温度調節装置、５…基板、６…反応チャンバ、７…蓋、９…熱電変換モジュール、１０…温度センサ、２３…ファン

Claims

表面と裏面を有する基板（５）と、
前記基板（５）に設けられた１以上の反応チャンバ（６）と、
前記基板（５）の内部、裏面及び表面の前記反応チャンバ（６）以外の部分、又は前記反応チャンバ（６）の内面に設けられ、前記基板（５）外へ温度検出信号を出力する１又は複数の温度センサ（１０）と
を備えるマイクロチップ。
表面と裏面を有し１以上の反応チャンバ（６）を備えるマイクロチップ（１）の温度調節装置であって、
マイクロチップ（１）が載置されるようになっており、前記マイクロチップ（１）の温度調節を行うためのペルチェ熱電変換デバイス（９）と、
前記マイクロチップ（１）の温度を検出するための１又は複数の温度センサ（１０）と
を備え、各温度センサ（１０）は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の場所、
（Ａ）前記マイクロチップ（１）の内部、裏面及び表面の前記反応チャンバ（６）以外の部分、又は前記反応チャンバ（６）の内面、
（Ｂ）前記ペルチェ熱電変換デバイス（９）の前記マイクロチップ（１）側の表面、
（Ｃ）前記ペルチェ熱電変換デバイス（９）の内部のマイクロチップ（１）寄りの位置、
のうちのいずれかの場所に配置されている、
温度調節装置。
２以上のゾーンにそれぞれ配置された複数の反応チャンバ（６）を備えるマイクロチップ（１）の温度調節装置であって、
マイクロチップ（１）が載置されるようになっており、前記マイクロチップ（１）の前記２以上のゾーンの温度調節を個別に行うための２以上のペルチェ熱電変換デバイス（９）と、
前記２以上のゾーンの温度を個別に検出するための複数の温度センサ（１０）と
を備える温度調節装置。
前記２以上のペルチェ熱電変換デバイス（９）は、互いに熱的に分離され、互いに独立して駆動可能である、
請求項３記載の温度調節装置。