JP2009000014A - 反応処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遺伝子増殖（ＰＣＲ法）等のために、温度制御を高精度で行なうことができる反応処理装置を提供する。
【解決手段】複数の反応領域Ａ１と、該反応領域ごとに設けられた複数の加熱部１２と、を備え、前記加熱部は、熱源と、前記反応領域が所定の目標温度となるための加熱量情報を前記熱源に伝達する加熱制御部１２１と、前記熱源又は該熱源の近傍の発熱量を検出し、前記発熱量に基いて前記熱源に伝達する前記加熱量情報を修正する加熱量修正部１２２と、を備える反応処理装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、反応処理装置に関する。より詳しくは、高精度の温度制御が可能な反応処理装置に関する。

温度条件に基づいて反応を制御する必要がある場合には、前記温度条件をより高精度に制御できることが望まれる。液体、固体、気体に関わらず反応を行なう反応処理装置において高精度に温度制御可能であることが望まれる。例えば、遺伝子解析等の技術分野でもこのような要請はある。

一例として、遺伝子増幅を行なうＰＣＲ法（polymerase chain reaction；ポリメラーゼ連鎖反応）を用いる場合が挙げられる。ＰＣＲ法は、微量核酸の定量分析の標準的手法ともいえる。

ＰＣＲ法は、「熱変性→プライマーとのアニーリング→ポリメラーゼ伸長反応」という増幅サイクルを連続的に行うことで、ＤＮＡ等を数十万倍にも増幅させることができる。このようにして得られるＰＣＲ増幅産物をリアルタイムでモニタリングして前記微量核酸の定量分析を行うこともできる。

しかし、ＰＣＲ法では前記増幅サイクルを正確に制御することが必要である。そのためには高精度の温度制御が必要となる。温度制御が不十分である場合には、無関係なＤＮＡ配列を増幅してしまったり、増幅が全く見られなかったりする。

このように、前記した装置等については、いずれも反応処理装置として高精度の熱制御ができることが重要となる。これに関する技術として、特許文献１や特許文献２には前記反応処理装置の温度制御に関する技術が開示されている。また、微小領域の発熱制御として半導体素子等を用いることも行なわれている。

特開２００３−２９８０６８号公報。 特開２００４−０２５４２６号公報。

従来の反応処理装置において半導体素子等を用いて温度制御を行なう場合であっても、以下の問題等がある。

半導体素子は一般に製造上のばらつきがあるため、各反応領域で同じ温度制御を行なった場合であっても、基板ごとに、あるいは同一基板上であっても加熱部ごとに、発熱量のばらつきが生じてしまう。その結果、反応処理装置としての高精度の温度制御が困難となってしまう。

また、半導体素子は、一般に温度によって特性が変化する性質がある。例えば、単結晶シリコンを用いたＭＯＳトランジスタは負の温度特性を持ち、同じ電圧値を印加しても、温度が高くなると流れる電流が減少する。従って、同じ電圧値であっても温度によって発熱量が変化する結果となり、高精度の温度制御が困難であった。

そこで、本発明は、温度制御を高精度で行なうことができる反応処理装置を提供することを主目的とする。

本願発明者は、加熱を高い精度で実施するだけでなく、加熱時に発生し得る反応領域ごとの微小な温度のばらつきまでをいかにすれば解消できるか等について検討した。そして、いわゆる各ヒータユニットの熱制御発生電流による発熱量と、設定する目標温度と、の相関をリアルタイムにフィードバックすることで任意の設定温度制御を高精度に行なうことができる着想を得て、以下に述べる本発明を完成させた。
まず、本発明は、複数の反応領域と、該反応領域ごとに設けられた複数の加熱部と、を備え、前記加熱部は、熱源と、前記反応領域が所定の目標温度となるための加熱量情報を前記熱源に伝達する加熱制御部と、前記熱源又は該熱源の近傍の発熱量を検出し、前記発熱量に基いて前記熱源に伝達する前記加熱量情報を修正する加熱量修正部と、を備える反応処理装置を提供する。
前記反応領域が所定の目標温度となるための加熱量情報を前記加熱制御部により熱源に伝達することで、熱源が発熱して熱加熱が実行される。そして、熱源の熱加熱実施により生じる発熱量を加熱量情報にフィードバックすることでより正確な加熱を行なうことができる。その結果、より高精度の温度制御が可能となる。なお、前記発熱量の検出とは、実際温度を直接測定することに限らず、温度と他の要素（例えば、電気的信号）との相関関係等に基いて検出してもよい。
次に、本発明は、前記加熱制御部は、前記複数の前記反応領域について全体制御し、前記加熱量修正部は、それぞれの前記反応領域を個別制御する反応処理装置を提供する。
前記加熱制御部によって前記反応領域全体について全体制御し、前記反応領域ごとに設けた加熱量修正部によって前記反応領域ごとの加熱量情報を修正することで個別制御できる。
続いて、本発明は、前記熱源は、電気的信号を与えられることで発熱する発熱抵抗体であり、前記加熱量修正部は、前記発熱抵抗体の電気的信号を測定し、あらかじめ取得した前記発熱抵抗体の電気的信号と発熱量との相関関係に基づいて、前記発熱抵抗体の発熱量を算出する反応処理装置を提供する。
発熱抵抗体は比抵抗温度特性を有するため、電気的信号を測定することで正確な発熱量を算出することができる。その結果、より精度の高い情報をフィードバックすることができる。
また、本発明は、前記加熱量修正部は、前記熱源の近傍の温度を検出して電気的信号に変換する温度検出手段を備え、前記検出した温度を前記発熱量情報として前記加熱量情報を修正する反応処理装置を提供する。
フィードバックさせる情報として、前記熱源の近傍の温度を検出することで、前記熱源の正確な発熱量を得ることができる。
更に、本発明は、前記加熱制御部は、制御素子としてペルチェ素子を用いて前記複数の前記反応領域を全体制御する反応処理装置を提供する。
反応領域の全体の温度制御をペルチェ素子を用いた前記加熱制御部で全体制御し、各反応領域ごとの温度のばらつき等を前記加熱量修正部により制御することができる。
そして、本発明は、前記加熱修正部は、前記加熱量情報を修正する制御素子として薄膜トランジスタを用いて前記加熱量情報を前記反応領域ごとに個別制御する反応処理装置を提供する。
前記加熱修正部により行われる前記反応領域ごとの個別温度制御に薄膜トランジスタを用いることで、前記核反応領域を個別かつ高精度の温度制御できる。
そして、本発明は、前記反応領域は遺伝子増幅反応を行ない、前記加熱制御部は前記遺伝子増幅反応の加熱サイクルに基いて加熱制御を行なうＰＣＲ装置とすることができる。
ＰＣＲ装置とすることで、遺伝子増幅反応の加熱サイクルを前記加熱制御部により制御するとともに、反応領域ごとの温度制御を前記加熱量修正部により行なうこともできる。特にＰＣＲ装置では、遺伝子増幅反応を行なうための加熱サイクル（例えば、熱変性→アニーリング→伸長反応）を所定回数繰り返す必要がある。その加熱サイクルを加熱制御部にて全体制御し、各反応領域の加熱量の補正フィードバックを加熱量修正部にて行なうことができる。その結果、前記反応領域を個別かつ高精度に温度制御することができる。
また、本発明は、前記反応領域に所定波長の励起光を照射する光学手段と、前記励起光照射により発生する蛍光を検出する蛍光検出部と、を備えるＰＣＲ装置とすることができる。
前記光学手段と蛍光検出部を備えることで、前記遺伝子増幅反応をリアルタイムに解析することができる。

本発明に係る反応処理装置によれば、高精度かつ個別の温度制御を行うことができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る反応処理装置の好適な実施形態について説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

図１は、本発明に係る反応処理装置の一実施形態を側面視した概念図である。以下に使用する図面では、説明の便宜上、装置の構成を簡素化して示している。

図１中の符号１は、本発明に係る反応処理装置を示している。この反応処理装置のサイズや層構造等は、目的に応じて適宜選択可能であり、反応処理装置１の形態構成についても本発明の目的に沿う範囲で設計又は変更可能である。

反応処理装置１は、複数の反応領域Ａ１を有するウェル基板１１と、前記反応領域Ａ１を加熱する加熱部１２と、を備えている。

前記反応領域Ａ１では、所定の反応をそれぞれの反応領域ごとに行なうことができる。前記反応領域Ａ１は、複数の反応を行なうことができるため、例えば、反応条件を変化させて網羅的に解析することもできる。コンビナトリアルケミストリー等にも応用できる。

前記加熱部１２は、それぞれの反応領域Ａ１ごとに設けられているため、個別に温度制御することができる。そして、前記加熱部１２は、加熱制御部１２１と加熱量修正部１２２とを備えている。前記加熱制御部１２１では、各反応領域Ａ１の指標とする目標温度となるように制御することができる。

なお、前記加熱制御部１２１は、必ずしも前記反応領域Ａ１に対して１ずつ設ける必要はない。即ち、加熱制御部１２１については、反応処理装置１に対して１つを設けておき、前記反応領域Ａ１全体を全体制御してもよい。例えば、前記複数の反応領域Ａ１全体を同じ加熱スケジュールで行なう場合等では、前記加熱制御部１２１で全体制御し、各反応領域Ａ１の個々の温度のばらつきを前記加熱修正部１２２によって修正することもできる。

また、複数の反応領域Ａ１全体の基本目標温度を設定し、加熱制御部１２１によって前記基本目標温度となるように全体制御し、反応領域Ａ１ごとに設けられた加熱量修正部１２２によって各反応領域Ａ１の個別目標温度となるように加熱量情報を修正させることもできる。勿論、前記基本目標温度と前記目標温度が同じ温度となるように設定することも可能である。

そして、前記加熱量修正部１２２では、前記反応領域Ａ１ごとに設けられた熱源又はこの熱源近傍の発熱量を検出して、前記発熱量に基いて前記熱源に伝達する前記加熱量情報を修正することもできる。その結果、各反応領域Ａ１ごとの温度のばらつきを考慮して熱加熱を行なうことができる。この実際の温度とは、前記熱源の実際温度でもよいし、前記熱源の近傍の実際温度でもよい。

従来では、反応処理装置の温度を制御する目的で、例えば、半導体素子等を用いている。しかし、半導体素子は製造上のばらつき等が生じることが多い。従って、複数の反応領域を備えた反応処理装置では、基板ごとに、あるいは同一基板上であっても加熱部（ヒータユニット）ごとに発熱量のばらつきが生じてしまう。

これに対して、本発明では、前記加熱制御部１２１だけでなく前記加熱量修正部１２２も設けることで、各反応領域Ａ１について個別かつ高精度に温度制御することができる。

図２は、本発明における温度制御の一例を説明するための概念図である。以下、温度制御について図２を参照しながら説明する。

図２では、反応前の初期温度Ｔ_０（例えば、室温）の状態から、第１の目標温度Ｔ_１で一定時間反応させ、その後、反応領域Ａ１の１つは第２の個別目標温度Ｔ_２で、反応領域Ａ１の別の１つは第２の個別目標温度Ｔ_３でそれぞれ反応させる場合を例示している。

まず加熱制御部１２１では、初期温度Ｔ_０から第１の目標温度Ｔ_１まで昇温させるように目標温度Ｔ_１を設定して、熱源に発熱量情報を伝達し加熱させる。しかし、これだけであれば、反応領域Ａ１が正確な目標温度Ｔ_１を維持することができず、温度のばらつき等が生じる場合もある。この場合、各反応領域ごとの熱源又はこの熱源の近傍の実際温度ｔ_１を発熱量として検出する。そして、第１の目標温度Ｔ_１と実際温度ｔ_１との温度のずれを修正すべく、前記発熱量情報に基いて加熱すべき加熱量を修正する。これにより、各反応領域Ａ１を第１の目標温度Ｔ_１に定温させることができる。

続いて、反応領域Ａ１のうちの１つを個別目標温度Ｔ_２とし、別の１つを個別目標温度Ｔ_３とする。この場合、加熱制御部１２１の基本目標温度をＴ_１´とし、前記基本目標温度Ｔ_１´から各反応領域Ａ１の個別目標温度Ｔ_２，Ｔ_３となるように加熱量を修正できる。

この場合、各反応領域Ａ１に設けられた前記加熱量修正部１２２により、各熱源又はそれぞれの熱源の近傍の実際温度ｔ_２，ｔ_３の発熱量を検出し、これに基いて加熱すべき加熱量情報を修正する。その結果、それぞれの個別目標温度Ｔ_２，Ｔ_３となるように定温させることができる。このように、本発明では、前記反応領域Ａ１ごとに目標温度を変えて設定することもできる。

特に、前記加熱量修正部１２２では、発熱量情報をリアルタイムに検出し、かつリアルタイムに加熱量情報として修正を行なうことで、熱加熱についての高精度のフィードバック補正を行なうことができる。

本発明では、前記複数の反応領域Ａ１について全体制御を行なう制御素子を反応処理装置１に対して１つ設けた加熱制御部１２１とし、前記反応領域Ａ１ごとに制御素子を設けた加熱量修正部１２２とする構成とできる。例えば、加熱制御部１２１の制御素子としてペルチェ素子等を用いて全体制御を行ない、加熱量修正部の制御素子として薄膜トランジスタ等を用いて個別制御を行なうことで、加熱系の電流制御を高精度に実現することができる。

このように、本発明によれば、個別かつ高精度に熱制御できる反応処理装置１とすることができる。この反応処理装置は、精密な熱制御を要する反応に用いる装置として、幅広い用途に用いることができる。そのなかでも、例えば、遺伝子増幅反応等を行なうＰＣＲ装置として好適に使用することができる。

従来のＰＣＲ装置では、サーマルサイクラー等の温度制御が確かに行なわれているが、グラディエント機構であるため、各サンプルごとの個別の温度制御は困難である。また、遺伝子増幅反応の温度制御も個別に行なうことができない。その結果、各サンプルの遺伝子増幅量を一定に増幅させることができない等といった問題が顕著であった。

図３は、本発明に係る反応処理装置をＰＣＲ装置とした第１実施形態を側面視した概念図である。以下に使用する図面では、説明の便宜上、装置の構成等については簡素化して示している。

図３中の符号２は、本発明に係るＰＣＲ装置を示している。このＰＣＲ装置２のサイズや層構造は、目的に応じて適宜選定可能であり、ＰＣＲ装置２の形態構成についても本発明の目的に沿う範囲で設計又は変更可能である。

ＰＣＲ装置２は、複数の反応領域Ａ２を有するウェル基板２１と、光源２２と、該光源２２より発せられた励起光Ｌ１，Ｌ２を導く励起光走査板２３とを備えている。そして、フィルター２４と、蛍光Ｌ３を検出する蛍光検出部２５と、前記反応領域Ａ２を加熱する加熱部２６と、が測定基板２７に設けられている。

ＰＣＲ装置２では、光源２２より発せられた励起光Ｌ１が、励起光走査板２３を経て、励起光Ｌ２として各反応領域Ａ２に照射される。そして、反応領域Ａ２内から発せられた蛍光Ｌ３は蛍光検出部２５により検出・測定される。

ＰＣＲ装置２では、加熱部２６を反応領域Ａ２ごとに設けている。前記加熱部２６によって前記反応領域Ａ２を加熱することができるが、前記反応領域Ａ２が所定の目標温度となるための加熱量情報を前記熱源に伝達する加熱制御部と、熱源の温度又は熱源近傍の温度を発熱量として検出し、前記発熱量に基いて前記加熱量情報を修正する加熱量制御部を備えている。加熱量制御部で加熱量について補正フィードバックを行なうことで、各々の反応領域Ａ２を個別に、かつ高精度に温度制御することができる。その結果、遺伝子発現量を高精度に解析することができる。

そして、本発明のＰＣＲ装置２でも、前記加熱制御部として、目標温度を制御するための制御素子としてペルチェ素子２８を用いて各反応領域Ａ２の加熱サイクルを全体制御することができる。更に、前記加熱量修正部では、前記加熱量情報を修正する制御素子として薄膜トランジスタを用いることが望ましい。これにより、遺伝子増幅反応における加熱サイクルをペルチェ素子を用いて全体制御し、薄膜トランジスタを用いて個別制御できる。より具体的な回路構成等は後述する。

例えば、前記加熱制御部の制御素子としてペルチェ素子２８をＰＣＲ装置２全体に対して１つ設け、前記反応領域Ａ２ごとに前記加熱量修正部を設け、その制御素子として薄膜トランジスタを反応領域Ａ２の設置数だけ設ける構成が可能である。このような構成とすることで、デバイスの小型化に資することができ、より多数の反応領域Ａ１をウェル基板２１に形成することができる。

更に、例えば、反応領域Ａ２の１つを４２℃に、別の１つを４１℃に制御すること等も可能である。前記加熱制御部によって反応領域Ａ２全体を４０℃となるように基本目標温度を設定して加熱を実施する。そして、４０℃から＋２℃、あるいは＋１℃となるように加熱量修正部によって制御する。このように、前記反応領域Ａ２ごとに異なる個別目標温度となるように制御することもできる。

複数の反応領域Ａ２全体の基本目標温度（前記の場合であれば、例えば４０℃）を設定し、加熱制御部によって前記基本目標温度となるように反応領域Ａ１全体を制御し、反応領域Ａ２ごとに設けられた加熱量修正部によって各反応領域Ａ２の個別目標温度（前記の場合であれば、例えば４１℃、４２℃）となるように加熱量情報を個別に修正できる。勿論、前記基本目標温度と前記個別目標温度が同じ温度となるように設定することも可能である（前記の場合であれば、例えば４１℃や４２℃に設定した反応領域Ａ２ごとの温度を、４０℃とすることもできる。）。

従って、ＰＣＲ反応であれば、「熱変性→アニーリング→伸長反応」からなる加熱サイクルを行なう場合、前記加熱制御部によって加熱サイクルの目標温度となるように全体制御し、反応領域Ａ２ごとの温度のばらつきを加熱量修正部によって個別制御することも可能である。例えば、アニーリング温度５５℃となるように各反応領域Ａ１を制御したい場合、加熱制御部の目標温度を５５℃としておき、各反応領域Ａ１の加熱量修正部によって５５℃からの温度のずれを個別に修正することができる。

ウェル基板２１は、複数の反応領域（ウェル）Ａ２を備えている。この反応領域Ａ２で所定の遺伝子増幅反応等を行う。例えば、このウェル基板２１は、低蛍光発光プラスチック材料やガラスで形成し、人の遺伝子数に匹敵する数の反応領域Ａ２をマトリクス状に配置することができる。

本発明では、ＰＣＲ反応のための反応領域（ウェル）Ａ２はマイクロ空間であることが望ましい。例えば、ウェルを３００μｍ×３００μｍ×３００μｍ（約３０ｎＬ容量）とし、約４万個のウェルを並べるとすると、約６ｃｍ角の面積を有するデバイスとなる。この場合、反応領域Ａ２の設置数が多くなるが、反応領域Ａ２の全体制御をＰＣＲ装置２に対して１つの加熱制御部（例えば、制御素子としてペルチェ素子２８を用いる場合）で行なう場合は、回路構成等も簡便ですむため好適である。

ここで、個々の反応領域Ａ２の形状は特に限定されず、反応溶液を保持できる形状であれば、どのような形状でもよい。励起光Ｌ１，Ｌ２を照射・導入する光路や、蛍光Ｌ３を検出する光路等を考慮して適宜好適な形状を選択することができる。ＰＣＲ装置２では、反応領域Ａ２内で前記蛍光Ｌ３を反射させるため、反応領域Ａ２は曲面部分を有している。

光散乱や外光の影響による検出感度の低下を抑制するために、反応領域Ａ２は、遮光する材質（例えば、ダイヤモンドライクカーボン等）にてコーティングされていることが望ましい。

本発明では、前記複数の反応領域Ａ２全てに特定波長の励起光を照射可能な光学手段として、光源２２や、励起光Ｌ１を各反応領域Ａ２に導入するための励起光走査板２３を用いることができる。

光源２２は、特定波長の光を発光するものであればよく、その種類は特に限定されないが、好適には、白色もしくは単色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが望ましい。発光ダイオードを用いることで、不要な紫外線や赤外線を含まない光を簡便に得ることができる。

本発明では、光源２２の設置場所や光源数については特に限定されない。図示はしないが、各反応領域Ａ２に対応するように光源２２を複数設け、各光源２２が対応する各反応領域Ａ２に向かって励起光Ｌ１，Ｌ２を直接照射する構造としてもよい。これにより各反応領域Ａ２を光源２２で直接照射できるため、励起光量をより多く採取でき、かつ励起光Ｌ１，Ｌ２の光量を個別に制御することができ、各反応領域Ａ２に均一に励起光Ｌ１，Ｌ２を照射できる。

励起光走査板２３は、光源２２から発せられる励起光Ｌ１をウェル基板２１内の各反応領域Ａ２に導くものである。前記励起光走査板２３内部のスペーサ２３１に光源２２から発せられる励起光Ｌ１が導入される。そして、前記励起光走査板２３の底部には反射膜２３２が設けられており、ウェル基板２１へ励起光Ｌ２を導入することができる。これにより、各反応領域Ａ２内の反応液中の蛍光物質を均一な光量で励起させることができる。前記反射膜２３２の材料等については特に限定されないが、好適には、ダイクロックミラーを用いることが望ましい。

また、本発明では、励起光走査板２３の上部に、前記励起光Ｌ１，Ｌ２の波長光のみを透過するフィルター２３３を設けることが望ましい。これにより、光源２２から発せられる光から励起光Ｌ２を効率よく取り出し、反応領域Ａ２へ導くことができる。このフィルター２３３としては、例えば偏光フィルター等を用いることができる。

反応領域Ａ２に照射された励起光Ｌ２は、反応領域Ａ２内の反応液中のプローブの蛍光物質等に照射されることで蛍光Ｌ３を発する。この蛍光Ｌ３は反応領域Ａ２内の壁面で反射して、反応領域Ａ２下方に設けられた蛍光検出部２５で検出・測定される。

また、本発明では、特定波長の光を取り出すことができるように、反応領域Ａ２と蛍光検出部２５との間にもフィルター２４を配置できる。前記フィルター２４は特定波長の光（蛍光Ｌ３等）を取り出すことができればよく、その材料は限定されないが、例えば、ダイクロイックミラーを用いることができる。

蛍光検出部２５は、反応領域Ａ２に照射された励起光Ｌ２に応答して、インターカレートしたプローブ中の蛍光色素が励起することで発せられる蛍光を検出・測定する。

そして、前記蛍光検出部２５は、検出した蛍光量を電気的信号（電流あるいは電圧）に変換し、その物理変動量がＤＮＡ増幅信号との相関関係に基づいて比較算出するように設計することもできる。このような対応テーブルを用いて検出することで、より高精度の光学検出系とすることができる。

更に、前記蛍光検出部２５の検出媒体と、前記加熱部２６の前記温度検出手段の検出媒体とを、加熱制御素子回路内、あるいは反応領域の周縁に配置することにもできる。このような構成とすることで、光学系・熱制御系等を一括制御できたり、デバイスの小型化に寄与することができる。

ＰＣＲ装置２では、加熱部２６を各反応領域Ａ２にそれぞれ設けている。前記加熱部２６は温度制御機構を備えており、これにより前記加熱部２６の反応領域Ａ２の温度制御を行う。これにより、例えば、ＰＣＲサイクルを行う場合、熱変性→アニーリング→伸長反応のステップについてより高精度の温度制御を行うことができる。

図４は、本発明に係る反応処理装置をＰＣＲ装置とした第２実施形態を側面視した概念図である。以下、図３に示す形態との相違点を中心に説明し、共通する部分についてはその説明を割愛する。

このＰＣＲ装置３は、反応領域（ウェル）Ａ２ごとに蛍光検出部３５や加熱部３６を測定基板３７上に備えている点では、第１の実施形態と共通する。しかし、励起光Ｌ２をウェル基板３１の上方から照射して、反応領域Ａ３内を透過した蛍光Ｌ３を検出する点等で相違する。

ＰＣＲ装置３では、光源３４から発せられる励起光Ｌ１が、励起光走査板３３によって反応領域Ａ３に導かれる。励起光走査板３３では、スペーサ３３１を励起光Ｌ１が通過し、反射膜３３２とフィルター３３３によりウェル基板３１に励起光Ｌ２が導入される。

そして、前記励起光Ｌ２は、反応領域Ａ３内の反応液中のプローブの蛍光物質等に照射されることで蛍光Ｌ３を発する。この蛍光Ｌ３は、反応領域Ａ３の下方に設けられた蛍光検出部３５で検出・測定される。

また、反応領域Ａ３下方に設けられた加熱部３６に前記反応領域Ａ１への加熱は行われ、ペルチェ素子３８等によって前記反応領域Ａ３の加熱サイクルについて全体制御することができる。

一般的なＰＣＲ装置では、「熱変性→アニーリング→伸長反応」からなるサイクルを３０サイクル程度行なうために２５〜３０分の反応時間を要する。その際、約２℃／秒の温度制御を行っている。これに対して、本発明のＰＣＲ装置では、２０℃以上／秒の温度制御が可能であるため、１サイクルあたり４０秒程度の時間短縮が可能となり、３０サイクル全体ではおよそ２５分以下の反応時間が達成できる。

また、プライマーの設計に応じて、アニーリング時間、伸長反応時間をコントロールすることができるため、増幅率を一定倍率（例えば２倍等）に揃えることができるため、遺伝子発現量の検出精度を向上させることができる。

このように本発明では、前記熱源は、電気的信号を与えられることで発熱する発熱抵抗体を用いることが望ましい。更に、本発明は、加熱制御部は、予め得られた前記発熱抵抗体の電気的信号と発熱量との相関関係に基いて、前記実際温度を検出することができる。

以下、本発明に係る反応処理装置における熱加熱系について実現可能な具体例を中心に説明する。図５は、本発明に係る反応処理装置の加熱部の回路構成の一例を示す回路図である。

図５に示す回路は、各反応領域Ａ１に温度検出手段とヒータ部とを設けた回路構成である。前記温度検出手段は、ダイオード特性を有する素子を用いている。前記ヒータ部は、発熱抵抗体を用いている。

各熱源の近傍に温度検出用ダイオードを配置することでリアルタイムに制御発生熱量を検出して、目標温度とするための必要熱量との関係を検証するし、各熱源の加熱量についてリアルタイムにフィードバック補正を行なう。

本発明では、前記温度検出手段において前記実際温度を検出する媒体は、熱源の加熱量を制御する回路内に配置する構成であることが望ましい。これによって、煩雑な製造工程を省略できるとともに、デバイスとしての小型化も可能となる。また、本発明では、前記温度検出手段に用いる検出媒体と、熱源の加熱量を制御する制御媒体とを保護層を介して複数層とする構成としてもよい。

図５では、温度検出手段により検出された温度情報はＡＤＣ（アナログ−デジタル−コンバーター）に出力される。そして、この情報に基づいて、各反応領域Ａ１に対応して設けられたＣＰＵによって演算処理されることで、各反応領域Ａ１の適切な加熱量が決定され、その加熱量情報が各熱源へと伝達される。なお、この温度検出手段は熱源やその近傍に設けることができる。

発熱抵抗体としては、例えば、白金（Ｐｔ）、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、炭化珪素、モリブデンシリサイド、ニッケル−クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金等を用いることができる。また、薄膜トランジスタ等によりスイッチング制御機能を付与してもよい。

前記温度検出手段の検出媒体としてダイオード特性を有する素子を用いることができるが、好適には、薄膜トランジスタ素子やＥＬ素子等を用いることが望ましい。前記薄膜トランジスタの種類については、特に限定されず、例えば、ポリ珪素や、α−珪素等のタイプを適宜使用できる。

このようにダイオード特性を有する薄膜トランジスタやＥＬ素子等は、温度に応じて一定電圧における通電電流値、又は一定電流における駆動電圧が変動する特性を有する。例えば、図６に示すような相関関係がある。一定電圧Ｖ_１を印加した際に、実際の温度が３０℃である場合には通電電流値Ｉ_１を検出する。実際の温度が４５℃の場合には通電電流値Ｉ_２を検出する。実際の温度が６０℃の場合には通電電流値Ｉ_３を検出する。同様に、電流を一定値として駆動電圧を測定する場合には、実際に温度に応じて変動する電圧値を検出できる。

温度制御は、温度制御媒体（薄膜トランジスタ等）に印加する電圧をコントロールして、ドレイン（ｄ）−ソース（ｓ）間の電流値を可変としてもよいし、ドレイン（ｄ）−ソース（ｓ）間の電流を定電流電源としてコントロールさせてもよい。また、制御素子として薄膜トランジスタを用いた場合には、薄膜トランジスタのスイッチング機能をも利用して、各反応領域Ａ１の温度制御を個別に行なうこともできる。

このように、温度検出媒体を用いて、各加熱部の熱制御発生電流による発熱量と目標温度との相関をリアルタイムに補正フィードバックしながら加熱することもできる。これにより高精度の温度制御をリアルタイムに行うことができる。

なお、図５は、温度検出手段を設けた場合の一例であるが、本発明では、温度検出手段を設けなくても良い。即ち、熱源又は熱源近傍の実際温度を直接測定せずに、前記発熱抵抗体の発熱量と電気的信号（例えば、電流値）との相関関係を用いたオープンループ制御とすることもできる。

図７は、前記ドレイン（ｄ）−ソース（ｓ）間の電流値Ｉ_ｄｓと、温度（発熱量）との相関関係を示す一例である。この相関関係を対応テーブル等として制御媒体に予め記憶させておくことで、この対応テーブルに基いて温度情報を検出することができる。

加熱部に関する回路構成としては、熱源と、前記加熱部を選択する走査線と、加熱量情報を前記熱源に伝達するデータ線と、前記データ線から伝達される前記加熱量情報を取得する書き込み部と、前記走査線が非選択となった後も加熱量情報を記憶しておく保持部と、前記加熱量情報に基いて前記熱源の発熱を制御する発熱制御部と、を備える構成とすることができる。以下、これに関する構成を中心に説明する。

図８は本発明に係る反応処理装置の一実施形態に含まれる加熱部の回路構成を示す回路図である。図９は、図８の回路動作の一状態を示す回路図である。図１０は、図８の回路動作の別の一状態を示す回路図である。

図８のトランジスタＴ１は、Ｎチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、単にトランジスタということがある）である。符号ＳＷは、スイッチをそれぞれ示している。また、符号ｇはゲートを、符号ｄはドレインを、符号ｓはソースを示している。符号Ｃｓはコンデンサを示している。

駆動電流は、電源電位ＶＤＤと接地電位ＧＮＤ間を、トランジスタＴ１を介して流れる。そして、トランジスタＴ１とスイッチＳＷ３の抵抗成分によって発生するジュール熱を熱源として使用することができる。トランジスタＴ１をＮチャネルとしたのは一例であり、本発明ではＰチャネルのトランジスタも適宜使用することができる。

そして、データ線から伝達される加熱量情報は信号電流であり、この信号電流を電圧レベルに変換する変換部を設け、この変換部によって変換された電圧レベルを前記保持部に一旦保持させる。そして、発熱制御部において前記保持された電圧レベルを電流レベル変換することで熱源の発熱を制御する構成であることが望ましい。図８の回路の動作について、図９、図１０を参照しながら説明する。

図９は、加熱部回路に電流レベルの形の発熱量情報（即ち、信号電流）を書き込む動作を示している。この書き込み動作においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態であり、スイッチＳＷ３がオフ状態である。

トランジスタＴ１には、ドレインｄとゲートｇがスイッチＳＷ２によって短絡された状態であり信号電流Ｉ_ｓｉｇが流れる（図９参照）。その結果、信号電流Ｉ_ｓｉｇの値に応じたゲート・ソース間の信号電圧Ｖ_ｇｓが発生する。

そして、トランジスタＴ１がエンハンスメント型トランジスタ（即ち、しきい値Ｖ_ｔｈ＞０）であれば、飽和領域で動作し、信号電流Ｉ_ｓｉｇと信号電圧Ｖ_ｇｓとの間にはよく知られた下記の式（１）が成立する。

ここで、μはキャリアの移動度、Ｃ_ＯＸは単位面積当たりのゲート容量、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長をそれぞれ示している。

回路が安定した時点でスイッチＳＷ２をオフ状態とすると、ゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓがコンデンサＣｓに保持されるので、スイッチＳＷ１をオフ状態とすることで信号書き込み動作が完了する。

その後、任意のタイミングで、図１０に示したようにスイッチＳＷ３をオン状態とすると、電源電圧ＶＤＤから接地電位ＧＮＤに向かって電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１が飽和領域で動作するように、電源電圧ＶＤＤを十分に高く、スイッチＳＷ３のオン抵抗を十分に低く設定すれば、トランジスタＴ１に流れる駆動電流Ｉ_ｄｒｖは、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓには依存せず下記式（２）で与えられる。そして、この駆動電流Ｉ_ｄｒｖは、前記信号電流Ｉ_ｓｉｇに一致する。

即ち、前記式（１）、（２）の右辺に表れる各パラメータは、一般に基板毎に、あるいは同一基板内であっても場所ごとにばらつくが、図９や図１０に示した駆動を行なうことで、これらの各パラメータの値に関係なく、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖとが一致する。

そして、前記信号電流Ｉ_ｓｉｇはヒータマトリクス外部の制御回路等によって、正確な値で生成させることが可能であるから、図８の加熱部回路から発生するジュール熱は、トランジスタの特性のばらつき等に影響を受けず、電源電圧ＶＤＤと信号電流Ｉ_ｓｉｇとの積（ＶＤＤ×Ｉ_ｓｉｇ）で決まる正確な値とすることができる。

図１１は、図８に示す回路構成の変形例である回路図である。

図１１に示す回路は、図８とスイッチの接続関係等が相違する。しかし、図１１に示す回路は、図８に示す回路と同様に、信号書き込み時にはスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２をオン状態にし、スイッチＳＷ３をオフ状態とする。そして、発熱動作時には、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２をオフ状態にし、スイッチＳＷ３をオン状態とする。従って、各動作状態における等価回路はそれぞれ図９、図１０と同様であり、図１１の回路も図８の回路と同様の機能を発揮することができる。

図１２は、図８に示す回路構成の別の変形例である回路図である。

図１２では、トランジスタＴ１としてＰチャネルトランジスタを用いており、電流の向きが逆転している点等で図８の回路と相違する。しかし、原理的には図８の回路と共通するものであり、同様の機能を発揮することができる。

本発明において、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（低温ポリシリコンＴＦＴ）ではＰ型金属酸化膜半導体（ＰＭＯＳ）を用いることが好適である。低温ポリシリコンＴＦＴでは、ＰＭＯＳの方が特性が安定している点で望ましい。

図１３は、図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。

図１３の回路では、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の制御は図８の回路と共通するが、トランジスタＴ１のソース側から信号電流Ｉ_ｓｉｇを引き出す点等で相違する。しかし、ゲート・ドレイン間を短絡した状態で信号電流Ｉ_ｓｉｇを流し、それに応じて発生したゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓをコンデンサＣｓ４に保持させるという動作原理は、図８の回路と共通するものであり、同様の機能を発揮することができる。

そして、本発明において、前記変換部は、第１の電界効果トランジスタと、ゲートとドレインとを電気的に接続した第３の電界効果トランジスタとを備え、前記第１の電解効果トランジスタのソースと、前記第３の電解効果トランジスタのドレインとが、電気的に接続している構成であることが望ましい。この構成について、図１４等を参照して説明する。

図１４は、図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。図１４の回路では、図８の回路構成に、トランジスタＴ２、スイッチＳＷ４、コンデンサＣｓ２を追加した点等で相違する。スイッチＳＷ４は、スイッチＳＷ２と同様に制御する。この回路の動作を以下に説明する。

図８の回路において、信号電流Ｉ_ｓｉｇは式（１）によって与えられ、駆動電流Ｉ_ｄｒｖは式（２）によって与えられ、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖが一致することは既に述べた。このことは、例えば、ＭＯＳトランジスタに流れる電流が、飽和領域動作においてはドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓにはよらず、ゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓによってのみ決定されるという基本動作に沿うものである。

しかるに、現実のトランジスタでは、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓが増加すると、ドレイン・ソース間電流Ｉ_ｄｓも多少増加するのが普通である。この現象は、ドレインの電位がチャネルの導電状態に影響を与えるバックゲート効果や、ドレイン端の空乏層（欠乏層）がソース側に伸びることで実効的なチャネル長Ｌが短くなるショートチャネル効果等が原因であると考えられる。

図８の回路を例にして説明すると、比較的小さな信号電流Ｉ_ｓｉｇを書き込む場合には、式（１）によって発生するゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓは比較的小さな値となり、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓはゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓと等しい小さな値となる。

一方、駆動時には、駆動電流Ｉ_ｄｒｖが小さいためにスイッチＳＷ３での電圧降下が小さく、トランジスタＴ１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓは書き込み時より大きな値となる。このように、書き込み時と駆動時でのトランジスタＴ１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓは一般に一致しない。従って、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖも厳密には一致しない。このことが、所望の発熱量が得られない原因となる場合がある。

これに対して、図１４に示す回路構成を考える。例えば、トランジスタＴ１については、図８の回路と同様に、書き込み時と駆動時とでトランジスタＴ１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓは一般に一致しない。しかし、例えば駆動時のドレイン・ソース間電圧Ｖ_ｄｓが大きい場合、制御電流Ｉ_ｓｉｇよりも駆動電流Ｉ_ｄｒｖの方が大きくはなるものの、トランジスタＴ２が飽和状態で動作していれば（言い換えれば、定電流源に近い動作をしていれば）、その微分抵抗は非常に大きい値となる。

これによって、駆動電流Ｉ_ｄｒｖが僅かに増加しただけでもトランジスタＴ１のソース電位が大きく上昇する。これは、トランジスタＴ１のゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓを減少させ、駆動電流Ｉ_ｄｒｖを減少させる方向に作用する。結果として、駆動電流Ｉ_ｄｒｖは信号電流Ｉ_ｓｉｇに対してあまり増加することができず、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖとの一致性は図８の例よりも良好になる。

図１５は、図８の具体的な構成例を示す回路図である。

３個のスイッチはトランジスタＴ２，Ｔ３，Ｔ４で構成されている。このうちトランジスタＴ２がＮチャネルトランジスタであり、トランジスタＴ３，Ｔ４がＰチャネルトランジスタである。前記３個のトランジスタＴ２，Ｔ３，Ｔ４のゲートを共通接続して走査線とすることで、この走査線が低レベルのときに信号書き込み動作を行い、高レベルのときに駆動動作を行なうようにさせることができる。後述するように、本発明において、トランジスタＴ２，Ｔ３，Ｔ４の各ゲートを共通接続しない形態とすることもできるが、構造が簡易である点で図１５の回路図とすることが好適である。

図１６は、本発明に係る反応処理装置の一実施形態に含まれる加熱部のブロック回路図である。より詳しくは、前記加熱部（ヒータユニット）をヒータマトリクス構造とした形態である。このヒータマトリクス構造は、それぞれ複数の走査線１〜ｍとデータ線１〜ｎを有している。これらの交差部Ｕには、例えば、前記したヒータユニット回路が設けられている。

走査線駆動回路は、前記走査線を順次選択（即ち、低レベルに）する。これに同期してデータ線駆動回路が各データ線に信号電流を印加することで、各加熱部に対して行単位で発熱量情報を書き込むことができる。前記走査線は、前記加熱量情報を取得するタイミングを制御する。書き込み終了後は、走査線を非選択（即ち、高レベルに）することで、信号電流Ｉ_ｓｉｇと同じ電流値の駆動電流を各加熱部（ヒータユニット）に流し続けることができる。このようにして、前記各加熱部に所望の大きさの電流を流すことができ、その結果、所望の熱量を発生させることができる。

図１７は、図１５の回路構成の別の変形例である回路図である。

図１７に示す回路構成はトランジスタＴ４ａ，Ｔ４ｂを有する点等が、図１５に示す回路構成と相違する。

一般に薄膜トランジスタは製造過程等で欠陥が生じやすく、例えば、スイッチトランジスタがオフ状態において微小なリーク電流を流す不具合が確率的に発生する。図１５の回路では、トランジスタＴ４にリーク電流が生じた場合、リーク電流によってコンデンサＣｓに保持された電圧が変化する。そのため、正しい発熱状態を維持することができない状況が発生する場合がある。

これに対して、図１７に示す回路では、図１５に用いるトランジスタＴ４を、直列に接続した２個のトランジスタＴ４ａ，Ｔ４ｂで構成しているため、一方に不具合が生じたとしても、全体としては、リーク電流を抑えることができる。同様に、３個以上のトランジスタを直列に接続することや、トランジスタＴ２，Ｔ３について複数のトランジスタを接続する構成とすることも可能である。

図１８は、図８の回路構成の更に別の変形例である回路図である。

図１８に示す回路図は、トランジスタＴ２の制御をトランジスタＴ３，Ｔ４の制御と独立させた構成例である。信号書き込み時は、書き込み走査線と駆動走査線とをともに低レベルとする。書き込み終了後（即ち、書き込み走査線を高レベルとした後）は、任意のタイミングで駆動走査線を高レベルとすることで、発熱動作させることができる。

逆に、駆動走査線を低レベルにすれば、発熱動作を簡便に停止することができるので、速やかに温度を低下させた場合等に好適である。また、発熱動作時間を調節することも可能であるので、例えば、信号電流源が小さな電流を正確に生成することが困難である場合であっても、正確な微小発熱動作をさせることができる。

図１９は、図８の回路構成の更に別の変形例である回路図である。

図１９では、電源電圧ＶＤＤは走査線と平行に配置されており、図８のスイッチＳＷ３をダイオードＤ１で形成していること等が特徴である。信号書き込み時は前記電源電圧ＶＤＤを低レベルにすればダイオードＤ１がオフ状態となり、駆動時は前記電源電圧ＶＤＤを高レベルにすればダイオードＤ１がオン状態となるので、ダイオードＤ１はスイッチとして動作させることができる。従って、図１９に示す回路構成は、図１８に示す回路構成等とも同様の機能を有することができる。

図２０は、図８の回路構成の更に別の変形例である回路図である。

図２０に示す回路では、信号電流Ｉ_ｓｉｇを電圧の形に変換するトランジスタＴ１と、発熱のための電流を流すトランジスタＴ２とが別に設けられている点等で図８に示す回路構成と異なる。

信号書き込み時は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態となり信号電流Ｉ_ｓｉｇをトランジスタＴ１に流す。このとき、下記式（３）が成立する。

また、式（３）において、各パラメータの意味は、前記式（１）に準ずるが、トランジスタＴ１のチャネル幅をＷ_１とした。駆動時は、２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態となる。一方、コンデンサＣｓには、書き込み動作で生じたゲート・ソース間電圧Ｖ_ｇｓが保持されているので、トランジスタＴ２に流れる駆動電流Ｉ_ｄｒｖについては下記式（４）が成立する。

ここで、トランジスタＴ２のチャネル幅はＷ_２であり、トランジスタＴ１，Ｔ２は、微小な加熱部内に形成されるため、パラメータμ、Ｃ_ＯＸ、Ｖ_ｔｈはトランジスタＴ１，Ｔ２について事実上等しいものと考える。また、チャネル長Ｌは等しい値に設計することができる。その結果、式（３），（４）により下記式（５）を導出することができる。

式（３），（４）の右辺に現れる各パラメータは一般に基板ごとに、あるいは同一基板内であっても場所ごとにばらつく場合があるが、これらのパラメータの値に関係なく、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖの比は、トランジスタＴ２とトランジスタＴ１のチャネル幅の比に一致することがわかる。

この回路の特徴は、図８の回路等とは異なり、信号電流Ｉ_ｓｉｇと駆動電流Ｉ_ｄｒｖの比を任意に調節できることにある。例えば、微小な発熱をさせたい場合、外部回路が微小な電流を発生させることが困難であれば、式（５）の右辺が小さくなるようにチャネル幅を設計すればよい。逆に、微小な信号電流Ｉ_ｓｉｇによって、大きな駆動電流Ｉ_ｄｒｖを制御できるよう設計することも容易である。

本発明に係る反応処理装置の一実施形態を側面視した概念図である。 同実施形態の温度制御の一例を説明するための概念図である。 本発明に係る反応処理装置をＰＣＲ装置として用いた第１実施形態を側面視した概念図である。 本発明に係る反応処理装置をＰＣＲ装置として用いた第２実施形態を側面視した概念図である。 本発明に係る反応処理装置の加熱部の回路構成の一例を示す回路図である。 電流値と電圧値と温度の相関関係の一例を示す図である。 制御電流値と温度との相関関係の一例を示す図である。 本発明に係る反応処理装置の一実施形態に含まれる加熱部の回路構成を示す回路図である。 図８の回路動作の一状態を示す回路図である。 図８の回路動作の別の一状態を示す回路図である。 図８に示す回路構成の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の別の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。 図８の具体的な構成例を示す回路図である。 本発明に係る反応処理装置の一実施形態に含まれる加熱部のブロック回路図である。 図１５に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。 図８に示す回路構成の更に別の変形例である回路図である。

符号の説明

１ 反応処理装置
２，３ ＰＣＲ装置

Claims (8)

1. 複数の反応領域と、該反応領域ごとに設けられた複数の加熱部と、を備え、
   前記加熱部は、
   熱源と、
   前記反応領域が所定の目標温度となるための加熱量情報を前記熱源に伝達する加熱制御部と、
   前記熱源又は該熱源の近傍の発熱量を検出し、前記発熱量に基いて前記熱源に伝達する前記加熱量情報を修正する加熱量修正部と、
   を備える反応処理装置。
2. 前記加熱制御部は、前記複数の前記反応領域について全体制御し、
   前記加熱量修正部は、それぞれの前記反応領域を個別制御することを特徴とする請求項１に記載の反応処理装置。
3. 前記熱源は、電気的信号を与えられることで発熱する発熱抵抗体であり、
   前記加熱量修正部は、前記発熱抵抗体の電気的信号を測定し、あらかじめ取得した前記発熱抵抗体の電気的信号と発熱量との相関関係に基づいて、前記発熱抵抗体の発熱量を算出することを特徴とする請求項１に記載の反応処理装置。
4. 前記加熱量修正部は、前記熱源の近傍の温度を検出して電気的信号に変換する温度検出手段を備え、前記検出した温度を前記発熱量情報として前記加熱量情報を修正することを特徴とする請求項１に記載の反応処理装置。
5. 前記加熱制御部は、制御素子としてペルチェ素子を用いて前記複数の前記反応領域を全体制御することを特徴とする請求項２に記載の反応処理装置。
6. 前記加熱修正部は、制御素子として薄膜トランジスタを用いて前記反応領域ごとに個別制御することを特徴とする請求項２に記載の反応処理装置。
7. 前記反応領域で遺伝子増幅反応を行ない、前記目標温度は前記遺伝子増幅反応の加熱サイクルに基いて決定されるＰＣＲ装置であることを特徴とする請求項１に記載の反応処理装置。
8. 前記反応領域に所定波長の励起光を照射する光学手段と、
   前記励起光照射により発生する蛍光を検出する蛍光検出部と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の反応処理装置。