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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-28
(54)【発明の名称】検出チップ及びその使用方法、反応システム
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20220218BHJP
C12N 15/10 20060101ALI20220218BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 A
C12N15/10 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021504490
(86)(22)【出願日】2019-03-29
(85)【翻訳文提出日】2021-01-27
(86)【国際出願番号】 CN2019080625
(87)【国際公開番号】W WO2020147203
(87)【国際公開日】2020-07-23
(31)【優先権主張番号】PCT/CN2019/071803
(32)【優先日】2019-01-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510280589
【氏名又は名称】京東方科技集團股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１０ Ｊｉｕｘｉａｎｑｉａｏ Ｒｄ．，Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５，ＣＨＩＮＡ
(71)【出願人】
【識別番号】519385216
【氏名又は名称】北京京▲東▼方技▲術▼▲開▼▲発▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ ４０７，Ｂｕｉｌｄｉｎｇ １，Ｎｏ．９ Ｄｉｚｅ Ｒｏａｄ，ＢＤＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１００１７６，ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ 志▲鴻▼
(72)【発明者】
【氏名】▲趙▼ 子健
(72)【発明者】
【氏名】殷 雨丹
(72)【発明者】
【氏名】侯 孟▲軍▼
(72)【発明者】
【氏名】彭 康
【テーマコード（参考）】
4B029
【Ｆターム（参考）】
4B029AA23
4B029BB20
4B029DF01
4B029FA15
4B029GA08
4B029GB02
(57)【要約】
検出チップ及びその使用方法、反応システムであって、該検出チップ（１００）は、第１基板（１０）と、マイクロキャビティ画定層（１１）と、加熱電極（１２）とを備える。マイクロキャビティ画定層（１１）は第１基板（１０）上に位置し、複数のマイクロ反応チャンバー（１１０）を画定する。加熱電極（１２）は第１基板（１０）上に位置し、マイクロキャビティ画定層（１１）よりも第１基板（１０）に近く、複数のマイクロ反応チャンバー（１１０）を加熱するように構成される。第１基板（１０）への複数のマイクロ反応チャンバー（１１０）の正投影は、第１基板（１０）への加熱電極（１２）の正投影内に位置する。該検出チップ（１００）は、液滴を駆動する操作がなく、外部加熱機器を不要となっても温度サイクルを実現できるため、集積性が高く、操作が簡単で、生産コストが低い。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出チップであって、第１基板と、
前記第１基板上に位置し、複数のマイクロ反応チャンバーを画定するマイクロキャビティ画定層と、
前記第１基板上に位置し、前記マイクロキャビティ画定層よりも前記第１基板に近く、前記複数のマイクロ反応チャンバーを加熱するように構成される加熱電極と、を備え、
前記第１基板への前記複数のマイクロ反応チャンバーの正投影は、前記第１基板への前記加熱電極の正投影内に位置する、検出チップ。
【請求項2】
前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれは、側壁と底部とを含む反応ウェルを備える、請求項１に記載の検出チップ。
【請求項3】
前記複数のマイクロ反応チャンバーは、前記第１基板上にアレイ状に配列されている、請求項１又は２に記載の検出チップ。
【請求項4】
前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれの側壁及び底部を覆っている親水性層をさらに備える、請求項２に記載の検出チップ。
【請求項5】
前記親水性層はさらに、前記マイクロキャビティ画定層の前記第１基板から遠い表面を覆っている、請求項４に記載の検出チップ。
【請求項6】
前記第１基板に対向配置される第２基板と、前記第２基板の前記第１基板に面する側に位置する疎水性層と、をさらに備え、
前記マイクロキャビティ画定層は、前記第１基板の前記第２基板に面する側に位置する、請求項４又は５に記載の検出チップ。
【請求項7】
前記第１基板上に位置し、前記加熱電極にビアを介して電気的に接続され、又は前記加熱電極に重ねられ、前記加熱電極に電気信号を印加するように構成される制御電極をさらに備える、請求項６に記載の検出チップ。
【請求項8】
第１絶縁層をさらに備え、前記第１絶縁層は前記制御電極を覆い、前記加熱電極は前記第１絶縁層上に位置し、
前記第１絶縁層は、前記第１絶縁層を貫通する前記ビアを備え、前記加熱電極は、前記ビアを介して前記制御電極に電気的に接続される、請求項７に記載の検出チップ。
【請求項9】
前記加熱電極と前記マイクロキャビティ画定層との間に位置する第２絶縁層をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項10】
前記第１基板は、反応領域と周辺領域とを備え、前記周辺領域は前記反応領域を少なくとも部分的に取り囲み、
前記反応領域は機能領域を備え、
前記マイクロキャビティ画定層は前記機能領域内に位置し、前記制御電極及び前記ビアは前記周辺領域内に位置し、前記加熱電極は前記反応領域及び前記周辺領域に位置する、請求項８に記載の検出チップ。
【請求項11】
複数のスペーサーをさらに備え、前記複数のスペーサーは、前記周辺領域内に位置するとともに、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、
前記複数のスペーサーは、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を保つように構成される、請求項１０に記載の検出チップ。
【請求項12】
前記第１基板に垂直な方向において、前記スペーサーの高さは、前記マイクロキャビティ画定層の高さよりも高くなる、請求項１１に記載の検出チップ。
【請求項13】
試料入口及び試料出口をさらに備え、前記反応領域は非機能領域をさらに備え、
前記試料入口及び前記試料出口はいずれも前記非機能領域内に位置し、且つ前記機能領域の異なる側に位置し、
前記試料入口及び前記試料出口は、いずれも前記第２基板及び前記疎水性層を貫通する、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項14】
前記第１基板及び前記第２基板はいずれもガラス基板である、請求項６～８及び１０～１３のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項15】
前記親水性層の材料はシリコン酸化物を含み、前記疎水性層の材料は樹脂又はシリコン窒化物を含む、請求項６～８及び１０～１３のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項16】
前記マイクロキャビティ画定層の材料はフォトレジストを含む、請求項１～１５のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項17】
前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれの形状は、底面直径が１ミクロンから１００ミクロンの範囲で、高さが５ミクロンから１００ミクロンの範囲の円柱体である、請求項１～１６のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項18】
前記第１基板の前記マイクロキャビティ画定層から遠い側に設けられ、前記反応領域内に位置し、且つ前記反応領域の温度を検出するように構成される第１温度センサをさらに備える、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の検出チップ。
【請求項19】
反応システムであって、制御装置と、請求項１～１７のいずれか１項に記載の検出チップと、を備え、前記制御装置は、前記検出チップに電気的に接続され、前記検出チップに電気信号を印加して前記検出チップの前記加熱電極を駆動するように構成される、反応システム。
【請求項20】
前記検出チップの前記第１基板の、前記マイクロキャビティ画定層から遠い側に設けられ、前記第１基板の反応領域内に位置し、前記検出チップの前記反応領域の温度を検出するように構成される第２温度センサをさらに備える、請求項１９に記載の反応システム。
【請求項21】
反応システムであって、制御装置と、請求項１８に記載の検出チップと、を備え、前記制御装置は、前記検出チップに電気的に接続され、前記検出チップに電気信号を印加して前記検出チップの前記加熱電極を駆動するように構成される、反応システム。
【請求項22】
請求項１～１８のいずれか１項に記載の検出チップの使用方法であって、反応系溶液を前記検出チップの試料入口から前記検出チップの複数のマイクロ反応チャンバーに進入させるステップと、
前記検出チップの制御電極に電気信号を印加することで、前記制御電極によって前記加熱電極を駆動して前記複数のマイクロ反応チャンバーを加熱するステップと、を含む、使用方法。
【請求項23】
前記複数のマイクロ反応チャンバーを降温して、前記複数のマイクロ反応チャンバーの温度を変化させることで、前記複数のマイクロ反応チャンバー内の反応系溶液に対して変性段階、アニーリング段階及び伸長段階を含む温度サイクルを行うステップをさらに含む、請求項２２に記載の使用方法。
【請求項24】
前記検出チップを光学的に検出して蛍光画像を取得するステップをさらに含む、請求項２３に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０１９年１月１５日に提出されたＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０１９／０７１８０３号の優先権を主張し、該ＰＣＴ国際出願の全内容が引用により一部として本願に組み込まれる。
【0002】
本開示の実施例は、検出チップ及びその使用方法、反応システムに関する。
【背景技術】
【0003】
ポリメラーゼ連鎖反応（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ、ＰＣＲ）は、特定のＤＮＡ断片を増幅するための分子生物学的技術であり、微量のデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を大量に複製して、その数を大幅に増やすことができる。デジタルポリメラーゼ連鎖反応（ｄｉｇｉｔａｌ ＰＣＲ、ｄＰＣＲ）チップ技術は、従来のＰＣＲ技術とは異なり、核酸試料を十分に希釈して、各反応ユニット内の標的分子（すなわち、ＤＮＡ鋳型）の数を１以下にさせ、各反応ユニットで標的分子のＰＣＲ増幅をそれぞれ行い、増幅終了後、各反応ユニットの蛍光信号を統計的に分析することで、単一分子ＤＮＡの絶対定量検出を実現する。ｄＰＣＲは、感度が高く、特異性が高く、検出スループットが高く、定量が正確であるなどの利点を有するため、臨床診断、遺伝子不安定性分析、単細胞の遺伝子発現、環境微生物検出及び出生前診断などの分野で広く適用されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本開示の少なくともいくつかの実施例は検出チップを提供し、前記検出チップは、第１基板と、前記第１基板上に位置し、複数のマイクロ反応チャンバーを画定するマイクロキャビティ画定層と、前記第１基板上に位置し、前記マイクロキャビティ画定層よりも前記第１基板に近く、前記複数のマイクロ反応チャンバーを加熱するように構成される加熱電極と、を備え、前記第１基板への前記複数のマイクロ反応チャンバーの正投影は、前記第１基板への前記加熱電極の正投影内に位置する。
【0005】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれは、側壁と底部とを含む反応ウェルを備える。
【0006】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記複数のマイクロ反応チャンバーは、前記第１基板上にアレイ状に配列されている。
【0007】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれの側壁及び底部を覆っている親水性層をさらに備える。
【0008】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記親水性層はさらに、前記マイクロキャビティ画定層の前記第１基板から遠い表面を覆っている。
【0009】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、前記第１基板に対向配置される第２基板と、前記第２基板の前記第１基板に面する側に位置する疎水性層と、をさらに備え、前記マイクロキャビティ画定層は、前記第１基板の前記第２基板に対向する側に位置する。
【0010】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、前記第１基板上に位置し、前記加熱電極にビアを介して電気的に接続され又は前記加熱電極に重ねられる制御電極をさらに備え、前記制御電極は、前記加熱電極に電気信号を印加するように構成される。
【0011】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、第１絶縁層をさらに備え、前記第１絶縁層は前記制御電極を覆い、前記加熱電極は前記第１絶縁層上に位置し、前記第１絶縁層は、前記第１絶縁層を貫通する前記ビアを備え、前記加熱電極は、前記ビアを介して前記制御電極に電気的に接続される。
【0012】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、前記加熱電極と前記マイクロキャビティ画定層との間に位置する第２絶縁層をさらに備える。
【0013】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記第１基板は、反応領域と周辺領域とを備え、前記周辺領域は前記反応領域を少なくとも部分的に取り囲み、前記反応領域は機能領域を備え、前記マイクロキャビティ画定層は前記機能領域内に位置し、前記制御電極及び前記ビアは前記周辺領域内に位置し、前記加熱電極は前記反応領域及び前記周辺領域に位置する。
【0014】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、複数のスペーサーをさらに備え、前記複数のスペーサーは、前記周辺領域内に位置するとともに、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記複数のスペーサーは、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を保つように構成される。
【0015】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記第１基板に垂直な方向に、前記スペーサーの高さは、前記マイクロキャビティ画定層の高さよりも高くなる。
【0016】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、試料入口及び試料出口をさらに備え、前記反応領域は非機能領域をさらに備え、前記試料入口及び前記試料出口はいずれも前記非機能領域に位置し、且つ前記機能領域の異なる側に位置し、前記試料入口及び前記試料出口は、いずれも前記第２基板及び前記疎水性層を貫通する。
【0017】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記第１基板及び前記第２基板はいずれもガラス基板である。
【0018】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記親水性層の材料はシリコン酸化物を含み、前記疎水性層の材料は樹脂又はシリコン窒化物を含む。
【0019】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記マイクロキャビティ画定層の材料はフォトレジストを含む。
【0020】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップにおいて、前記複数のマイクロ反応チャンバーのそれぞれの形状は、底面直径が１ミクロンから１００ミクロンの範囲で、高さが５ミクロンから１００ミクロンの範囲の円柱体である。
【0021】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップは、前記第１基板の前記マイクロキャビティ画定層から遠い側に設けられる第１温度センサをさらに備え、前記第１温度センサは前記反応領域に位置し、前記反応領域の温度を検出するように構成される。
【0022】
本開示の少なくともいくつかの実施例は反応システムをさらに提供し、前記反応システムは、制御装置と、本開示のいずれかの実施例に記載の検出チップとを備え、前記制御装置は、前記検出チップに電気的に接続され、前記検出チップに電気信号を印加して前記検出チップの前記加熱電極を駆動するように構成される。
【0023】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る反応システムは、前記検出チップの前記第１基板の、前記マイクロキャビティ画定層から遠い側に設けられる第２温度センサをさらに備え、第２温度センサは、前記第１基板の反応領域に位置し、前記検出チップの前記反応領域の温度を検出するように構成される。
【0024】
本開示の少なくともいくつかの実施例は本開示のいずれかの実施例に記載の検出チップの使用方法をさらに提供し、前記使用方法は、反応系溶液を前記検出チップの試料入口から前記検出チップの複数のマイクロ反応チャンバーに進入させるステップと、前記検出チップの制御電極に電気信号を印加することで、前記制御電極によって前記加熱電極を駆動して前記複数のマイクロ反応チャンバーを加熱するステップと、を含む。
【0025】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る使用方法は、前記複数のマイクロ反応チャンバーを降温して、前記複数のマイクロ反応チャンバーの温度を変化させることで、前記複数のマイクロ反応チャンバー内の反応系溶液に対して変性段階、アニーリング段階及び伸長段階を含む温度サイクルを行うステップをさらに含む。
【0026】
例えば、本開示のいくつかの実施例に係る使用方法は、前記検出チップを光学的に検出して蛍光画像を取得するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【0027】
本開示の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は、本開示を限定するものではなく、本開示のいくつかの実施例に関するものに過ぎない。
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
本開示の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本開示の実施例の図面を参照しながら、本開示の実施例の技術案を明確、かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施例は本開示の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。説明される本開示の実施例に基づき、当業者が進歩性のある労働を必要とせずに得る全ての他の実施例は、本開示の保護範囲に属する。
【0030】
特に画定されない限り、ここで使用される技術用語又は科学用語は、当業者が理解できる一般的な意味を有する。本開示で使用される「第１」、「第２」及び類似する用語は、何らかの順序、数又は重要性を示すものではなく、異なる構成要素を区別するためのものに過ぎない。同様に、「備える」又は「含む」などの類似する用語は、該用語の前に記載された素子又は部材が、該用語の後に列挙される素子又は部材、及びそれらの同等物を含むことを指し、他の素子又は部材を排除しない。「接続」又は「繋がる」などの類似する用語は、物理的又は機械的接続に限定されず、直接接続されるか間接的に接続されるかに関わらず、電気的接続を含んでもよい。「上」、「下」、「左」、「右」などは、相対位置関係を示すことのみに用いられ、説明対象の絶対位置が変化すると、該相対位置関係もそれに応じて変化する可能性がある。
【0031】
ＰＣＲ反応中に、ＤＮＡ断片の二本鎖構造が高温で変性されて一本鎖構造が形成され、低温でプライマーと一本鎖が相補的塩基対合の原理に従って結合され、ＤＮＡポリメラーゼの最適な温度で塩基の結合伸長が実現される。上記プロセスは、変性－アニーリング－伸長の温度サイクルプロセスである。変性－アニーリング－伸長の温度サイクルプロセスを複数回行って、ＤＮＡ断片が大量に複製され得る。
【0032】
上記温度サイクルプロセスを実現するために、通常、一連の外部機器で検出チップを加熱及び冷却する必要があり、その結果、機器の体積が大きく、操作が複雑で、コストが高くなる。また、検出チップを加熱及び冷却するプロセスにおいて、検出チップの全体的な温度はそれに伴って変化して、ＤＮＡ断片を収容するマイクロキャビティ以外の、検出チップ内の他の構造及び部材の温度も変化してしまう。その結果、回路などの部材の損傷リスクが高まる。通常のｄＰＣＲ製品は、主にシリコンベースの加工処理を用い又は液滴調製システムと組み合わせる必要があるため、検出チップのコストが高く且つその加工が複雑になってしまう。
【0033】
本開示の少なくとも一実施例は、検出チップ及びその使用方法、反応システムを提供する。検出チップに加熱電極を設けることで、検出チップのマイクロ反応チャンバーへの温度制御を効果的に実現できて、液滴を駆動する操作がなく、外部加熱機器も不要となっても温度サイクルを実現できる。それにより、集積性が高く、操作が簡単で、生産コストが低く、試料が効果的に供給できる。
【0034】
以下、図面を参照しながら本開示の実施例を詳細に説明する。なお、異なる図面の同じ符号は説明された同一の素子を指す。
【0035】
本開示の少なくとも一実施例は、第１基板と、マイクロキャビティ画定層と、加熱電極とを備える検出チップを提供する。マイクロキャビティ画定層は第１基板上に位置し、複数のマイクロ反応チャンバーを画定する。加熱電極は第１基板上に位置し、マイクロキャビティ画定層よりも第１基板に近く、複数のマイクロ反応チャンバーを加熱するように構成される。第１基板への複数のマイクロ反応チャンバーの正投影は、第１基板への加熱電極の正投影内に位置する。
【0036】
図１は本開示のいくつかの実施例に係る検出チップの概略ブロック図であり、図２は本開示のいくつかの実施例に係る検出チップの平面模式図であり、図３は本開示のいくつかの実施例に係る検出チップの部分断面構造の模式図である。例えば、図３は図２の線Ｐ－Ｐ’に沿って切断された断面図である。
【0037】
例えば、図１に示すように、検出チップ１００は、第１基板１０と、マイクロキャビティ画定層１１と、加熱電極１２とを備える。第１基板１０は、保護、支持などの役割を果たす。マイクロキャビティ画定層１１及び加熱電極１２はいずれも第１基板１０上に位置する。マイクロキャビティ画定層１１は複数のマイクロ反応チャンバー１１０を画定する。加熱電極１２はマイクロキャビティ画定層１１よりも第１基板１０に近く、複数のマイクロ反応チャンバー１１０を加熱するように構成される。第１基板１０への複数のマイクロ反応チャンバー１１０の正投影は、第１基板１０への加熱電極１２の正投影内に位置する。例えば、該検出チップ１００は、ポリメラーゼ連鎖反応（例えば、デジタルポリメラーゼ連鎖反応）に使用され、さらに反応後の検出プロセスに使用され得る。
【0038】
例えば、図２及び図３に示すように、加熱電極１２は第１基板１０上に位置し、電気信号（例えば、電圧信号）を受信でき、これにより、電流が加熱電極１２を流れると熱が発生し、該熱は、ポリメラーゼ連鎖反応のために、少なくとも一部のマイクロ反応チャンバー１１０に伝導される。例えば、加熱電極１２は、大きな抵抗率を有する導電性材料で製造されてもよい。これにより、該加熱電極１２は小さな電気信号が提供されても多くの熱を発生させ、エネルギー変換率を向上させる。加熱電極１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、スズ酸化物などの透明な導電性材料で製造されてもよく、金属などの他の適用可能な材料で製造されてもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。例えば、加熱電極１２は、平面状電極であり、例えば、導電性材料を第１基板１０上に均一に形成して、複数のマイクロ反応チャンバー１１０を均一に受熱させる。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、加熱電極１２は、折線形、円弧状などの特定の形状又はパターンを有してもよく、これは複数のマイクロ反応チャンバー１１０の分布方式に応じて決められる。
【0039】
マイクロキャビティ画定層１１は第１基板１０上に位置し、且つ加熱電極１２上に位置し、すなわち、加熱電極１２はマイクロキャビティ画定層１１よりも第１基板１０に近い。マイクロキャビティ画定層１１は複数のマイクロ反応チャンバー１１０を画定し、隣接するマイクロ反応チャンバー１１０同士は（例えば、仕切り壁を介して）少なくとも部分的に仕切られる。例えば、複数のマイクロ反応チャンバー１１０のそれぞれは、側壁１１０１及び底部１１０２を備える反応ウェルを備える。反応ウェルは、反応系溶液を収容する空間として提供されて、マイクロキャビティ画定層１１に入って反応ウェルに移動した反応系溶液の液滴が反応ウェル内に比較的安定に止まっている。例えば、該反応ウェルは、反応系溶液を収容可能な空間があれば、マイクロ反応凹溝、凹部などであってもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。
【0040】
例えば、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の形状は同じであってもよく、各マイクロ反応チャンバー１１０の立体形状は、例えば略円柱体であり、すなわち、図３及び図２の一部拡大図Ａに示すように、第１基板１０に垂直な方向による断面は略矩形であり、第１基板１０に平行な平面による断面は略円形である。例えば、円柱体は、底面直径が１ミクロンから１００ミクロンの範囲で、例えば、２０ミクロンから５０ミクロンである。円柱体は、高さが５ミクロンから１００ミクロンの範囲で、例えば、３０ミクロンから５０ミクロンである。例えば、いくつかの例では、円柱体は、底面直径が８ミクロン、高さが９．８ミクロンである。なお、少なくとも一部のマイクロ反応チャンバー１１０の形状は異なってもよい。
【0041】
マイクロ反応チャンバー１１０の形状は実際の必要に応じて設計され、例えば、各マイクロ反応チャンバー１１０の形状は、円錐台、直方体形、多角柱、球体、楕円体などであってもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。例えば、マイクロ反応チャンバー１１０は、第１基板１０に平行な平面による断面形状は、楕円形、三角形、多角形、不規則な形状などであってもよく、第１基板１０に垂直な方向による断面は、正方形、円形、平行四角形、台形などの多角形などであってもよい。
【0042】
例えば、図２に示すように、複数のマイクロ反応チャンバー１１０は、第１基板１０上に均一に分布される。例えば、第１基板１０上において、複数のマイクロ反応チャンバー１１０は第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにアレイ状に配列される。このようにして、後続の段階で該検出チップ１００を光学的に検出して得られる蛍光画像がより規則的かつ整然としたものになって、検出結果を迅速、正確に得ることができる。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、複数のマイクロ反応チャンバー１１０は、第１基板１０上に不均一に分布されてもよく、又は他の方式で配列されてもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。例えば、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の数は２０００～１００００００であってもよい。例えば、いくつかの例では、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の数は４００００～１０００００である。これにより、該検出チップ１００の検出スループットは大きい。
【0043】
なお、本開示の実施例では、マイクロ反応チャンバー１１０のサイズ及び数などは実際の必要に応じて決められ、マイクロ反応チャンバー１１０のサイズ及び数は、検出チップ１００及び第１基板１０のサイズに関連付けられる。マイクロ反応チャンバー１１０のサイズが変化しない場合、マイクロ反応チャンバー１１０の数が大きいほど、それに応じて、検出チップ１００及び第１基板１０のサイズも大きくなる。
【0044】
反応系溶液内の標的分子（すなわち、ＤＮＡ鋳型）が十分に希釈されるため、反応系溶液が各マイクロ反応チャンバー１１０に入ると、各マイクロ反応チャンバー１１０内の標的分子（すなわち、ＤＮＡ鋳型）は１以下であり、すなわち、各マイクロ反応チャンバー１１０は１つの標的分子のみを含み、又は標的分子を含まないようになって、これにより、後続の段階で正確な検出結果を得る。
【0045】
例えば、マイクロキャビティ画定層１１の材料は厚膜加工が可能なフォトレジストである。該フォトレジストは、スピンコーティングによって第１基板１０上に形成され、その厚さが厚い。例えば、マイクロキャビティ画定層１１は、厚さが５ミクロンから１００ミクロンの範囲であってもよく、例えば、９．８ミクロンである。例えば、マイクロキャビティ画定層１１をパターン化してエッチングすることで、間隔を置いて設置される複数のマイクロ反応チャンバー１１０を得ることができる。
【0046】
例えば、第１基板１０への複数のマイクロ反応チャンバー１１０の正投影は、第１基板１０への加熱電極１２の正投影内に位置する。ここで、正投影とは、第１基板１０に垂直な方向に沿って第１基板１０への投影を指す。例えば、図２に示すように、第１基板１０に垂直な方向において、第１基板１０への複数のマイクロ反応チャンバー１１０の投影は、第１基板１０への加熱電極１２の投影内に位置し、且つ、加熱電極１２の上記投影は複数のマイクロ反応チャンバー１１０の上記投影よりも大きい。このようにして、加熱電極１２で各マイクロ反応チャンバー１１０を加熱することができる。加熱電極１２のエッジでの放熱効果により、加熱電極１２は、エッジでの作動温度はその中央領域の作動温度よりも低くなる。従って、上記設置方式によって、加熱電極１２の作動温度が均一な部分によってマイクロ反応チャンバー１１０を加熱し、加熱電極１２のエッジ（例えば、エッジから５ｍｍ、８ｍｍ又は他の適切なサイズだけ離れた領域）によるマイクロ反応チャンバー１１０への加熱を回避することができる。これにより、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の受熱がより均一になり、温度均一性がより良好になり、ひいてはマイクロ反応チャンバー１１０内の反応系溶液を効果的に増幅して反応させることに寄与する。
【0047】
本開示の実施例では、検出チップ１００に加熱電極１２を設ける（例えば、加熱電極１２を第１基板１０上に集積する）ことで、検出チップ１００のマイクロ反応チャンバー１１０を効果的に加熱し、ひいてはマイクロ反応チャンバー１１０への温度制御を実現することができて、外部加熱機器を必要とせず、集積性が高い。また、液滴を移動させて複数の温度領域を順次通過させるように駆動する必要がある場合と比較して、該検出チップ１００は、液滴を駆動する操作がなくても温度サイクルを実現でき、操作が簡単で、生産コストが低い。
【0048】
例えば、図３に示すように、検出チップ１００は、親水疎油性を有する親水性層１４をさらに備える。例えば、親水性層１４は、複数のマイクロ反応チャンバー１１０のそれぞれの側壁１１０１及び底部１１０２を覆っている。マイクロ反応チャンバー１１０の表面（すなわち、側壁１１０１及び底部１１０２）に親水性層１４が設けられているため、マイクロ反応チャンバー１１０の親水性を向上させる。外部から反応系溶液に駆動力を印加しない場合、反応系溶液を、毛細管現象に基づいて各マイクロ反応チャンバー１１０に自動的に徐々に進入させることができる。これにより試料を自動に供給できる。
【0049】
例えば、図３に示すように、親水性層１４はさらに、マイクロキャビティ画定層１１の第１基板１０から遠い表面を覆してもよく、すなわち、親水性層１４はさらに、複数のマイクロ反応チャンバー１１０同士間の仕切り部分に設けられる。このようにして、親水性層１４にマイクロキャビティ画定層１１を完全に覆わせて、反応系溶液を各マイクロ反応チャンバー１１０により容易に進入させるようにして、試料供給速度を速くすることができる。
【0050】
例えば、親水性層１４の材料は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などのシリコン酸化物である。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、親水性層１４は、親水性層１４のマイクロキャビティ画定層１１から遠い表面が親水性を有することを確保できれば、他の適切な無機又は有機材料で製造されてもよい。例えば、親水性層１４は、親水性材料で直接製造されてもよい。また例えば、親水性層１４は、非親水性材料で製造されてもよく、この場合、該親水性層１４のマイクロキャビティ画定層１１から遠い表面を親水性にするために、親水性層１４のマイクロキャビティ画定層１１から遠い表面に対して親水化処理を行う必要がある。例えば、窒化シリコンなどの非親水性材料を使用して親水化処理を行う場合、ゲル化変性法、紫外線放射法、プラズマ法などの方法を選択的に使用して、例えば、非親水性材料の表面に親水性基を持たせることで親水性にすることができる。
【0051】
例えば、図３に示すように、検出チップ１００は、第２基板２０と、疎水性層１３とをさらに備える。第２基板２０は、第１基板１０に対向配置され、保護、支持、分隔などの役割を果たす。疎水性層１３は、疎水親油性を有し、第２基板２０の第１基板１０に面する側に位置する。マイクロキャビティ画定層１１は、第１基板１０の第２基板２０に面する側に位置し、マイクロキャビティ画定層１１の第１基板１０から遠い表面は第２基板２０に面する。疎水性層１３を設けることで、各マイクロ反応チャンバー１１０に反応系溶液をより容易に進入させることができる。
【0052】
例えば、第１基板１０及び第２基板２０はいずれもガラス基板である。該検出チップ１００は、半導体プロセスを組み合わせてガラスベースを用いたマイクロ加工方法で製造されるため、量産を実現でき、対応する生産コストを大幅に削減することができる。なお、本開示の複数の実施例では、第１基板１０及び第２基板２０は、さらに他の適切な基板を使用してもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。例えば、第１基板１０の形状及び第２基板２０の形状はいずれも矩形である。例えば、いくつかの例では、第１基板１０のサイズは３．２センチ×４．５センチ、第２基板２０のサイズは３．２センチ×３センチである。
【0053】
例えば、疎水性層１３の材料は樹脂又はシリコン窒化物であり、例えば、型番ＤＬ－１００１Ｃの市販のエポキシ樹脂であってもよい。疎水性層１３は、疎水性層１３の第１基板１０に面する側が疎水性を有することを確保できれば、他の適切な無機又は有機材料で製造されてもよい。例えば、疎水性層１３は、疎水性材料で直接製造されてもよい。また例えば、疎水性層１３は、非疎水性材料で製造されてもよく、この場合、該疎水性層１３の第１基板１０に面する表面を疎水性にするために、該疎水性層１３の第１基板１０に面する表面に対して疎水化処理を行う必要がある。
【0054】
本開示の実施例では、親水性層１４及び疎水性層１３は、反応系溶液の液滴の表面接触角を共に調整することができるため、検出チップ１００の自己吸引による試料供給及びオイルシールができる。例えば、該検出チップ１００において、疎水性層１３によってマイクロ反応チャンバー１１０の外面の疎水性を改善することで、マイクロ反応チャンバー１１０の外側（例えば、第２基板２０のマイクロ反応チャンバー１１０に面する表面）を疎水性にする一方、マイクロ反応チャンバー１１０の内面の親水性が良好であるため、反応系溶液がマイクロ反応チャンバー１１０の外側からマイクロ反応チャンバー１１０の内側へ浸潤する。従って、親水性層１４と疎水性層１３との共同作用下で、反応系溶液は各マイクロ反応チャンバー１１０により容易に入る。
【0055】
例えば、図３に示すように、検出チップ１００は、制御電極１５と、第１絶縁層１６とをさらに備える。制御電極１５は第１基板１０上に位置し、第１絶縁層１６は制御電極１５を覆い、加熱電極１２は第１絶縁層１６上に位置する。例えば、第１絶縁層１６は第１絶縁層１６を貫通するビア１６０を備え、制御電極１５はビア１６０を介して加熱電極１２に電気的に接続され、加熱電極１２に電気信号（例えば、電圧信号）を印加するように構成される。加熱電極１２は該電気信号を受信すると、電気信号の作用下で熱を発生させて、マイクロ反応チャンバー１１０を加熱する。なお、第１絶縁層１６はさらに、制御電極１５によって遮られていない第１基板１０の領域の一部を覆うことができる。
【0056】
例えば、ビア１６０が制御電極１５の一部を露出させることで、加熱電極１２はビア１６０を介して制御電極１５に電気的に接続され得る。ビア１６０の形状は、円筒状、円錐台などであってもよい。例えば、制御電極１５は、１つ又は複数のビア１６０を介して加熱電極１２に電気的に接続され得る。複数のビア１６０を介して電気的接続が実現される場合、接続抵抗を効果的に低減させ、エネルギー損失を低減させることができる。１つのビア１６０を介して電気的接続が実現される場合、生産プロセスを簡素化することができる。
【0057】
例えば、制御電極１５の数は１つ又は複数であってもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。複数の制御電極１５を使用して加熱電極１２に電気信号を印加する場合、加熱電極１２の異なる部分が該電気信号を同時に受信できるため、加熱電極１２はより均一に発熱できる。例えば、制御電極１５が複数である場合、第１絶縁層１６は、複数のビア１６０を備えてもよく、各ビア１６０が制御電極１５の一部を露出させて加熱電極１２を複数のビア１６０を介して複数の制御電極１５にそれぞれ電気的に接続されるようにする。例えば、複数の制御電極１５及び複数のビア１６０は１対１で対応する。また例えば、複数のビア１６０の数は、複数の制御電極１５の数よりも大きくてもよく、各制御電極１５は１つ又は複数のビア１６０を介して加熱電極１２に電気的に接続される。
【0058】
なお、図３に示される例では、加熱電極１２と制御電極１５は異なる層に位置する。別のいくつかの実施例では、加熱電極１２と制御電極１５は、同一層に位置してもよく、このとき、検出チップ１００において、第１絶縁層１６を省略することができ、加熱電極１２と制御電極１５は重なるように電気的に接続される。
【0059】
例えば、加熱電極１２の抵抗値が制御電極１５の抵抗値よりも大きいため、同じ電気信号の作用下では、加熱電極１２の場合、多くの熱を発生させてマイクロ反応チャンバー１１０を加熱し、制御電極１５の場合、少ない熱を発生させてエネルギー損失を低減させる。例えば、制御電極１５は、小さな抵抗率を有する材料を使用することで、制御電極１５でのエネルギー損失を低減させることができる。制御電極１５は、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などの金属材料で製造されてもよく、単一金属層又は複合金属層であってもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。
【0060】
例えば、本開示のいくつかの実施例では、加熱電極１２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はスズ酸化物で製造され、制御電極１５は、金属材料で製造される。ＩＴＯが酸化されにくいため、加熱電極１２における空気に露出した部分の酸化を防止し、ひいては加熱電極１２の酸化による不均一な加熱又は消費電力の増加などの問題を回避することができる。制御電極１５は第１絶縁層１６で覆われるため、金属材料で製造されたとしても、酸化されにくい。
【0061】
例えば、制御電極１５と別に提供される機器との電気的接続を容易にして電気信号（例えば、電圧信号）を受信するために、制御電極１５は、第１絶縁層１６で覆われない接触部分１５１（図２に示すように、例えば、Ｐａｄ領域）をさらに備えても良い。例えば、別に提供される機器のプローブ又は電極との接触接続を容易にするために、該接触部分１５１はサイズがより大きな方形であり、その接触面積が大きく、電気信号を安定して受信することができる。このようにして、検出チップ１００は、プラグアンドプレイを実現でき、操作が簡単で、使用しやすい。例えば、制御電極１５が金属材料で製造される場合、接触部分１５１に対して電気めっき、溶射又は真空めっきなどの処理を行ってもよい。それにより、接触部分１５１の表面に金属保護層を形成して接触部分１５１の酸化を防止すると共にその導電性能を損しない。
【0062】
例えば、図３に示すように、検出チップ１００は、第２絶縁層１７をさらに備える。第２絶縁層１７は加熱電極１２とマイクロキャビティ画定層１１との間に位置し、すなわち、第２絶縁層１７は、加熱電極１２の第１基板１０から遠い側に位置し、マイクロキャビティ画定層１１は第２絶縁層１７の加熱電極１２から遠い側に位置する。第２絶縁層１７は、加熱電極１２を保護し、絶縁の役割を果たし、液体が加熱電極１２を腐食することを防止し、加熱電極１２の老化を遅くすることに用いられ、且つ平坦化の役割を果たすことができる。
【0063】
例えば、第１絶縁層１６及び第２絶縁層１７は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料などの同じ絶縁材料で製造され得る。例えば、第１絶縁層１６及び第２絶縁層１７の材料は、二酸化シリコン又は窒化シリコンなどである。
【0064】
例えば、図２及び図３に示すように、第１基板１０は、反応領域１０１と、反応領域１０１を少なくとも部分的に取り囲む周辺領域１０２とを備える。例えば、いくつかの実施例では、第２方向Ｙにおいて、周辺領域１０２は、反応領域１０１の両側にそれぞれ位置する第１サブ領域１０２ａ及び第２サブ領域１０２ｂを備える。また例えば、別のいくつかの実施例では、周辺領域１０２は反応領域１０１を完全に取り囲み、すなわち、周辺領域１０２は、環状であり、反応領域１０１を取り囲む。例えば、この場合、第２方向Ｙにおいて、周辺領域１０２は、反応領域１０１の両側にそれぞれ位置する第１サブ領域１０２ａ及び第２サブ領域１０２ｂを備え、第１方向Ｘにおいて、周辺領域１０２は、反応領域１０１の両側にそれぞれ位置する第３サブ領域及び第４サブ領域をさらに備え、第１サブ領域１０２ａは第３サブ領域及び第４サブ領域の両方に連通し、第２サブ領域１０２ｂも第３サブ領域及び第４サブ領域の両方に連通することで、周辺領域１０２は反応領域１０１の回りに取り囲んでいる。
【0065】
例えば、図２に示される例では、第２基板２０のサイズは第１基板１０のサイズよりも小さく、第２基板２０は反応領域１０１上に被覆され、例えば、第１基板１０への第２基板２０の正投影は、反応領域１０１と完全に重なってもよい。なお、本開示の実施例はこれに限定されず、別のいくつかの例では、第２基板２０のサイズは第１基板１０のサイズと同じであってもよく、このとき、第２基板２０は反応領域１０１と周辺領域１０２を覆い、例えば、第１基板１０への第２基板２０の正投影は、第１基板１０と完全に重なってもよい。
【0066】
例えば、制御電極１５及びビア１６０は周辺領域１０２内に位置し、加熱電極１２は反応領域１０１及び周辺領域１０２に位置する。例えば、反応領域１０１は、機能領域１０１０をさらに備え、マイクロキャビティ画定層１１は機能領域１０１０内に位置する。例えば、第１基板１０への加熱電極１２の正投影は、反応領域１０１の機能領域１０１０を完全に覆い、すなわち、機能領域１０１０は、第１基板１０への加熱電極１２の正投影内に位置し、これにより、加熱電極１２が各マイクロ反応チャンバー１１０を加熱することを確保する。
【0067】
例えば、１つのみの制御電極１５によって加熱電極１２に電圧信号（例えば、高電圧信号）を印加し、別の制御電極１５によって加熱電極１２に例えば接地電圧を印加する場合、加熱電極１２に例えば第２方向Ｙに沿った電流通路を形成して、加熱電極１２に熱を発生させる。加熱電極１２自体が大きな抵抗値を有するため、加熱電極１２と制御電極１５の接続箇所から第１方向Ｘに沿って延在する方向には大きな電圧降下が発生する。この場合、加熱電極１２は第１方向Ｘに沿って分布する第１部分電極及び第２部分電極に分けられて、第１部分電極は、大きな電圧信号を受信し、例えば加熱電極１２と制御電極１５との接続箇所の電極部分であり、第２部分電極は、小さな電圧信号を受信し、例えば第１方向Ｘに沿って上記接続箇所から離れる電極部分である。これに対応して、該加熱電極１２内の電流は均一ではなく、第１部分電極での電流は大きく、発生した熱が大きく、第２部分電極での電流は小さく、発生した熱が小さい。従って、加熱電極１２で加熱する場合、機能領域１０１０の異なる位置での温度が異なる恐れがあるため、異なる位置でのマイクロ反応チャンバー１１０の達する温度は異なり、最終的にはマイクロ反応チャンバー１１０内の反応系溶液の増幅反応に影響を与えて、検出効果の精度に影響を与える。
【0068】
上記問題に対して、図２に示すように、検出チップ１００に複数の制御電極１５を設け、且つ、複数の制御電極１５に加熱電極１２へ同じ電気信号を同時に伝送させるようにする。例えば、複数の制御電極１５は、周辺領域１０２に均一に分布し、異なる位置ごとに加熱電極１２に電気信号を同時に印加してもよい。これにより、機能領域１０１０の異なる位置での温度均一性を向上させ、加熱電極１２の異なる部位が発生した熱をほぼ同じにして、機能領域１０１０の異なる位置での温度をほぼ同じにする。図２に示すように、いくつかの例では、検出チップ１００は、１０個の制御電極１５を備え、そのうち、５つの制御電極１５は周辺領域１０２の第１サブ領域１０２ａに位置し、第１方向Ｘに沿って均一に配列され、他の５つの制御電極１５は周辺領域１０２の第２サブ領域１０２ｂに位置し、第１方向Ｘに沿って均一に配列される。第１サブ領域１０２ａ又は第２サブ領域１０２ｂの５つの制御電極１５は、加熱電極１２に電圧信号（例えば、高電圧信号）を印加し、第２サブ領域１０２ｂ又は第１サブ領域１０２ａの５つの制御電極１５は、加熱電極１２に例えば接地電圧を印加して、加熱電極１２に電流通路を形成させて、加熱電極１２の電流均一性を向上させ、ひいてはその温度均一性を向上させることができる。
【0069】
なお、第１方向Ｘにおいて、周辺領域１０２が反応領域１０１の両側にそれぞれ位置する第３サブ領域及び第４サブ領域をさらに備える場合、第３サブ領域及び第４サブ領域において複数の制御電極１５も設けられ得る。本開示の実施例は制御電極１５の数、設置位置などを限定しない。
【0070】
例えば、図３に示すように、検出チップ１００は、複数のスペーサー１８をさらに備える。複数のスペーサー１８は周辺領域１０２内に設けられ、第１基板１０と第２基板２０との間に位置する。複数のスペーサー１８は、反応系溶液の流動の空間を提供するように、第１基板１０と第２基板２０との間の間隔を保つように構成される。例えば、いくつかの実施例では、一部のスペーサー１８はさらに反応領域１０１内に設けられてもよく、例えば反応領域１０１での複数の箇所に分散して設けられ、これにより検出チップ１００の圧縮強度を向上させて、反応領域１０１が外力を受けて検出チップ１００を損傷することを回避する。例えば、複数のスペーサー１８同士のサイズ及び形状は、同じであってもよく、これにより検出チップ１００の厚さ均一性を向上させる。また例えば、複数のスペーサー１８のサイズ及び形状は、検出チップ１００が受ける可能な力に応じて設定されてもよく、例えば、検出チップ１００の周辺及び中央位置でスペーサー１８のサイズが大きく、他の位置でスペーサー１８のサイズが小さい。
【0071】
例えば、第１基板１０に垂直な方向に、スペーサー１８の高さは、マイクロキャビティ画定層１１の高さよりも高くなり、第１基板１０、マイクロキャビティ画定層１１、スペーサー１８を含む封止剤は、反応系溶液の液滴に対する試料供給ランナー及び試料排出ランナーを共に画定し、これにより、液滴を各マイクロ反応チャンバー１１０に移動させることを確保すると共に、マイクロ反応チャンバー１１０に入らない液滴を第１基板１０と第２基板２０との間の空間から流出させるようにする。例えば、いくつかの実施例では、スペーサー１８の高さは、マイクロキャビティ画定層１１の高さよりも３０％又は５０％大きく、両者の具体的な比例関係は、例えば、実際の必要に応じて決められ、本開示の実施例はこれを限定しない。
【0072】
例えば、スペーサー１８の材料は、硬化性有機材料であってもよく、例えば、熱硬化性材料又は光硬化性材料であり、例えば、紫外線（ＵＶ）硬化性プロピレン樹脂又は他の適切な材料である。スペーサー１８の形状は球状であってもよく、このとき、スペーサー１８を封止剤に入れて均一に混合し、封止剤によって第１基板１０と第２基板２０を硬化封止させて、第１基板１０と第２基板２０をセル化してもよい。このように、封止剤に混合したスペーサー１８は、第１基板１０と第２基板２０との間の間隔を制御することができる。本開示の実施例は、これを含むがこれに限定されず、スペーサー１８の形状は、柱状、楕円体などの任意の適用可能な形状であってもよい。
【0073】
例えば、いくつかの実施例では、図３に示すように、検出チップ１００は、第１温度センサ３０をさらに備える。第１温度センサ３０は、第１基板１０の第２基板２０から遠い側（すなわち、第１基板１０のマイクロキャビティ画定層１１から遠い側）に設けられ、反応領域１０１内に位置する。第１温度センサ３０は、反応領域１０１の温度を検出するように構成される。例えば、反応領域１０１の温度を所定温度（例えば、９５℃、５５℃又は７２℃など）に維持する必要があり、このとき、第１温度センサ３０は、反応領域１０１の温度をリアルタイムに検出して、加熱電極１２を介して反応領域１０１の温度をリアルタイムに調整して、反応領域１０１の温度を所定温度に維持させることができ、これにより、反応領域１０１の温度が高すぎるか低すぎて増幅反応に悪影響を与えることを防止する。例えば、第１温度センサ３０は、様々な種類の温度センサであってもよく、例えば、接触温度センサ又は非接触温度センサなどであり、例えば、熱電対温度センサ又は赤外線温度センサなどである。
【0074】
例えば、図２及び図３に示すように、検出チップ１００は、少なくとも１つの試料入口２１及び少なくとも１つの試料出口２２をさらに備え、試料入口２１及び試料出口２２はいずれも第２基板２０及び疎水性層１３を貫通する。例えば、反応系溶液は、マイクロシリンジポンプ又はピペットを介して試料入口２１に注入され、そして自己吸引により各マイクロ反応チャンバー１１０に入る。
【0075】
例えば、反応領域１０１は非機能領域１０１１をさらに備え、試料入口２１及び試料出口２２はいずれも非機能領域１０１１内に位置し、機能領域１０１０の異なる側に位置する。例えば、図２に示すように、第２方向Ｙにおいて、試料入口２１及び試料出口２２はそれぞれ機能領域１０１０の両側に位置する。例えば、試料入口２１及び試料出口２２は第１方向Ｘに対して対称に分布することで、検出チップ１００内に反応系溶液をより均一に流動させて、各マイクロ反応チャンバー１１０に反応系溶液を容易に進入させることができる。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、試料入口２１及び試料出口２２はさらに第２方向Ｙ又は他の任意の方向に対して対称に分布してもよい。なお、試料入口２１及び試料出口２２はいずれも機能領域１０１０内に位置してもよい。
【0076】
図４Ａは本開示のいくつかの実施例に係る表面改質前のマイクロ反応チャンバーに対して表面の親水性・疎水性試験を行う模式図であり、図４Ｂは本開示のいくつかの実施例に係る表面改質後のマイクロ反応チャンバーに対して表面の親水性・疎水性試験を行う模式図である。ここで、「表面改質前のマイクロ反応チャンバー」は、マイクロ反応チャンバーの底部及び側壁に親水性層が設けられていないときのマイクロ反応チャンバーを示し、以下、第１マイクロ反応チャンバーと呼ばれ、「表面改質後のマイクロ反応チャンバー」は、マイクロ反応チャンバーの底部及び側壁に親水性層が設けられているときのマイクロ反応チャンバー、すなわち本開示の実施例に係る検出チップ１００のマイクロ反応チャンバー１１０を示し、以下、第２マイクロ反応チャンバーと呼ばれる。
【0077】
例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示される試験プロセスにおいて、脱イオン水を試験液滴として用い、マイクロ反応チャンバーの表面（底部又は側壁）での該液滴の接触角を測定する。図４Ａに示すように、第１試験液滴の体積は９．９２μＬであり、第１マイクロ反応チャンバーの場合、第１試験液滴と第１マイクロ反応チャンバーの表面との左接触角θ１は約５０．３８°であり、第１試験液滴と第１マイクロ反応チャンバーの表面との右接触角θ２は約５０．２１°であり、これにより、第１試験液滴と第１マイクロ反応チャンバーの表面との平均接触角は約５０．２９°である。図４Ｂに示すように、第２試験液滴の体積は３．１９μＬであり、第２マイクロ反応チャンバーの場合、第２試験液滴と第２マイクロ反応チャンバーの表面との左接触角θ３は約１２．５７°であり、第２試験液滴と第２マイクロ反応チャンバーの表面との右接触角θ４は約１３．５０°であり、これにより、第２試験液滴と第２マイクロ反応チャンバーの表面との平均接触角は約１３．０３°である。これから分かるように、本開示のいくつかの実施例では、マイクロ反応チャンバー１１０の表面に親水性層１４が設けられているため、親水性を大幅に向上させ、液滴と該マイクロ反応チャンバー１１０の表面との接触角がより小さい。
【0078】
図５Ａは本開示のいくつかの実施例に係る検出チップの第２基板に対して表面の親水性・疎水性試験を行う模式図であり、図５Ｂは本開示の別のいくつかの実施例に係る検出チップの第２基板に対して表面の親水性・疎水性試験を行う模式図である。
【0079】
例えば、図５Ａに示される試験プロセスにおいて、脱イオン水の水滴を用い、第２基板２０上の疎水性層１３の表面での該水滴の接触角を測定する。例えば、水滴の体積は４．４５μＬであり、水滴と第２基板２０上の疎水性層１３の表面との左接触角θ５は約７３．８３°であり、水滴と第２基板２０上の疎水性層１３の表面との右接触角θ６は約７４．０１°であり、これにより、水滴と第２基板２０上の疎水性層１３の表面との平均接触角は約７２．９２°である。図５Ｂに示される試験プロセスにおいて、液体パラフィンを用い、第２基板２０上の疎水性層１３の表面での該液体パラフィンの接触角を測定する。例えば、液体パラフィンの体積は０．０２μＬであり、液体パラフィンと第２基板２０上の疎水性層１３の表面との左接触角θ７は約１０．１３°であり、液体パラフィンと第２基板２０上の疎水性層１３の表面との右接触角θ８は約１１．３０°であり、これにより、液体パラフィンと第２基板２０上の疎水性層１３の表面との平均接触角は約１０．７１°である。これから分かるように、本開示のいくつかの実施例では、第２基板２０の表面に疎水性層１３が設けられているため、疎水性を大幅に向上させて、水滴と該第２基板２０上の疎水性層１３の表面との接触角が大きいが、液体パラフィンと第２基板２０上の疎水性層１３の表面との接触角が小さい。
【0080】
図６Ａは本開示のいくつかの実施例に係る別の検出チップの平面模式図であり、図６Ｂは本開示のいくつかの実施例に係る別の検出チップの部分断面構造の模式図である。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、親水性層１４及び疎水性層１３の設置方式、制御電極１５の設置方式が異なる以外に、該実施例に係る検出チップ１００は、図２及び図３に示される検出チップ１００と基本的に同じである。以下、該実施例に係る検出チップ１００の親水性層１４及び疎水性層１３の設置方式、及び制御電極１５の設置方式を説明し、他の構造は図２及び図３の関連説明を参照でき、ここで繰り返し説明しない。
【0081】
例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、複数のマイクロ反応チャンバー１１０のそれぞれは、側壁１１０１及び底部１１０２を備える反応ウェルを備える。マイクロキャビティ画定層１１は、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の間に位置する仕切り領域１１１を備え、仕切り領域１１１は、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の側壁１１０１に隣接している第１領域１１１ａと、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の側壁１１０１に隣接していない第２領域１１１ｂとを備える。親水性層１４は、複数のマイクロ反応チャンバー１１０のそれぞれにおける側壁１１０１及び底部１１０２を覆い、マイクロキャビティ画定層１１の仕切り領域１１１における第１領域１１１ａをさらに覆う。疎水性層１３は、マイクロキャビティ画定層１１の仕切り領域１１１における第２領域１１１ｂを覆う。
【0082】
このようにして、マイクロキャビティ画定層１１の仕切り領域１１１のうち、マイクロ反応チャンバー１１０に隣接する部分を親水性にすることができ、すなわち、側壁１１０１の上縁を親水性にすることで、反応系溶液の自己吸引効果をより良好に実現して、反応系溶液の液滴を各マイクロ反応チャンバー１１０（すなわち、反応ウェル）により容易に入れ、溶液の混合を回避することができる。
【0083】
例えば、第１領域１１１ａは円環状であり、該円環状の幅ｄ１は２ミクロンから５ミクロン、例えば３ミクロンである。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、第１領域１１１ａはさらに他の形状であってもよく、例えば、マイクロ反応チャンバー１１０の断面形状に応じて決められる。例えば、マイクロ反応チャンバー１１０の断面形状が矩形である場合、第１領域１１１ａは矩形の環状であり、マイクロ反応チャンバー１１０の断面形状が楕円形である場合、第１領域１１１ａは楕円形の環状であり得る。第１領域１１１ａの幅ｄ１も限定されず、実際に達成する必要がある自己吸引効果及び加工プロセスに応じて決められる。
【0084】
例えば、まず、マイクロキャビティ画定層１１上に１層の親水性層１４を形成し、親水性層１４がマイクロ反応チャンバー１１０の側壁１１０１及び底部１１０２を覆い、さらにマイクロキャビティ画定層１１の仕切り領域１１１を覆う。次に、第２領域１１１ｂ上に１層の疎水性層１３を形成する。このようにして、図６Ａ及び図６Ｂに示される構造が得られる。例えば、第２領域１１１ｂにおいては、積層された親水性層１４と疎水性層１３でマイクロキャビティ画定層１１上を覆い、疎水性層１３が反応系溶液と接触できる。このようにして、上記構造が得られるとともに、生産プロセスを簡素化し（例えば、親水性層１４をパターニングする必要がないため、親水性層１４の堆積プロセスを簡素化する）、生産コストを削減することができる。もちろん、本開示の実施例はこれに限定されず、他の実施例では、第２領域１１１ｂにおいては、親水性層１４と疎水性層１３の積層構造が形成されることなく、１層の疎水性層１３のみが覆われてもよく、これは実際の加工プロセス及び生産方式により決められる。
【0085】
図６Ｃは本開示のいくつかの実施例に係る別の検出チップのマイクロキャビティ画定層、親水性層及び疎水性層の走査型電子顕微鏡写真である。例えば、図６Ｃに示すように、親水性層１４の厚さは４０５ｎｍ、疎水性層１３の厚さは３００ｎｍであり、第１領域１１１ａの幅ｄ１は３００ｎｍよりも大きい。
【0086】
例えば、図６Ａに示すように、第１絶縁層１６のビア１６０は、第１グループのビア１６１及び第２グループのビア１６２を備え、各グループのビアは、第１絶縁層１６を貫通する１つ又は複数の貫通孔を備える。第１グループのビア１６１及び第２グループのビア１６２はそれぞれ周辺領域１０２の互いに対向する両側に位置する。例えば、第１グループのビア１６１は第２サブ領域１０２ｂに位置し、第２グループのビア１６２は第１サブ領域１０２ａに位置する。制御電極１５は、第１グループの制御電極１５２１及び第２グループの制御電極１５２２を備える。第１グループの制御電極１５２１は周辺領域１０２の、第１グループのビア１６１と同じ側に位置し、すなわち、第２サブ領域１０２ｂに位置する。第１グループの制御電極１５２１は、第１グループのビア１６１を介して加熱電極１２に電気的に接続される。第２グループの制御電極１５２２は、周辺領域１０２に沿って延在して加熱電極１２を部分的に取り囲む。例えば、第２グループの制御電極１５２２は、加熱電極１２のエッジに沿って第２サブ領域１０２ｂから第１サブ領域１０２ａまで延在し、第２グループのビア１６２を介して加熱電極１２に電気的に接続される。例えば、制御電極１５は、サイズがより大きい方形の接触部分１５１を備え、これにより、別に提供される機器のプローブ又は電極との接触接続を容易にすることができ、その接触面積が大きく、電気信号を安定して受信することができる。
【0087】
このようにして、制御電極１５は、加熱電極１２を少なくとも部分的に取り囲むことができるため、加熱電極１２の熱損失を低減させて、反応領域１０１の温度をより均一にすることができ、且つ加熱電極１２の加熱効率を向上させて、消費電力を低減させることができる。
【0088】
本開示の少なくとも一実施例は、制御装置と、本開示のいずれかの実施例に記載の検出チップとを備える反応システムをさらに提供する。該反応システムは、検出チップのマイクロ反応チャンバーへの温度制御を効果的に実現できるため、液滴を駆動する操作がなく、外部加熱機器を不要となっても温度サイクルを実現できて、集積性が高く、操作が簡単で、生産コストが低く、試料を効果的に供給できる。
【0089】
図７は本開示のいくつかの実施例に係る反応システムの概略ブロック図である。例えば、図７に示すように、反応システム６００は、検出チップ６１０と、制御装置６２０と、電源装置６３０とを備え、該電源装置６３０は、検出チップ６１０及び制御装置６２０に信号電圧又は駆動電圧などを提供する。検出チップ６１０は、本開示のいずれかの実施例に記載の検出チップ、例えば上記検出チップ１００である。制御装置６２０は検出チップ６１０に電気的に接続され、検出チップ６１０に電気信号を印加して検出チップ６１０の加熱電極を駆動するように構成される。例えば、検出チップ６１０の複数のマイクロ反応チャンバーは反応系溶液を収容することができる。制御装置６２０は、検出チップ６１０の加熱電極に電気信号を印加して、加熱電極に熱を放出させることで、検出チップ６１０の機能領域の温度を制御して、反応系溶液を増幅反応させる。例えば、制御装置６２０は、汎用又は専用ハードウェア、ソフトウェア又はファームウェアなどとして実現されてもよく、例えば、さらに中央処理装置（ＣＰＵ）、組み込みプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などを含んでもよく、本開示の実施例はこれを限定しない。
【0090】
例えば、反応システム６００は、第２温度センサ６５０をさらに備え得る。例えば、検出チップ６１０が図３に示される検出チップ１００と基本的に同じであるが、第１温度センサ３０を備えない場合、温度検出の機能を実現するために、反応システム６００に第２温度センサ６５０を設ける必要があり、且つ、該第２温度センサ６５０は検出チップ１００の第１温度センサ３０と基本的に同じ位置に設けられる必要がある。例えば、該第２温度センサ６５０は検出チップ６１０の第１基板の、マイクロキャビティ画定層から遠い側に設けられ、第１基板の反応領域内に位置し、検出チップ６１０の反応領域の温度を検出するように構成される。例えば、第２温度センサ６５０は、様々な種類の温度センサであってもよく、例えば、接触温度センサ又は非接触温度センサなどであり、例えば、熱電対温度センサ又は赤外線温度センサなどである。なお、別のいくつかの実施例では、検出チップ６１０が図３に示される検出チップ１００である場合、該検出チップ１００は第１温度センサ３０を備えるため、反応システム６００に第２温度センサ６５０が設けられる必要がなくなる。
【0091】
例えば、反応システム６００は、検出チップ６１０を光学的に検出するように構成される光学ユニット６４０をさらに備える。例えば、該光学ユニット６４０は、複数のマイクロ反応チャンバー内の検出対象溶液を蛍光検出するように構成される蛍光検出装置を備える。例えば、該蛍光検出装置は、蛍光光源及び画像センサ（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）画像センサ）を備える。なお、「検出対象溶液」は、反応系溶液に対してポリメラーゼ連鎖反応を行った後の溶液であり、すなわち、増幅反応後の反応系溶液である。例えば、該光学ユニット６４０は、蛍光検出装置から出力された検出画像を処理するように構成される画像処理装置をさらに備える。例えば、該画像処理装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）又はグラフィック処理装置（ＧＰＵ）などを備え得る。例えば、制御装置６２０はさらに、蛍光検出装置及び画像処理装置による対応する機能の実行を制御するように構成される。
【0092】
以下、該反応システム６００の作動原理及びプロセスを説明する。
【0093】
まず、反応系溶液を調製する。例えば、反応系溶液は、細胞溶解液と、ＤＮＡリアーゼで断片化されたＤＮＡ断片試料溶液と、ＰＣＲ増幅試薬とを含む。例えば、一例では、検出される必要があるＤＮＡは、上皮成長因子受容体（ＥＧＦＲ）遺伝子エクソン１９であり、これに対応して、ＰＣＲ増幅試薬は、ＥＧＦＲ遺伝子エクソン１９の特異的ＰＣＲ増幅プライマーを含む。例えば、反応系溶液の体積は２０μＬであり、反応系溶液は、ＭＩＸ試薬（ＭＩＸ試薬はＴａｑ酵素、ｄＮＰＴｓ及びＭｇＣｌ２を含む）１０μＬ、上流プライマー０．６μＬ（１０ミリモル（ｍＭ））、下流プライマー０．６μＬ（１０ｍＭ）、水７．８μＬ、及び十分に希釈された鋳型デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）１μＬを含み、これにより、各マイクロ反応チャンバー内の鋳型ＤＮＡの数が１以下になることを確保する。
【0094】
次に、検出チップ６１０の試料入口にポリテトラフルオロエチレンアダプター及びシリカゲル管を取り付け、上記調製した反応系溶液をマイクロシリンジポンプ又はピペットを介して試料入口に注入し、反応系溶液は、ポリテトラフルオロエチレンアダプター及びシリカゲル管を介して試料入口に入り、その後に、親水性層と疎水性層との相互作用下で、自己吸引により各マイクロ反応チャンバーに入る。
【0095】
続いて、３段階ｄＰＣＲで熱サイクル増幅プロセスを行う。オイルシールされた検出チップ６１０を反応システム６００のチップキャリアに置いて治具で固定し、電極と検出チップ６１０の制御電極とを電気的に接続させる。例えばパラメータ設定ボタンによってパラメータを設定し、９５℃での１５秒の変性、５５℃での４５秒のアニーリング、７２℃での４５秒の伸長を含むサイクルパラメータ、及び合計３０個の熱サイクルを設定する。例えば、９５℃での５分間のプレ変性をさらに設定してもよい。検出チップ６１０における鋳型ＤＮＡを含有するマイクロ反応チャンバー内の液滴はＰＣＲ増幅反応を行うが、鋳型ＤＮＡを含有しないマイクロ反応チャンバー内の液滴は対照群とされる。例えば、熱サイクルの温度と時間との関係曲線は図８Ａ及び図８Ｂに示される。これから分かるように、熱サイクルの温度制御効果に優れて、正確な温度制御を実現することができる。
【0096】
なお、ＰＣＲ増幅を行う前に、０．２質量％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）溶液でマイクロ反応チャンバーを満充填し、１時間浸漬して、マイクロ反応チャンバーの内面によるＰＣＲ試薬及び試料鋳型への吸着を減少させ、反応効率及び検出精度を向上させる。次に、マイクロポンプでＢＳＡ溶液を完全に排出し、反応系溶液をマイクロ反応チャンバーに注入し、油相で液封する。例えば、液体の自己吸引による液体供給、オイルシールを用いた効果図は図８Ｃに示される。例えば、油相液封は、鉱物油、液体パラフィン、パルミチン酸イソプロピルとラウリン酸ブチル、パーフルオロアルカン系オイルなどで試料入口及び試料出口を密封して、反応系溶液の揮発を防止することができる。
【0097】
３０サイクルの増幅後、検出チップ６１０を取り出して蛍光顕微鏡で観察し、励起波長が４５０ｎｍ～４８０ｎｍであり、図８Ｄに示される陽性及び陰性の対照結果を得る。例えば、図８Ｄに示すように、反応系溶液にＥＧＦＲ遺伝子変異エクソン１９が含まれる場合、反応系溶液にはＥＧＦＲ遺伝子変異エクソン１９の特異的ＰＣＲ増幅プライマーが含まれるため、ＰＣＲ増幅プライマーの作用下で、変異エクソン１９が大幅に増幅されて、検出対象溶液は陽性結果を示し、すなわち、少なくとも一部のマイクロ反応チャンバーには蛍光反応が発生する。反応系溶液にＥＧＦＲ遺伝子変異エクソン１９が含まれない場合、検出対象溶液は陰性結果を示し、すなわち、全てのマイクロ反応チャンバーには蛍光反応が発生しない。これにより、ＥＧＦＲ遺伝子エクソン１９の検出を実現することができる。
【0098】
本開示の少なくとも一実施例は、検出チップの使用方法をさらに提供し、該使用方法により本開示のいずれかの実施例に記載の検出チップを操作することができる。該使用方法により、検出チップのマイクロ反応チャンバーへの温度制御を効果的に実現できるため、液滴を駆動する操作がなく、外部加熱機器も不要となっても温度サイクルを実現できて、集積性が高く、操作が簡単で、生産コストが低く、試料を効果的に供給できる。
【0099】
【0100】
ステップＳ１０、反応系溶液を検出チップ１００の試料入口２１から検出チップ１００の複数のマイクロ反応チャンバー１１０に進入させる。
【0101】
ステップＳ２０、検出チップ１００の制御電極１５に電気信号を印加して、制御電極１５によって加熱電極１２を駆動して複数のマイクロ反応チャンバー１１０を加熱する。
【0102】
例えば、該使用方法は、複数のマイクロ反応チャンバー１１０を降温して、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の温度を変化させることで、複数のマイクロ反応チャンバー１１０内の反応系溶液に対して変性段階、アニーリング段階及び伸長段階を含む温度サイクルを行うステップをさらに含む。例えば、構造が簡単で実現しやすくである、空冷装置でそれを降温してもよい。
【0103】
例えば、該使用方法は、検出チップ１００を光学的に検出して蛍光画像を取得するステップをさらに含む。
【0104】
なお、本開示のいくつかの実施例では、該使用方法は、より多くのステップを含んでもよく、これは実際の必要に応じて決められ、本開示の実施例はこれを限定しない。該使用方法の詳細な説明及び技術的効果については、上記検出チップ１００及び反応システム６００の説明を参照でき、ここで繰り返し説明しない。
【0105】
以下、本開示のいくつかの実施例に係る検出チップ１００の製造方法を簡単に説明する。
【0106】
検出チップ１００の製造方法は、第１基板１０上に加熱電極１２を形成することと、第１基板１０上に複数のマイクロ反応チャンバー１１０を画定するマイクロキャビティ画定層１１を形成することとを含む。
【0107】
例えば、第１基板１０への加熱電極１２の形成には、第１絶縁層１６の第１基板１０から遠い側に１層の導電層（例えば、ＩＴＯ層）をスパッタリングしてから、導電層に対して露光、現像、ドライエッチング、剥離などの工程を順次行って加熱電極１２を得ることを含む。
【0108】
例えば、半導体パターニングプロセス（フォトエッチングプロセス及びプラズマ気相蒸着などを含む）により、第１基板１０上にマイクロ反応チャンバー１１０を直接製造することができるため、プロセスが簡単で、量産を実現でき、生産コストが低い。
【0109】
例えば、マイクロキャビティ画定層１１の形成には、第１基板１０上に１層の画定材料層を堆積し、画定材料層に対して一次パターニングプロセスを行ってマイクロキャビティ画定層１１を得ることを含む。画定材料層はフォトレジスト層であってもよく、画定材料層に対して一次パターニングプロセスを行ってマイクロキャビティ画定層１１を得ることは、マスクを使用して画定材料層を露光、現像して、画定材料層内に複数のマイクロ反応チャンバー１１０を形成することで、マイクロキャビティ画定層１１を得ることを含む。
【0110】
例えば、該製造方法は、マイクロキャビティ画定層１１の第１基板１０から遠い表面上に親水性層１４を形成して、複数のマイクロ反応チャンバー１１０の側壁１１０１及び底部１１０２に親水性層１４を形成することをさらに含む。
【0111】
例えば、いくつかの実施例では、マイクロキャビティ画定層１１を形成するプロセスは以下のように説明される。まず、第１基板１０を提供し、光学接着剤９０（すなわち、ＯＣ接着剤）を１５００回転／分の速度で４５秒スピンコーティングし、次に、２３０℃の温度で光学接着剤を３０分間硬化させる。光学接着剤９０をスピンコーティングした第１基板１０上に、フォトレジスト（例えば、型番ＫＭＨ－Ｔ５４６、熱減量温度３２０℃）を３００回転／分の速度でスピンコーティングし、９０℃の温度でフォトレジストを２分間ベークする。フォトレジストのスピンコーティングを１回繰り返して上記プロセスを行って、フォトレジスト層を得る。続いて、マスクによってフォトレジスト層を露光して、目標パターンを得る。露光強度は９９９ｍＪ、ｇａｐ値（すなわち、マスクと第１基板１０との間の間隔）は１００ミクロン、露光時間は１５秒である。現像液を使用して露光後のフォトレジスト層を４５秒間現像し、２３０℃の温度で現像したフォトレジスト層を３０分間硬化させて、マイクロキャビティ画定層１１を最終的に得る。図１０Ａに示すように、光学接着剤９０の厚さは約２．０２ミクロン、マイクロキャビティ画定層１１の厚さは約９．８ミクロンである。図１０Ｂに示すように、マイクロキャビティ画定層１１を得た後、プラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）によりマイクロキャビティ画定層１１上に１層の二酸化シリコン層を堆積して親水性層１４を得てもよい。親水性層１４の厚さは約３００ｎｍであり、親水性層１４はマイクロキャビティ画定層１１の表面を完全に覆う。
【0112】
なお、第１基板１０及び第２基板２０上に各膜層が形成される前に、第１基板１０及び第２基板２０を洗浄することで、第１基板１０及び第２基板２０上に材料層を堆積しやすくすることができる。
【0113】
例えば、第１基板１０上に制御電極１５を形成することは、第１基板１０上に１層の金属導電層をスパッタリングしてから、金属導電層に対して露光、現像、エッチング、剥離などの工程を順次行って制御電極１５を得ることを含む。例えば、金属導電層は、モリブデン－アルミニウムネオジム－モリブデン（Ｍｏ－ＡｌＮｄ－Ｍｏ）で形成された積層である。
【0114】
例えば、第１基板１０上に第１絶縁層１６を形成することは、堆積プロセスにより、制御電極１５が形成された第１基板１０上に１層の絶縁材料層を堆積してから、該絶縁材料層に対して露光、現像、ビアエッチング、剥離などの工程を行って第１絶縁層１６を得ることを含む。例えば、第１絶縁層１６内にビア１６０が形成され得る。
【0115】
例えば、第１基板１０上に第２絶縁層１７を形成することは、加熱電極１２の第１絶縁層１６から遠い表面に１層の絶縁層（例えば、二酸化シリコン層及び／又は窒化シリコン層）を堆積して第２絶縁層１７を得ることを含む。
【0116】
なお、上記製造方法において、半導体製造プロセスにより加熱電極１２、制御電極１５、第１絶縁層１６、第２絶縁層１７などの製造を実現できる。
【0117】
例えば、試料入口２１及び試料出口２２を形成することは、まず、レーザーアレイ穿孔により第２基板２０上に第１貫通孔及び第２貫通孔を製造し、次に、パターニングプロセスにより疎水性層１３中に第３貫通孔及び第４貫通孔を形成することを含む。第１貫通孔は第３貫通孔を露出し、第２貫通孔は第４貫通孔を露出し、第１貫通孔と第３貫通孔とで試料入口２１を構成し、第２貫通孔と第４貫通孔とで試料出口２２を構成する。
【0118】
例えば、該製造方法は、封止剤で第１基板１０及び第２基板２０を硬化封止させることをさらに含む。封止剤中には複数のスペーサー１８が含まれ、複数のスペーサー１８は球状であってもよい。
【0119】
以下の点を説明する必要がある。
【0120】
（１）本開示の実施例の図面は、本開示の実施例に係る構造のみに関し、他の構造は通常の設計を参照すればよい。
【0121】
（２）矛盾がない限り、本開示の実施例及び実施例の特徴を互いに組み合わせて新たな実施例を得ることができる。
【0122】
以上は、本開示の具体的な実施形態に過ぎないが、本開示の保護範囲はこれに限定されず、本開示の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲を基準とするべきである。
【符号の説明】
【0123】
１０ 第１基板
１１ マイクロキャビティ画定層
１２ 加熱電極
１００ 検出チップ
１１０ マイクロ反応チャンバー
１１ マイクロキャビティ画定層
１２ 加熱電極
１００ 検出チップ
１１０ マイクロ反応チャンバー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【国際調査報告】