(57)【要約】  流体を処理し且つ／或いは流体の特性を検知する要素群（２）の２次元アレイを含む微小流体デバイス（１）が提案される。各要素（２）は、アクティブマトリクスが各要素の状態を個別に変化させることを可能にする少なくとも１つの制御端子（９、１０）に結合されている。要素群は少なくとも１つのヒータ素子（１３）を有する。アクティブマトリクスは、薄膜技術で形成された電子部品群（１２）の２次元アレイを含んでいる。アクティブマトリクスはデバイスの高い多用途性をもたらす。薄膜技術は、大面積デバイスのコスト効率に優れた製法を確かなものにする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を処理し且つ／或いは流体の特性を検知する要素群の２次元アレイを有する微小流体デバイスであって、前記要素群は少なくとも１つのヒータ素子を有し、各要素は、アクティブマトリクスが各要素の状態を個別に変化させることを可能にする少なくとも１つの制御端子に結合されており、前記アクティブマトリクスは、薄膜技術で形成された電子部品群の２次元アレイを含んでいる、微小流体デバイス。
【請求項２】
前記アクティブマトリクスの前記電子部品は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタによって形成されている、請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項３】
前記アクティブマトリクスは、各要素が１つの選択ライン及び１つの制御ラインによって制御されるように、一組の選択ライン群及び一組の制御ライン群を含んでおり、各薄膜トランジスタの前記ゲート電極は１つの選択ラインに接続されている、請求項２に記載の微小流体デバイス。
【請求項４】
前記制御端子に供給される制御信号を記憶する記憶デバイスが設けられている、請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項５】
少なくとも２つのヒータ素子を有する請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項６】
個別にアドレス可能且つ駆動可能な多数のヒータ素子を有する請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項７】
温度センサを更に有する請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項８】
冷却素子を更に有する請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項９】
混合素子及び／又はポンプ素子を有する請求項１に記載の微小流体デバイス。
【請求項１０】
好ましくはＲＱ−ＰＣＲプロセスであるＰＣＲプロセスを実行する方法であって、請求項１乃至９の何れかに記載の微小流体デバイスが使用される、方法。
【請求項１１】
温度が制御されるプロセスにおける、請求項１乃至９の何れかに記載の微小流体デバイスの使用。
【請求項１２】
請求項１乃至９の何れかに記載の微小流体デバイスを有する診断装置を用いて生成物の検出を行う方法であって、前記検出は光学的手法に基づく、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を処理し且つ／或いは流体の特性を検知する複数の要素の２次元アレイを含んだ微小流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小（マイクロ）流体デバイスは大抵の生体素子（バイオチップ）技術の心臓部であり、液体試料の準備とそれに続く分析との双方で使用されている。試料は例えば血液に基づくものとし得る。当業者に認識されるように、試料溶液は、これらに限られないが、哺乳類の試料が好ましく、人間の試料が特に好ましいが、ほぼ全ての生命体の血液、尿、血清、リンパ液、唾液、肛門及び膣の分泌液、汗、及び精液のような体液；環境試料（例えば、大気、農業、水及び土壌の試料）；細菌兵器の試料；研究資料（すなわち、核酸の場合、試料は、標的及び信号増幅の双方を含む増幅反応の生成物となり得る）；例えば精製されたゲノムＤＮＡ、ＲＮＡ、蛋白質などの精製された試料；精製されていない試料、及び細胞、バクテリア、寄生虫若しくは菌類（の部分）を含む試料；を含む、如何なる数のものを有していてもよい。
【０００３】
技術的に周知であるように、試料には事実上如何なる実験的操作が施されていてもよい。一般に、“生体素子”、“ラボ・オン・ア・チップ（Lab-on-a-chip）”又はこれらに類する用語は、より多くの所望の物理的、化学的及び生化学的な反応を実行するために、ごく少量の流体を素早く且つ信頼性高く調整し、輸送し、混合し、且つ格納する少なくとも１つの微小流体要素又はバイオセンサーを有するシステムを意味する。これらのデバイスは、人間の健康評価、遺伝子検査及び病原体検出の可能性を提供するものである。また、これらのデバイスは、非生物学的な試料の操作及び／又は分析に関する数多くのその他の用途を有している。生体素子デバイスは既に、例えば細胞溶解、物質抽出、洗浄、試料増幅、分析などといった一連のタスクを実行するために使用されており、例えば幾つかの細菌性疾患の検出といった複数の準備及び分析タスクを並行して実行するために徐々に使用されつつある。故に、微小流体デバイス及び生体素子は、既に多数の要素を含んでおり、その数はデバイスが一層と実効的且つ多用途になるに連れて増加する一方である。
【０００４】
これら要素の多くは、試料すなわち流体の特性を検知あるいは変更するために使用される、例えば加熱素子、ポンプ素子、バルブ等の電気的要素であり、しばしば、デバイスの基板上への薄膜エレクトロニクスの直接的な組立によって実現されている。検知あるいは変更され得る好ましい特性は、これらに限られないが、温度；流量又は流速；圧力、流動性、試料若しくは検体の存否、濃度、量、移動度、又は分布；光学特性；磁気特性；電気特性；電界強度、配列、又は極性を含む。
【０００５】
この手法の１つの問題は、デバイス上の全ての電気的要素が、その要素を独立に制御するための制御端子を必要とすることである。結果として、これら要素を制御装置に接続するために、デバイス自体を実現するためよりも大きいスペースが必要である。最終的に、制御端子の数は、電気コンタクトを形成するようにデバイスの周辺に全ての端子を配置することが非現実的になるほど多くなる。電気コンタクトを実現する１つの可能性は電気コンタクトの薄片（foil）を使用することである。
【０００６】
例えば分子診断などの数多くのバイオ技術応用において、高い多用途性と高スループットとを可能にするために並行して且つ独立して処理され得る温度制御された反応室のアレイを含む生化学的処理モジュールが望まれている。これらの応用の多くにおいて、分析システムは、生化学的処理モジュールを有する（使い捨て）カートリッジ（例えば、生体素子、ラボ・オン・ア・チップ、微小流体デバイス、又はこれらに類するシステム）と卓上機械とで構成されている。このような生化学的システムの多くにおいては、温度制御及び分析のための要素（例えば、光源、ＣＣＤカメラ等）は、しばしば使い捨てであるカートリッジ上ではなく、卓上機械の内部に置かれている。この手法の主な欠点は、卓上機械は或る特定の設計、又は選択的な数のカートリッジ設計のみにしか使用できないことである。その結果、様々な分析を実行することは現状では複数の卓上機械を必要とする。
【０００７】
制御端子数が多数になることを回避するため、特許文献１は、Ｎ個の独立制御可能な要素を、それより少ない数の制御端子で制御する方法の実施形態を提案している。これを実現するため、多重化技術の使用又はパッシブマトリクス技術の使用の双方が提案されている。特に、マトリクス技術は、最大数の要素が最小数の制御端子で制御されることを可能にするので極めて魅力的である。概念的には、１つの特定のヒータ素子が作動させられる場合、意図せずとも、多数のその他のヒータ素子も作動させられることになる。結果として、熱は必要でないところでも生成され、印加電流の一部が代替的な経路を進行するか、印加電圧が意図的に作動させられたヒータ素子に到達する前に行及び列に沿って降下するかの何れかが起こるので、意図されたヒータ素子の位置で生成される熱は必要とされる熱とは異なるものになる。
【特許文献１】米国特許第６８５２２８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、パッシブマトリクスに基づくデバイスと比較して高性能化された微小流体デバイスを提供することを目的とする。この目的は、アクティブマトリクス原理に基づいて基板上に製造された、例えば生体素子といった微小流体デバイスによって達成される。このデバイスは好ましくは、例えばａ−Ｓｉ、ＬＴＰＳ又は有機トランジスタの技術など、周知の大面積エレクトロニクス技術の何れかにより製造される。アクティブマトリクスはデバイス上の多数の要素を、より少ない数の制御端子で独立に制御することを可能にする。
【０００９】
本発明はまた、生体素子又はそれに類するシステム上にコスト効率良く、Ｉ／Ｏピンを配置するための大きいデバイス周辺領域を必要とせずに、並行して且つ独立して処理されることが可能な温度制御された反応室のアレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、流体を処理し且つ／或いは流体の特性を検知する要素群の２次元アレイを有する微小流体デバイスに関する。要素群は少なくとも１つのヒータ素子を有している。各要素は、アクティブマトリクスが各要素の状態を個別に変化させることを可能にする少なくとも１つの制御端子に結合されている。アクティブマトリクスは、薄膜技術で形成された電子部品群の２次元アレイを含んでいる。アクティブマトリクスはデバイスの多用途性を高める。薄膜技術は、大面積デバイスのコスト効率に優れた製法を確かなものにする。
【００１１】
好適な一実施形態において、このデバイスは少なくとも２つ、より好ましくは多数、のヒータ素子を有する。このようなデバイスは熱処理アレイと呼ばれる。これらのヒータ素子は、微小流体デバイスのセル群又は区画群内に存在する流体を加熱するのに適している。
【００１２】
熱処理アレイは、反応室もアレイの形態で構成されている場合、及び反応チャンバの相異なる部分群が相異なる温度を必要とする場合に、区画領域全体にわたって一定の温度を維持するため、あるいは時間に依存する所定の温度プロファイルを作り出すために使用され得る。
【００１３】
非常に好適な一実施形態において、熱処理アレイは個別にアドレス可能且つ駆動可能な多数のヒータ素子を有し、好ましくは、例えば温度センサや、流体混合素子若しくは流体ポンプ素子又はこれらの組み合わせ等の更なる要素群を有する。
【００１４】
好ましくは、少なくとも１つの温度センサが含められる。更に好ましくは、デバイスは、要素群又はセル群のアレイの全域にわたって所定の温度プロファイルを制御するために、多数の温度センサを有する。この実施形態は図４に例示されている。
【００１５】
好ましくは、加熱用の要素、及びその他のオプション要素は全て、好ましくは生体素子、ラボ・オン・ア・チップ、微小流体デバイス又はこれらに類するシステム内に配置された、生化学的処理モジュールに置かれる。微小流体デバイスは好ましくは、使い捨てユニットであり、一層大きい使い捨ての、あるいは使い捨てでないユニット（例えば、ラボ・オン・ア・チップ、ＤＮＡチップ、微小流体デバイス、又はこれらに類するシステム）の取り換え可能部分であってもよい。要素群に加えて、デバイスは必要に応じて、流体を保持可能なセル群又はキャビティ群を有していてもよい。このようなセル群はアレイ要素群とも呼ばれる。
【００１６】
本発明の有利な一実施形態において、アクティブマトリクスの電子部品は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタによって形成されている。この場合、アクティブマトリクスは、各要素が１つの選択ライン及び１つの制御ラインによって制御されるように、一組の選択ライン群及び一組の制御ライン群を含んでおり、各薄膜トランジスタのゲート電極は１つの選択ラインに接続されている。
【００１７】
本発明の有利な他の一実施形態においては、制御端子に供給される制御信号を記憶する記憶デバイスが設けられている。
【００１８】
本発明の代替的な一実施形態においては、電子部品は例えば金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオード等の薄膜ダイオードによって形成されている。好ましくは、ＭＩＭダイオードは各要素の第１の電極を制御ラインに接続しており、各要素の第２の電極は選択ラインに接続されている。
【００１９】
本発明の有利な他の一実施形態においては、薄膜ダイオードはＰＩＮダイオード又はショットキーダイオードであり、第１のダイオードが各要素の第１の電極を制御ラインに接続しており、第２のダイオードが各要素の第１の電極を共通の休止ラインに接続しており、各要素の第２の電極は選択ラインに接続されている。
【００２０】
本発明の有利な発展例において、第１のダイオードは並列接続された一対のダイオードに置き換えられ、同様に第２のダイオードも並列接続された一対のダイオードに置き換えられる。
【００２１】
有利な更なる他の発展例においては、第１のダイオードは直列接続された一対のダイオードに置き換えられ、第２のダイオードも直列接続された一対のダイオードに置き換えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下の詳細な説明と添付の図面とにより、本発明はより十分に理解され、特有の特徴及び利点が明らかになる。
【００２３】
図１は、アクティブマトリクスに基づく微小流体デバイスの基本概念を例示している。微小流体デバイスは全体として参照符号１で示されている。このデバイスは、要素群２の２次元アレイを有している。各要素２は、該要素２を選択的に作動させるように構成されたスイッチ手段３に結合されている。各スイッチ手段は制御ライン４及び選択ライン６に接続されている。制御ライン群４は共通の制御ドライバ７に接続されている。選択ライン群６は共通の選択ドライバ８に接続されている。制御ライン群４は選択ライン群６とともに制御端子群９、１０の２次元アレイを形成している。
【００２４】
斯くして、全ての要素が独立に駆動されることを確保するようにアクティブマトリクスが実現されている。要素２は、電圧信号又は電流信号の何れかにより駆動される、例えばヒータ素子、ポンプ素子、バルブ、検知要素などの如何なる電子デバイスであってもよい。理解されるべきことには、これらの要素２の例は限定的な意味で解釈されるべきでない。要素２を作動させるとは、例えば、それをオンからオフへ、或いはその逆に切り換えたり、その設定を変化させたりすることによって、その状態を変化させることを意味する。また、個々のスイッチ手段３は、能動電子部品及び／又は受動電子部品を有する複数の部分要素から成っていてもよい。しかしながら、全ての部分要素が一緒に作動させられる必要はない。
【００２５】
図１に例示された微小流体デバイス１の、単一の要素２を独立に制御するための動作は以下の通りである：
−  非アドレス状態において、全ての選択ライン６は、スイッチング素子３が非導通となる電圧に設定されている。この場合、何れの要素２も作動していない。
−  予め選択された要素２を作動させるため、選択ドライバ８は、該予め選択された要素２が結合されている選択ライン６に選択信号を与える。結果として、これと同一の選択ライン６に接続された全てのスイッチ手段３が導通状態に切り換えられる。
−  制御ドライバ７によって生成された例えば電圧又は電流の制御信号が、該予め選択された要素２が置かれている制御ラインに与えられる。制御信号は、その所望レベルに設定されており且つスイッチ手段３を通じて該要素２に渡され、該要素を作動させる。
−  その他全ての制御ライン４の制御信号は、該予め選択された要素２と同一の選択ライン６に接続された残りの要素群の状態を変化させないレベルに保持されている。この例においては、それらは作動されないままである。
−  その他全ての選択ライン６は非選択状態に保持されており、予め選択された要素と同一の制御ライン４に接続されたその他の要素群２は、それらに付随するスイッチ手段群３が非導通状態のままであるので作動させられない。
−  予め選択された要素が所望の状態に設定された後、その選択ライン６は非選択にされ、全てのスイッチ手段３が非導通状態に戻され、予め選択された要素の状態の更なる変化が防止される。
【００２６】
その後、デバイスは次の制御信号が要素群２の何れか１つの状態を変化させることを要求するまで非アドレス状態のままになり、次の制御信号の時点で上述の一連の動作が繰り返される。
【００２７】
制御ライン群４及び選択ライン群６によって形成された２次元アレイは、選択ライン６が定める行と制御ライン４が定める列との観点からも説明されることができる。
【００２８】
また、選択期間中にアレイ内の２つ以上の列に制御信号を与えることによって、所与の行内の２つ以上の要素２を同時に制御することも可能である。選択ドライバを用いて別の行をアクティブにし、且つアレイ内の１つ以上の列に制御信号を与えることによって、相異なる行内の要素群を順々に制御することも可能である。
【００２９】
制御信号が存在している間にのみ要素２が作動させられるように、微小流体デバイス１をアドレスすることも可能である。しかしながら、好適な一実施形態においては、選択期間が終了した後も制御信号が記憶されるように記憶デバイスを要素に組み込むことが有利である。この記憶デバイスには、キャパシタ又はトランジスタに基づく記憶素子が好ましい。これは、如何なる時点においても、アレイの至るところで多数の要素を同時に作動させることを可能にする。この選択肢は、従来技術における既知のパッシブシステムでは利用できないものである。当然ながら、記憶デバイスが利用可能にされる場合、要素を作動させなくするために第２の制御信号が必要とされる。
【００３０】
好ましくは、デバイスはセル（小部屋）群と、１つのセルを少なくとも１つの（より好ましくは複数の）その他のセルに接続するチャネル群（特に好ましくは微小流体チャネル群）とを有する。必要に応じて、セル間にバルブが配置される。これにより、様々な段階を伴う反応をデバイス内で行わせることが可能になる。このような一実施形態においては、１つのセルから別のセルへと順次、流体が移動させられてもよいし、あるいは多数のセルが並行して処理されてもよい。
【００３１】
特に、本発明は、例えば（多重）ＰＣＲ法又は（多重）実時間定量ＰＣＲ（ＲＱ−ＰＣＲ）法を用いた生体素子上でのＤＮＡ増幅中に、有意な追加コスト又は入力／出力ピンの数に関する問題を生じさせることなく、アレイ要素群の温度が個別に且つ並行して制御され得るような正確で、再現可能で、信頼でき、且つ高速な熱サイクルを可能にする。さらに、卓上機械内に加熱素子が置かれている状況に対して、本発明は温度要素と流体との間に一層最適で一層信頼できる熱接触を提供する。
【００３２】
故に、更なる態様において、本発明は、本発明に従ったデバイスを温度が制御されたプロセスで使用することに関する。
【００３３】
他の一態様において、本発明は、本発明に従ったデバイスを温度が所定のレジームに従って変化させられるプロセスで使用することに関する。
【００３４】
最後に、重要なことであるが、本発明は、使い捨てのコスト効率に優れた高性能熱処理アレイ（例えば、高分解能、区画群の個別且つ並行温度制御、高再現性、高信頼性、及び高精度）を、一般的に分子診断において蛍光信号検出のために卓上機械内で使用される光学検出装置（例えば、光源、ＣＣＤカメラ、フィルタ）の高い性能（例えば、高分解能、高い信号対雑音比）と組み合わせることによって、生体素子上でＲＱ−ＰＣＲ法を実行する効果的な手法を可能にする。
【００３５】
故に、更なる一態様において、本発明は、上述の微小流体デバイスが使用されるＰＣＲプロセス、好ましくはＲＱ−ＰＣＲプロセス、を実行する方法に関する。
【００３６】
他の一態様において、本発明は、光学検出装置と組み合わされた上述の微小流体デバイスに関する。
【００３７】
更なる一態様において、本発明は、本発明に従った微小流体デバイスを有する診断装置を用いて、生成物を光学的手法に基づいて検出する方法に関する。
【００３８】
微小流体デバイス１の一般的概念及び利点が説明されたところで、以下にて、具体的な実施形態を説明する。
【００３９】
第１の実施形態は、薄膜トランジスタに基づくアクティブマトリクス型微小流体デバイスを表している。
【００４０】
図２は、例えば加熱素子といった全ての要素が独立に作動させられることを確保するように、スイッチ手段３として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１２を用いたアクティブマトリクス型微小流体デバイスを示している。各要素２は、ＴＦＴスイッチ１２を介して制御端子群のマトリクスに接続されている。要素群の少なくとも１つはヒータ素子である。ＴＦＴは薄膜大面積エレクトロニクスにおける周知のスイッチング素子であり、例えばフラットパネルディスプレーにおいて広く使用されている。産業上、ＴＦＴの主な製造方法はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）技術又は低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）技術の何れかに基づいている。しかし、例えば有機半導体などのその他の技術、又は例えばＣｄＳｅ等のその他の非Ｓｉベースの半導体技術も使用され得る。図２に例示されたデバイスの、単一の要素２を独立に制御するための動作は以下の通りである：
−  非アドレス状態において、全ての選択ライン６は、ＴＦＴが非導通となる電圧に設定されている。ａ−Ｓｉの場合には典型的にｎ型ＴＦＴであるので、ＴＦＴのゲートに負電圧が印加されなければならない。この場合、何れの要素２も作動していない。
−  予め選択された要素２を作動させるため、選択ドライバ８は、該予め選択された要素２が接続されている選択ライン６に正の選択信号を与える。故に、この選択ライン６に接続された全てのＴＦＴ１２が導通状態に切り換えられる。
−  制御ドライバ７によって生成された制御信号である電圧信号又は電流信号が、該予め選択された要素が置かれている列に与えられる。該予め選択された要素を作動させるため、ＴＦＴ１２はそのドレインに結合されている該要素へと選択信号を通す。
−  その他全ての列の制御信号は、この行に含まれる残りの要素群の状態を変化させないレベルに保持されている。この例においては、それらは作動されないままである。
−  その他全ての行の選択信号は、ＴＦＴのゲートに負の電圧信号を印加することによって非選択状態に保持されており、その結果、同一の列に含まれるその他の要素群は非導通のＴＦＴを介して接続されているので作動させられない。
−  該要素が所望の状態に設定された後、この行のＴＦＴ群は再び非導通状態に設定され、該要素の状態の更なる変化が防止される。
【００４１】
その後、デバイスは次の制御信号が要素群の何れか１つの状態を変化させることを要求するまで非アドレス状態のままになり、次の制御信号の時点で上述の一連の動作が繰り返される。
【００４２】
ＴＦＴに基づくスイッチを用いると、やはり、選択期間中にアレイ内の２つ以上の列に制御信号を与えることによって、所与の行内の２つ以上の要素を同時に制御することも可能である。選択ドライバを用いて別の行をアクティブにし、且つアレイ内の１つ以上の列に制御信号を与えることによって、相異なる行内の要素群を順々に制御することも可能である。さらに、制御信号が存在している間にのみ要素が作動させられるようにシステムをアドレスしたり、それに代えて、選択期間が終了した後も制御信号が記憶されるように記憶デバイス（例えば、キャパシタ素子、又はトランジスタに基づく記憶素子）を要素に組み込んだりすることも可能である。
【００４３】
他の一実施形態において、相等しいユニット群から成る規則的なアレイとしてヒータ素子群が設けられ、これらヒータ群はアクティブマトリクスのスイッチ群（例えば、トランジスタ群）を介してドライバに接続される。トランジスタのゲートは選択ドライバ（例えば、ＡＭＬＣＤで使用される標準的なシフトレジスタ式ゲートドライバ）に接続され、ソースは例えば一組の電圧又は電流ドライバ群といったヒータドライバに接続される。動作は以下の通りである：
・  所与のヒータ素子を作動させるため、要求されたヒータを組み込んでいるライン内のトランジスタ群が、（例えば、選択ドライバからゲートに正電圧を印加することによって）導通状態に切り換えられる。
・  該ヒータが置かれているコラム内の信号（電圧又は電流）が、その所望値に設定される。この信号は導通しているＴＦＴを介して該ヒータ素子へと渡され、それにより局所的な温度が上昇する。
・  その他全てのコラム内の駆動信号は、加熱を起こさせない電圧又は電流（典型的には０Ｖ又は０Ａ）に保持される。
・  温度上昇が実現された後、該ライン内のトランジスタ群は再び非導通状態に設定され、ヒータの更なる作動が防止される。
【００４４】
アレイ内の２つ以上のコラムに信号を印加することによって、所与のライン内の２つ以上のヒータを同時に作動させることも可能である。（ゲートドライバを用いて）別のラインをアクティブにし、且つアレイ内の１つ以上のコラムに信号を印加することによって、相異なるライン内のヒータ群を順々に作動させることも可能である。この実施形態は図３に例示されている。第１の実施形態において、生化学的処理モジュールは、反応室１４が複数のヒータを含むように、アクティブマトリクス原理に基づいた加熱素子群の別個のアレイを有する。図３には：
−  加熱素子１３
−  反応室１４
−  トランジスタスイッチ１６
−  ヒータ電極１５
−  共通電極１７
が示されている。
【００４５】
要求される加熱処理に応じて、生化学的処理モジュールを構成するための幾つかのオプション部品が存在する。
【００４６】
図３の実施形態においては、アレイの全てのコラムに同時に信号を供給することができるドライバが考えられているが、デマルチプレクサの機能を有する一層と単純なドライバを考えることも有用である。この例においては、加熱信号（例えば、電圧又は電流）を生成するために単一出力のドライバのみが必要とされる。逆多重化回路の機能は、単にヒータ信号をコラム群の１つに送り、それにより、そのコラム内且つ選択ライン内のヒータのみを作動させることである。理解されるべきことには、ヒータアレイ全体を駆動するためにデマルチプレクサの機能を有する複数のドライバが用いられてもよい。
【００４７】
本発明に従った他の一実施形態においては、アクティブマトリクス技術に基づいて、加熱要素ごとに一体化されたヒータドライバが含められる。
【００４８】
更に他の一実施形態においては、デバイスはメモリ機能を備えたローカルドライバを有する。これは、加熱信号が一層長い期間にわたって印加されることを可能にし、所与の温度プロファイルの一層良好で一層正確な制御が可能にされる。
【００４９】
好ましくは、少なくとも１つの温度センサが含められる。更に好ましくは、デバイスは、要素群又はセル群のアレイの全域にわたって所定の温度プロファイルを制御するために、多数の温度センサを有する。この実施形態は図４に例示されている。
【００５０】
この実施形態（図４）において、生化学的処理モジュールは、１つ若しくは複数（例えばアレイ）の区画１４、及び加熱素子群１３と少なくとも１つの温度センサＴとから成る別個のアレイを有している。各加熱素子は個々に駆動可能であり、それにより多数の温度プロファイルが作り出され得る。温度プロファイルは、複数の温度センサによって有利に測定され得る。
【００５１】
実施形態に応じて、温度センサは温度が所与の範囲を超えることを防止するために使用されてもよく、好ましくは、所望の温度プロファイルの定義及び制御を行うために使用される。
【００５２】
他の一実施形態においては、デバイスは１つの区画若しくは複数（例えば、アレイ）の区画（セル）、及び加熱素子群と少なくとも１つの混合（mixing）素子若しくはポンプ素子とから成る別個のアレイを有する。各加熱素子は個々に駆動可能であり、それにより多数の温度プロファイルが作り出され得る。均一な温度プロファイルは、複数の混合素子又はポンプ素子によって有利に作り出され得る。
【００５３】
好適な一実施形態において、混合素子又はポンプ素子は、例えばこの要素が低温ポリシリコン等の大面積薄膜エレクトロニクス技術を用いて製造されるものである場合、加熱素子アレイに一体化される。
【００５４】
ＰＣＲプロセスに特に適したデバイスにするため、冷却素子を含めることが有利である。一実施形態において、冷却することは、例えば、冷却された質体やペルチェ素子などにＰＣＲモジュールを接触させることによって、あるいは対流（例えば、ファン）を用いることによって、ＰＣＲモジュールを扱う（卓上）機械によって提供される。他の一実施形態においては、例えば薄膜ペルチェ素子などの冷却素子、又は冷却素子のアレイがＰＣＲモジュール内に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】アクティブマトリクスの概念を例示する、本発明に従った微小流体デバイスを概略的に示すブロック図であり、要素群（２）の少なくとも１つはヒータ素子である。
【図２】薄膜トランジスタに基づくアクティブマトリクスを有する微小流体デバイスの第１実施形態を示す図であり、要素群（２）の少なくとも１つはヒータ素子である。
【図３】相異なるライン内のヒータ群を順次、作動させることが可能なデバイスを示す図である。
【図４】多数の温度センサを有する微小流体デバイスを示す図である。
【図１】
2009508687.tif 000003
【図２】
2009508687.tif 000004
【図３】
2009508687.tif 000005
【図４】
2009508687.tif 000006
【国際調査報告】
2009508687.tif 000007
2009508687.tif 000008
2009508687.tif 000009