JP2023523661A - 検査チップ及びその使用方法、反応システム - Google Patents

検査チップ及びその使用方法、反応システム Download PDF

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Abstract

検査チップ及びその使用方法、反応システムであって、該検査チップ（１００）は、第１基板（１０）と、マイクロキャビティ限定層（１１）と、加熱電極（１２）とを含む。マイクロキャビティ限定層（１１）は、第１基板（１０）に位置し、且つ複数の微反応室（１１１）を限定する。加熱電極（１２）は、第１基板（１０）に位置し、且つマイクロキャビティ限定層（１１）より第１基板（１０）に近く、通電後熱を放出するように構成される。加熱電極（１２）は、複数のサブ電極を含み、複数の微反応室（１１１）の第１基板（１０）における正投影と少なくとも２つのサブ電極の第１基板（１０）における正投影とが重なり合い、複数のサブ電極のうちの少なくとも２つのサブ電極の通電後の単位時間の発熱量が異なる。該検査チップ（１００）は、温度均一性を向上させ、エッジ低温領域の面積を縮小することができる。

Description

本願は、２０２０年０４月３０日に提出された出願番号が第２０２０１０３６７９３４．４である中国特許出願の優先権を主張し、ここで、上記中国特許出願に開示されている内容の全体が本願の一部として援用される。
本開示の実施例は、検査チップ及びその使用方法、反応システムに関する。
ポリメラーゼ連鎖反応（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ、ＰＣＲ）は、特定のＤＮＡセグメントを増幅するための分子生物学技術であり、微量のデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を大量に複製し、その数量を大幅に増加させることができる。伝統的なＰＣＲ技術と異なり、デジタルポリメラーゼ連鎖反応（ｄｉｇｉｔａｌ ＰＣＲ、ｄＰＣＲ）チップ技術は、核酸のサンプルを十分に希釈し、各反応ユニットの内の目標分子（即ち、ＤＮＡ鋳型）の数量を１つ以下にさせ、各反応ユニットでそれぞれ目標分子に対してＰＣＲ増幅を行い、増幅が終了後、各反応ユニットの蛍光信号に対して統計学分析を行うことによって、単一分子ＤＮＡに対する絶対定量検査を実現することである。ｄＰＣＲは、感度が高く、特異性が強く、検査がハイスループットで、定量が精確であるなどのメリットを有するため、臨床診断、遺伝子不安定への分析、単細胞の遺伝子発現、環境微生物の検出及び出生前診断等の分野で広く応用されている。
本開示の少なくとも１つの実施例は、検査チップを提供する。前記検査チップは、第１基板と、前記第１基板に位置し、且つ複数の微反応室を限定するマイクロキャビティ限定層と、前記第１基板に位置し且つ前記マイクロキャビティ限定層より前記第１基板に近く、通電後に熱を放出するように構成された加熱電極とを含む。前記加熱電極は、複数のサブ電極を含み、前記複数の微反応室の前記第１基板における正投影と、少なくとも２つのサブ電極の前記第１基板における正投影とが重なり合い、前記複数のサブ電極のうちの少なくとも２つのサブ電極は、通電後の単位時間における発熱量が異なる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記加熱電極は、通電後に電流が第１方向に沿って流れることを許容し、前記複数のサブ電極が第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、前記第２方向が前記第１方向に垂直であり、前記複数のサブ電極のうちのいずれかが前記第２方向に対向する両側を有し、前記複数のサブ電極が第１サブ電極と少なくとも１つの第２サブ電極を含み、前記第１サブ電極が両側のうちの片側だけに隣接しているサブ電極を有し、前記第２サブ電極が両側のいずれにも隣接しているサブ電極を有し、前記第２サブ電極の抵抗値が前記第１サブ電極の抵抗値より大きい。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅は、前記第１サブ電極の前記第２方向に沿う幅より小さい。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、前記複数の第２サブ電極が前記第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、前記第２方向に、前記加熱電極の中心から前記加熱電極のエッジへ延びる方向に、前記複数の第２サブ電極の抵抗値が順に小さくなる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記第２方向に、前記加熱電極の中心から前記加熱電極のエッジへ延びる方向に、前記複数の第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅が順に大きくなる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、前記複数の第２サブ電極が前記第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、前記複数の第２サブ電極の抵抗値が基本的に同等である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数の第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅が基本的に同等である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、隣接しているサブ電極の間の間隔距離は、１―２００ミクロンである。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、矩形、台形、三角形又は波形であり、前記断面が前記第１基板に平行である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の数量は、３以上である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の前記第１基板における正投影が順に重なり合い、前記加熱電極の中心に位置するサブ電極以外のサブ電極の正投影が環形であり、前記複数のサブ電極同士が絶縁している。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極は、異なる層又は同じ層に位置する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、四角環形、円環形又は楕円環形であり、前記断面が前記第１基板に平行である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の数量は、２以上である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記加熱電極の材料は、透明な導電材料である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、収容チャンバーをさらに含み、前記複数の微反応室が前記収容チャンバー内に位置し、前記収容チャンバーが弧状の境界を有する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記マイクロキャビティ限定層は、流入チャンネルと流出チャンネルをさらに限定し、前記流入チャンネルと前記流出チャンネルがいずれも前記収容チャンバーに連通しており、前記収容チャンバーの弧状の境界は、前記収容チャンバーが前記流入チャンネルと前記流出に接続している箇所に位置する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記弧状の境界の弧度は、π／２以下である。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記収容チャンバーの対向する両側に位置し、前記弧状の境界が第１弧状の境界と第２弧状の境界を含み、前記流入チャンネルが前記第１弧状の境界で前記収容チャンバーに連通しており、前記流出チャンネルが前記第２弧状の境界で前記収容チャンバーに連通している。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記流入チャンネルの長さは、１０００―１００００ミクロンであり、前記流出チャンネルの長さは、１０００―１００００ミクロンである。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、前記第１基板に積層して設けられる制御回路層と第１絶縁層をさらに含み、前記制御回路層が制御回路を含み、前記第１絶縁層がビアホールを含み、前記加熱電極が前記第１絶縁層に設けられ、前記制御回路が前記ビアホールによって前記加熱電極に電気的に接続され、前記制御回路が前記加熱電極に電気信号を付与して前記加熱電極を通電させるように構成される。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記制御回路層は、少なくとも１つの接続電極をさらに含み、前記少なくとも１つの接続電極は、前記第１絶縁層によって覆われなく、且つ空気に露出する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記複数のサブ電極の前記第１基板における正投影が順に重なり合う場合に、前記少なくとも１つの接続電極が複数の接続電極を含み、前記複数の接続電極が複数の組に分けられ、複数の組の接続電極が前記複数のサブ電極に１対１対応して、各組の接続電極が前記制御回路によって対応しているサブ電極に電気信号を転送するように構成される。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、複数の組の接続電極の転送する電気信号は互いに異なる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、各組の接続電極が２つの接続電極を含み、前記２つの接続電極がそれぞれ前記検査チップの対向する両側に位置する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、反応領域と周辺領域をさらに含み、前記加熱電極と前記複数の微反応室が前記反応領域に位置し、前記接続電極が前記周辺領域に位置する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、親水層と第２絶縁層をさらに含み、前記親水層は、少なくとも前記複数の微反応室のそれぞれの側壁と底部を覆い、前記第２絶縁層は、前記加熱電極と前記マイクロキャビティ限定層との間に設けられる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、第２基板をさらに含み、前記第２基板と前記第１基板が対向して設けられる。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記第１基板と前記第２基板は、いずれもガラス基板を含む。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、疎水層をさらに含み、前記疎水層は、前記第２基板の前記第１基板に向く側を覆う。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、導入口と導出口をさらに含み、前記導入口と前記導出口は、いずれも前記第２基板と前記疎水層を貫通し、前記複数の微反応室の対向する両側に位置する。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップは、結合層をさらに含み、前記結合層は、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記結合層、前記第２基板及び前記マイクロキャビティ限定層に囲まれてなった空間は、前記収容チャンバーである。
例えば、本開示の一実施例に係る検査チップでは、前記結合層の材料は、熱硬化性接着剤又はスペーサーを含む感光性接着剤である。
本開示の少なくとも１つの実施例は、制御装置と、本開示のいずれか１つの実施例に記載の検査チップと、を含む反応システムをさらに提供し、前記制御装置は、前記検査チップに電気的に接続され、且つ前記検査チップに電気信号を付与するように構成される。
本開示の少なくとも１つの実施例は、反応系溶液を前記複数の微反応室に進入させることと、前記加熱電極を通電させて熱を放出することとを含む本開示のいずれか１つの実施例に記載の検査チップの使用方法をさらに提供する。
本開示の実施例の技術案をさらに明確に説明するために、以下に実施例の図面について簡単に説明する。明言するまでもないが、以下に記載の図面は、本開示の一部の実施例に関するものに過ぎず、本開示を制限するものではない。
本開示の一部の実施例に係る検査チップの模式ブロック図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの平面模式図である。 図２に示される検査チップのＡ―Ａ’に沿う断面模式図である。 図２に示される検査チップのＢ―Ｂ’に沿う断面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの加熱電極の平面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの加熱電極の平面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの加熱電極の平面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの加熱電極の平面模式図である。 本開示の実施例に係る表面変性前の微反応室に対して表面親疎水性試験を行う模式図である。 本開示の一部の実施例に係る表面変性後の微反応室に対して表面親疎水性試験を行う模式図である。 本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの断面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの熱効果シミュレーション模式図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの平面模式図である。 図１１に示される検査チップの加熱電極の平面模式図である。 図１２Ａに示される加熱電極Ｃ―Ｃ’に沿う断面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの加熱電極の平面模式図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの収容チャンバーの平面図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの収容チャンバーの正面図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの空気残存量シミュレーション対比図である。 本開示の一部の実施例に係る反応システムの模式ブロック図である。 本開示の一部の実施例に係る検査チップの使用方法のフロー模式図である。
本開示の目的、技術案及び利点をさらに明確に説明するために、以下、本開示の実施例の図面を参照して、本開示の実施例の技術案について明確かつ完全に説明する。明らかなように、記載された実施例は、本開示の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。記載された本開示の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに取得するその他の実施例は、いずれも本開示の保護範囲に含まれる。
特に定義されない限り、本開示で使用される技術用語又は科学用語は、当業者が理解する通常の意味を有すべきである。本開示で使用される「第１」、「第２」及び類似語は、何らかの順序、数量又は重要性を示すものではなく、異なる構成部分を区別するためのものにすぎない。同様に、「１つ」や「１」、「該」等の類似語も数量制限ではなく、少なくとも１つが存在することを示すものである。「含む」や「含まれる」などの類似語は、この語の前に出現した素子や物がこの語の後に挙げられる素子や物、及びそれらの均等物を含むことを意味するが、その他の素子や物を排除するものではない。「接続」や「互いに接続」などの類似語は、物理的又は機械的な接続に限定されず、直接的か間接的かを問わず、電気的な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ためのものにすぎず、説明対象の絶対位置が変わると、該相対位置関係もそれに応じて変わる可能性がある。
ＰＣＲ反応を行う時に、ＤＮＡセグメントの二重鎖構造は、高温時に変性して単一鎖構造になり、低温時に相補的塩基対合則に従ってプライマーと単一鎖との結合が実現され、ＤＮＡポリメラーゼの最適な温度で塩基の結合及び延伸が実現され、上記過程は、変性―アニール―延伸の温度循環過程である。複数の変性―アニール―延伸の温度循環過程によって、ＤＮＡセグメントは、大量に複製されることができる。
上記温度循環過程を実現するために、通常、一連の外部設備を用いて検査チップを加熱することが必要であり、設備を体積が大きくなるようにして、操作が複雑になり、且つコストがかなり高い。通常のｄＰＣＲ製品は、シリコン加工を採用することが多く、大規模に工業化生産しにくいため、検査チップのコストが高く且つ加工が複雑である。集積度を高めるために、検査チップで温度制御フィルム層（例えば、加熱電極）を集積してもよい。しかしながら、このような検査チップには、熱伝導性が悪く、放熱が不均一である等の問題があるため、検査チップの中心の温度が高く、エッジの温度が低い。反応系溶液が収容される微反応室を温度の制御が均一な部分に位置させるために、大面積の空白領域を設計する必要があり、これらの空白領域がエッジの低温領域であることで、検査チップの寸法を増大し、微反応室のアレイの数量の増加を制限し、よい温度制御効果を達成しにくい。
なお、検査チップは通常、ミクロン級の構造であるため、導入過程中で表面張力作用が著しくなってしまい、空気の残留が明らかである。検査チップの昇温降温過程で残留の空気によって反応系の溶液に乱れが生じてしまうため、検出結果が干渉され、検出結果の精確性が低減する。
本開示の少なくとも１つの実施例は、検査チップ及びその使用方法、反応システムを提供する。該検査チップは、効果的で精確で均一な温度制御を実現することができ、温度の均一性を向上させ、エッジ低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させ、且つ半導体の生産ラインを応用することができ、大規模の標準化生産を実現することができる。少なくとも一部の実施例に係る検査チップは、均一な導入を実現することができ、ガスの残留を低減又は回避することもできるので、泡の検出結果への干渉を低減又は回避する。
以下、図面を参照しながら本開示の実施例について詳細に説明する。注意すべきなのは、異なる図面における同じ符号は、説明した同じ素子を指すためのものである。
本開示の少なくとも１つの実施例は、検査チップを提供し、該検査チップは、第１基板と、マイクロキャビティ限定層と、加熱電極とを含む。マイクロキャビティ限定層は、第１基板に位置し、且つ複数の微反応室を限定する。加熱電極は、第１基板に位置し且つマイクロキャビティ限定層より第１基板に近く、通電後に熱を放出するように構成される。加熱電極は、複数のサブ電極を含み、複数の微反応室の第１基板における正投影と少なくとも２つのサブ電極の第１基板における正投影とが重なり合い、複数のサブ電極のうちの少なくとも２つのサブ電極は通電後の単位時間における発熱量が異なる。
図１は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの模式ブロック図である。例えば、図１に示すように、検査チップ１００は、第１基板１０と、マイクロキャビティ限定層１１と、加熱電極１２とを含む。第１基板１０は、保護、支持等の作用を果たし、例えば、ガラス基板であってもよい。マイクロキャビティ限定層１１は、第１基板１０に位置し、且つ複数の微反応室１１１を限定する。加熱電極１２は、第１基板１０に位置し、且つマイクロキャビティ限定層１１より第１基板１０に近く、通電後に熱を放出するように構成される。
例えば、加熱電極１２は、複数のサブ電極を含む。複数の微反応室１１１の第１基板１０における正投影が少なくとも２つのサブ電極の第１基板１０における正投影と重なり合う。例えば、複数のサブ電極のうちの少なくとも２つのサブ電極は、通電後の単位時間における発熱量が異なる。ここで、単位時間における発熱量は、単位時間に該サブ電極が放出する熱量を指し、単位時間は、１秒、１０秒、１分間、１０分間等であってもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。例えば、複数のサブ電極において、単位時間における発熱量の異なるサブ電極は２つだけあってもよく、単位時間における発熱量の異なるサブ電極は３つ又は４つあってもよく、全てのサブ電極の単位時間における発熱量同士が異なってもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、複数の方式でサブ電極の単位時間における発熱量を異ならせることは可能である。例えば、一部の例では、サブ電極の抵抗値を異ならせることによって、サブ電極が同じ電気信号を受ける場合の単位時間における発熱量を異ならせてもよい。例えば、他の一部の例では、サブ電極のそれぞれが受ける電気信号を異ならせることによって、各サブ電極が単独で制御され、単位時間における発熱量を異ならせてもよい。勿論、本開示の実施例はこれに限定されず、他の適切な方式でもサブ電極の単位時間における発熱量を異ならせることは可能で、それは実際の需要によって決めてもよい。
サブ電極の単位時間における発熱量を異ならせることによって、検査チップ１００における異なる箇所の温度を調節することができ、効果的で精確で均一な温度制御を実現することができ、温度の均一性を向上させ、エッジ低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させる。
例えば、該検査チップ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）を行うことに用いられ、且つ、さらに反応後の検出過程に用いられることができる。例えば、微反応室１１１は、反応系溶液を収容するためのもので、加熱電極１２は、通電後、熱を放出し、微反応室１１１の中の反応系溶液を加熱し、増幅反応をさせる。
図２は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの平面模式図であり、図３は、図２に示す検査チップのＡ―Ａ’に沿う断面模式図であり、図４は、図２に示す検査チップのＢ―Ｂ’に沿う断面模式図である。
例えば、図２、図３と図４に示すように、該検査チップ１００では、マイクロキャビティ限定層１１は、第１基板１０に位置し、且つ複数の微反応室１１１を限定する。隣接している微反応室１１１の少なくとも一部同士（例えば、間隔壁によって）との間隔をあける。複数の微反応室１１１のそれぞれは、例えば、側壁１１１ａと底部１１１ｂを含む。微反応室１１１は、反応系溶液を収容するための空間を提供し、マイクロキャビティ限定層１１に入って微反応室１１１に移動する反応系溶液の液滴が微反応室１１１に比較的に安定に留置される。微反応室１１１は、例えば、微反応凹溝、窪み等であってもよく、反応系溶液を収容する空間を有すればよく、本開示の実施例はこれに対して限定されるものではない。微反応凹溝又は窪みの深さは、例えば、約１０ミクロンであってもよく、他の適切な数値であってもよい。
例えば、複数の微反応室１１１の形状は同じであってもよく、各微反応室１１１の立体的形状は、例えば近似円錐台体であってもよく、即ち、図３、図４と図２の中の部分拡大図Ｎに示すように、第１基板１０に垂直な方向における断面が近似台形であり且つ第１基板１０に平行な平面における断面が近似円形である。なお、少なくとも一部の微反応室１１１の形状が同じではなくてもよい。
なお、本開示の実施例では、微反応室１１１の形状が制限されず、実際の需要によって設計してもよい。例えば、各微反応室１１１の形状は、円柱形、長方体形、多角柱、球体、楕円体等のいずれの適切な形状であってもよい。微反応室１１１は、例えば、第１基板１０に平行な平面における断面形状が楕円形、三角形、多角形、不規則な形状等であってもよく、第１基板１０に垂直な方向における断面形状は、正方形、円形、平行四辺形、矩形等であってもよい。
例えば、図２に示すように、複数の微反応室１１１は、第１基板１０に均一に分布している。第１基板１０では、例えば、複数の微反応室１１１は、アレイに配列される。このような方式によって後続段階で該検査チップ１００に光学検査を行う時に得られた蛍光画像が規則正しくかつ整然で迅速かつ精確に検出結果を取得する。勿論、本開示の実施例はこれに限定されず、複数の微反応室１１１は、第１基板１０に不均一に分布していてもよく、または他の配列方式になってもよいが、本開示の実施例は、これを制限するものではしない。
なお、本開示の実施例では、微反応室１１１の寸法と数量は、実際の需要によって決めてもよく、微反応室１１１の寸法と数量は、検査チップ１００及び第１基板１０の寸法に関連する。微反応室１１１の寸法が変わらない場合に、微反応室１１１の数量が多ければ多いほど、それに応じて、検査チップ１００及び第１基板１０の寸法が大きい。例えば、現在の製造プロセスで、数十平方センチメートルの面積で、微反応室１１１の数量が数十万個乃至数百万個に到達可能で、該検査チップ１００の検査スループットが高い。
マイクロキャビティ限定層１１の材料は、例えば、フォトレジストであり、例えば厚膜加工可能なフォトレジストであってもよく、 例えばＰＳ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の方式で第１基板１０に形成され、且つ厚さが大きい。例えば、マイクロキャビティ限定層１１をパターン化してエッチングすることで、複数の微反応室１１１を得てもよく、複数の微反応室１１１は、間隔を空けて設けられる。
例えば、図２、図３及び図４に示すように、加熱電極１２は、第１基板１０に位置し、加熱電極１２がマイクロキャビティ限定層１１より第１基板１０に近い。加熱電極１２は、通電後に電流が第１方向に沿って流れることを許容して熱を放出するように構成される。加熱電極１２は、例えば、第１方向に沿う両端が電気信号（ 例えば、電圧信号又は電流信号）を受信することができるため、加熱電極１２には第１方向に沿って流れる電流が生じる。加熱電極１２を流れる電流がある時に熱エネルギーが生じ、該熱エネルギーが少なくとも一部の微反応室１１１に伝導され、ポリメラーゼ連鎖反応に用いられる。
なお、本開示の実施例では、第１方向は、図２に示す方向に限られず、他の方向であってもよい。加熱電極１２の電気信号を受信する位置が変わる時に、第１方向はそれに応じて変わり、これは実際の需要によって決めてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。電流が第１方向に沿って流れることは、電流が略第１方向に沿って流れること、即ち、電流の実際の流れ方向が第１方向と略一致していることで、 例えば、電流の実際の流れ方向と第１方向との夾角が鋭角である。
例えば、加熱電極１２は、抵抗率が大きい導電材料を用いて製造可能であるので、小さい電気信号を提供する時に多い熱が生じ、エネルギーの転化率を高める。加熱電極１２は、例えば、透明な導電材料を用いて製造可能で、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ等を用いて製造可能で、これらの透明な導電材料は、金属材料よりも大きい抵抗率を有しているだけでなく、透明性も有するので、加熱を実現する同時に後続の光学検査に役立つ。勿論、本開示の実施例はこれに限定されず、加熱電極１２は、例えば、金属等のような他の適用した材料を用いて製造してもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、加熱電極１２は、例えば、サブ電極１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃのような複数のサブ電極を含む。これらのサブ電極は、例えば、いずれも面状電極である。複数のサブ電極が第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、第２方向が第１方向に垂直である。例えば、該例では、サブ電極１２１ａ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２１ｂが第２方向に順に分布し、且つ同士の間に隙間がある。例えば、隣接しているサブ電極の間の間隔距離は、１～２００ミクロンであり、 例えば、１～２０ミクロンであり、１～１５ミクロンであり、１～１０ミクロン又は１～５ミクロンである。サブ電極の間の間隔距離がサブ電極自身の寸法より小さいので、図２に黒い線でサブ電極同士の間の隙間を示す。該例では、サブ電極の数量が５つである。なお、他の例では、サブ電極の数量は、３つ、４つ、６つ等の任意の数量であってもよく、５つに限られず、サブ電極の数量を３つ以上にすればよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、複数の微反応室１１１の第１基板１０における正投影が少なくとも２つのサブ電極の第１基板１０における正投影と重なり合う。ここで、「正投影」は、第１基板１０に垂直な方向に第１基板１０における投影を指す。例えば、該例では、複数の微反応室１１１の第１基板１０における正投影がサブ電極１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの正投影のいずれもと重なり合う。勿論、本開示の実施例はこれに限定されず、他の例では、複数の微反応室１１１が第１基板１０における正投影がサブ電極１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの中のいずれか２つのサブ電極、いずれか３つのサブ電極又はいずれか４つのサブ電極の正投影と重なり合う。
例えば、複数のサブ電極のうちのそれぞれは、第２方向に対向している両側を有する。例えば、図２に示すように、該対向している両側は、各サブ電極の左側と右側である。複数のサブ電極は、第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂと第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとを含む。第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂは、両側のうちの片側だけに隣接しているサブ電極を有し、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、両側のどちらにも隣接しているサブ電極を有する。
例えば、該例では、図２に示すように、第１サブ電極１２１ａは、右側だけに隣接しているサブ電極を有し、該隣接しているサブ電極が第２サブ電極１２２ａである。第１サブ電極１２１ｂは、左側だけに隣接しているサブ電極を有し、該隣接しているサブ電極が第２サブ電極１２２ｃである。第２サブ電極１２２ａは、左側と右側のどちらにも隣接しているサブ電極を有し、これらの隣接しているサブ電極が第１サブ電極１２１ａと第２サブ電極１２２ｂである。第２サブ電極１２２ｂは、左側と右側のどちらにも隣接しているサブ電極を有し、これらの隣接しているサブ電極が第２サブ電極１２２ａと第２サブ電極１２２ｃである。第２サブ電極１２２ｃは、左側と右側のどちらにも隣接しているサブ電極を有し、これらの隣接しているサブ電極が第２サブ電極１２２ｂと第１サブ電極１２１ｂである。
なお、本開示の実施例では、第１サブ電極と第２サブ電極は、異なる位置に位置するサブ電極を区別するためのものである。図２に示すように、最左側に位置するサブ電極１２１ａと最右側に位置するサブ電極１２１ｂを第１サブ電極と称し、他のサブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを第２サブ電極と称する。即ち、外側に位置するサブ電極を第１サブ電極と称し、外側に位置しないサブ電極を第２サブ電極と称する。例えば、第１サブ電極の数量が２であるのは、複数のサブ電極が間隔を空けて設けられた後、２つのサブ電極が外側、 例えば、最左側と最右側（第１方向と第２方向が変わる時に、外側の方位もそれに応じて変わる）に位置するためである。例えば、第２サブ電極が１つであってもよく、複数であってもよく、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、第２サブ電極の抵抗値は、第１サブ電極の抵抗値より大きい。例えば、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃのうちのいずれか１つの抵抗値が第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂのうちのいずれか１つの抵抗値より大きく、各第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの抵抗値が同等又は不等であってもよく、各第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂの抵抗値が同等又は不等であってもよい。第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくすることによって、第２サブ電極の単位時間における発熱量を第１サブ電極の単位時間における発熱量と異ならせる、 例えば、第２サブ電極の単位時間における発熱量を第１サブ電極の単位時間における発熱量より小さくする。この時、第２サブ電極と第１サブ電極は、例えば、同じ電気信号を受信可能である。
例えば、第２サブ電極の第２方向に沿う幅Ｌ２が第１サブ電極の第２方向に沿う幅Ｌ１より小さい。例えば、該例では、図２に示すように、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの第２方向に沿う幅が同等でいずれもＬ２であり、第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂの第２方向に沿う幅が同等でいずれもＬ１であり、Ｌ２＜Ｌ１である。第２サブ電極の幅を第１サブ電極の幅より小さくすることで、同じ材料を用いてフィルム層の厚さを同じにする場合に、第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくする。それにより、生産プロセスを簡略化し、生産コストを低減することができる。
なお、本開示の実施例では、上記方式に限られず、ほかの方式で第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくしてもよい。例えば、一部の例では、抵抗率の異なる導電材料を用いてそれぞれ第１サブ電極と第２サブ電極を製造することで、第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくする。この時、第１サブ電極と第２サブ電極の幅、厚さ等が同じであってもよい。例えば、他の一部の例では、同じ導電材料（ 例えば、ＩＴＯ）で第１サブ電極と第２サブ電極を製造した後、材料処理プロセス（ 例えば、イオンドーピング処理）で第２サブ電極を処理することによって、第２サブ電極の抵抗値を増加させ、この時、第１サブ電極と第２サブ電極の幅、厚さ等が同じであってもよい。例えば、また他の一部の例では、第１サブ電極と第２サブ電極を異なる層に配置し、異なるパラメーターで製造し、例えば、異なる材料を用いて、異なる幅と厚さ等を設定することによって、第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくする。第２サブ電極の抵抗値を第１サブ電極の抵抗値より大きくする具体的な実現方式は、上記に説明した方式に限られず、任意の適切な方式を用いてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
加熱電極１２に電気信号を付与する時、第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂの抵抗値が小さいため、より多い熱を放出することができ、第１サブ電極１２１ａ、１２１ｂの単位時間における発熱量が大きく、エッジ散熱効果を軽減することによって、加熱電極１２のエッジ温度を高める。第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの抵抗値が大きいため、少ない熱を放出することができ、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの単位時間における発熱量が小さく、加熱電極１２の中心温度を高すぎる温度にしない。この時、複数のサブ電極が受信した電気信号は、例えば、同じ電気信号であることで、信号の数量を減少させる。
これにより、本開示の実施例に係る検査チップ１００においては、効果的で正確で均一な温度制御を実現することができ、温度の均一性を向上させ、通常の検査チップの中心温度が高いが、エッジ温度が低いという問題を解決することができるため、エッジ低温領域の面積を縮小することができ、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させることができる。そして、本開示の実施例に係る検査チップ１００においては、複数の微反応室１１１を均一な熱を受けるようにすることができ、検査チップ１００内の増幅反応の効率を高めるのに役立つだけでなく、検出結果の精確性を向上させることにも役立つ。該検査チップ１００は、より簡単で感度がよりよく創傷なしに血液、尿等の体液から抽出した核酸分子を検査することができ、単一細胞の分析、癌の早期診断及び出生前診断等の分野での補助的診療を実現することができる。
図５は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの加熱電極の平面模式図である。例えば、一部の例では、図５に示すように、少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、それぞれ第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃであり、複数の第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃが第２方向に沿って間隔を空けて設けられる。第２方向に、加熱電極１２の中心から加熱電極１２のエッジへ延びる方向に、複数の第２サブ電極の抵抗値が順に小さくなくなる。即ち、第２サブ電極１２２ｂの抵抗値が第２サブ電極１２２ｃの抵抗値より大きく、第２サブ電極１２２ｂの抵抗値が第２サブ電極１２２ａの抵抗値よりも大きい。例えば、図５に示すように、加熱電極１２の中心から左側エッジに伸びる方向に、第２サブ電極の抵抗値が順に小さくなくなる。同様に、加熱電極１２の中心から右側エッジに伸びる方向に、第２サブ電極の抵抗値が順に小さくなる。加熱電極１２の中心に位置する第２サブ電極（即ち第２サブ電極１２２ｂ）の抵抗値が最大である。第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃの内のいずれか１つの抵抗値が第１サブ電極１２１ａと１２１ｂのいずれか１つの抵抗値より大きい。
例えば、第２方向に、加熱電極１２の中心から加熱電極１２のエッジに伸びる方向に、複数の第２サブ電極の第２方向に沿う幅は、順に大きくなる。即ち、第２サブ電極１２２ｂの幅Ｌ２ｂは、第２サブ電極１２２ｃの幅Ｌ２ｃより小さく、第２サブ電極１２２ｂの幅Ｌ２ｂは、第２サブ電極１２２ａの幅Ｌ２ａよりも小さい。例えば、第２サブ電極１２２ａの幅Ｌ２ａと第２サブ電極１２２ｃの幅Ｌ２ｃは、同等又は不等であってもよい。例えば、図５に示すように、加熱電極１２の中心から左側エッジに伸びる方向に、第２サブ電極の幅は、順に大きくなる。同様に、加熱電極１２の中心から右側エッジに伸びる方向に、第２サブ電極の幅は、順に大きくなる。加熱電極１２の中心に位置する第２サブ電極（即ち、第２サブ電極１２２ｂ）の幅Ｌ２ｂが最小である。第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃのうちのいずれか１つの幅（即ち、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとＬ２ｃのうちのいずれか１つ）は、第１サブ電極１２１ａと１２１ｂのいずれか１つの幅（即ち、Ｌ１ａとＬ１ｂのうちのいずれか１つ）より小さい。
図６は、本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの加熱電極の平面模式図である。例えば、一部の例では、図６に示すように、少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、それぞれ第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃであり、複数の第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃが第２方向に沿って間隔を空けて設けられる。例えば、複数の第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃの抵抗値が基本的に同等である。ここで、「基本的に同等」は、第２サブ電極１２２ａの抵抗値、第２サブ電極１２２ｂの抵抗値及び第２サブ電極１２２ｃの抵抗値のいずれか２つの差が一定の範囲より小さく、例えば、５％又は１０％より小さい。勿論、“基本的に同等”は、第２サブ電極１２２ａの抵抗値、第２サブ電極１２２ｂの抵抗値及び第２サブ電極１２２ｃの抵抗値が完全に等しいであることも指す。例えば、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃのいずれか１つの抵抗値が第１サブ電極１２１ａと１２１ｂのいずれか１つの抵抗値より大きい。
例えば、複数の第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃの第２方向に沿う幅が基本的に同等である。即ち、第２サブ電極１２２ａの幅Ｌ２ａ、第２サブ電極１２２ｂの幅Ｌ２ｂと第２サブ電極１２２ｃの幅Ｌ２ｃが基本的に同等である。ここで、「基本的に同等」は、幅Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ及びＬ２ｃのいずれか２つの差が一定の範囲より小さく、例えば、５％又は１０％より小さいことを指す。勿論、「基本的に同等」は、幅Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ及びＬ２ｃが完全に同等であることも指す。例えば、第２サブ電極１２２ａ、１２２ｂと１２２ｃのいずれか１つの幅（即ち、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとＬ２ｃのうちのいずれか１つ）は、第１サブ電極１２１ａと１２１ｂのいずれか１つの幅（即ちＬ１ａとＬ１ｂのうちのいずれか１つ）より小さい。
なお、本開示の実施例では、複数の第２サブ電極の抵抗値同士の間の大小関係、２つの第１サブ電極の抵抗値同士の間の大小関係は、いずれも実際の需要によって決めることができ、本開示の実施例は、これを制限しなく、第２サブ電極のいずれか１つの抵抗値が第１サブ電極のいずれか１つの抵抗値より大きいことを保証すればよい。
例えば、複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、矩形、台形、三角形又は波形であり、該断面が第１基板１０に平行である。例えば、一部の例では、図２、図５と図６に示すように、各サブ電極の断面の形状が矩形であり、即ち、加熱電極１２にパターン化設計を行う時に矩形分割設計を採用する。例えば、他の一部の例では、図７Ａに示すように、加熱電極１２は、４つのサブ電極を含み、各サブ電極の断面の形状が台形（例えば、直角台形）であり、第１サブ電極１２１ａと１２１ｂの平均幅が大きく、第２サブ電極１２２ａと１２２ｂの平均幅が小さい。例えば、また他の一部の例では、図７Ｂに示すように、加熱電極１２は、３つのサブ電極を含み、各サブ電極の断面の形状が波形であり、第１サブ電極１２１ａと１２１ｂの幅が大きく、第２サブ電極１２２ａの幅が小さい。
なお、本開示の実施例では、サブ電極の断面の形状は制限されず、任意の規則正しい形状又は不規則の形状であってもよく、即ち、任意の適切な方式で加熱電極１２をパターン化分割してもよく、これは実際の需要によって決めてもよい。複数のサブ電極の断面の形状は同じであってもよく異なってもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。サブ電極の寸法も制限されず、これは実際の需要によって決められてもよく、 例えば、検査チップの寸法によって決められる。
例えば、一部の実施例では、図２、図３と図４に示すように、該検査チップ１００は、第１基板１０に集積して設けられる制御回路層１３と第１絶縁層１４をさらに含み、親水層１５、第２絶縁層１６、少なくとも１つの導入口３１と少なくとも１つの導出口３２をさらに含む。
例えば、制御回路層１３は、第１基板１０に設けられる。制御回路層１３は、制御回路１３１を含み、制御回路１３１は、加熱電極１２に電気信号を付与して加熱電極１２を通電させるように構成される。加熱電極１２が該電気信号を受信した後、電気信号の作用で熱を生じて微反応室１１１を加熱することができる。例えば、制御回路１３１は、スイッチトランジスタ、導線、増幅回路、処理回路のうちの１つ又は複数の部品を含んでもよく、その他の任意の適切な回路素子と構造を含んでもよく、本開示の実施例は、これを制限ものではない。
なお、図３と図４では、制御回路層１３（制御回路１３１）は、複数の分離した部分（例えば、図中に示される複数の斜線ブロック状領域）と表示されるが、これは、制御回路層１３の実際な構造を代表することではなく、単に制御回路層１３に複数の異なる回路素子と構造が含まれることが可能であることを示すに過ぎない。例えば、制御回路層１３は、実際、多層構造であってもよく、該多層構造には、スイッチトランジスタ、導線、抵抗、コンデンサ又はその他の適用した回路構造が設けられてもよく、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。制御回路層１３は、金属、透明な導電材料、半導体材料、絶縁材料等の任意の適切な材料を用いて製造可能で、複数のプロセスによってこれらの材料に多層構造を形成させることで、制御回路層１３及びそのうちの制御回路１３１を形成する。
第１絶縁層１４は、第１基板１０に設けられて制御回路層１３を覆う。加熱電極１２は、第１絶縁層１４に設けられる。第１絶縁層１４は、第１絶縁層１４を貫通するビアホール１４１を含み、制御回路１３１は、ビアホール１４１によって加熱電極１２に電気的に接続される。ビアホール１４１の形状は、円柱形、円錐台形等であってもよい。例えば、ビアホール１４１の具体的な配置位置は、制限されず、実際の需要によって決めてもよく、 例えば、制御回路１３１のレイアウト設計によって決められる。第１絶縁層１４は、制御回路層１３と加熱電極１２に、必要な部位の絶縁隔離を提供し、且つ、加熱電極１２を第１絶縁層１４に設けやすくするように、平らな表面を提供する。第１絶縁層１４は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて製造することができる。例えば、第１絶縁層１４の材料は、シリカ又は窒化ケイ素等である。
例えば、図２と図４に示すように、制御回路層１３は、少なくとも１つの接続電極１３２をさらに含み、接続電極１３２は、第１絶縁層１４によって覆われず且つ空気に露出する。接続電極１３２は、別途提供された設備に電気的に接続されて電気信号を受信し、該電気信号を制御回路１３１に転送するためのものである。例えば、接続電極１３２が金属材料で製造される時に、接続電極１３２に電気メッキ、溶射又は真空蒸着メッキ等の処理を行うことにより、接続電極１３２の表面に金属保護層を形成し、接続電極１３２の酸化を防止し、且つその導電性能に影響を及ばない。
例えば、該例では、図２に示すように、制御回路層１３は、４つの接続電極１３２を含む。最左側の接続電極１３２と最右側の接続電極１３２は、それぞれ加熱電極１２に囲む導線に接続され、該導線は第１絶縁層１４のうちの１つ又は一部のビアホールによって加熱電極１２の一端に電気的に接続される。中間に位置する２つの接続電極１３２は、第１絶縁層１４のうちの１つ又は一部のビアホールによって加熱電極１２の他端に電気的に接続される。電気信号を付与する場合に、加熱電極１２には第１方向に流れる電流が生じる。
例えば、接続電極１３２は、接触部分１３２ａ（図２に示すように、 例えば、Ｐａｄ領域である）をさらに含んでもよく、該接触部分１３２ａも第１絶縁層１４によって覆われない。例えば、該接触部分１３２ａは、寸法が大きい四角形であることにより、別途提供される設備のうちのプローブ又は電極に接触して接続され、その接触面積が大きく、電気信号を安定に受信することができる。この方式によって、検査チップ１００のプラグアンドプレイを実現可能で、操作は簡単で、使用に便利である。
なお、本開示の実施例では、接続電極１３２の数量が制限されず、１つ又は複数であってもよく、これは実際の需要によって決められてもよく、 例えば、受信すべき信号の数量及び達成すべき信頼度によって決められる。
例えば、図２に示すように、該検査チップ１００は、反応領域２１と周辺領域２２を含む。加熱電極１２と複数の微反応室１１１は反応領域２１に位置し、接続電極１３２は周辺領域２２に位置する。例えば、反応領域２１と周辺領域２２が相補的であり、周辺領域２２が検査チップ１００において反応領域２１を除く領域である。
例えば、図３及び図４に示すように、親水層１５は、少なくとも複数の微反応室１１１における各側壁１１１ａと底部１１１ｂを覆い、親水層１５は、親水性と疎油性の特性を有する。例えば、親水層１５は、マイクロキャビティ限定層１１における複数の微反応室１１１の間の領域を覆ってもよい。微反応室１１１の表面（即ち、側壁１１１ａと底部１１１ｂ）には親水層１５が設けられるため、微反応室１１１の親水性を向上させ、外部が反応系溶液に駆動力を施さない場合に、反応系溶液は、毛管現象に基づいて各微反応室１１１に自動的で徐々に入っていくことによって、自動的な導入とサンプルの充填を実現する。
例えば、親水層１５の材料は、表面アルカリ処理された酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素であり、酸化ケイ素は、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）である。表面アルカリ処理は、アルカリ溶液を用いて酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素に微反応室１１１の側壁１１１ａと底部１１１ｂが覆われる部分を浸漬処理して、表面変性を行って親水層１５を形成することを指す。例えば、表面アルカリ処理に用いられるアルカリ溶液は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液であり、該水酸化カリウム溶液の質量分率が約０.４％である。例えば、該水酸化カリウム溶液を用いて酸化ケイ素又は酸窒化ケイ素に微反応室１１１の側壁１１１ａと底部１１１ｂが覆われる部分を浸漬し、浸漬時間が約１５分であり、その後、洗浄、乾燥等の操作を行うことによって、変性を実現して親水層１５を形成することができる。表面アルカリ処理の操作方法が簡単であり、用いられる試薬のコストが低く、入手しやすく、且つ、複雑な外部設備が要らなく、処理効率を向上させることができる。
なお、本開示の実施例では、表面アルカリ処理のためのアルカリ溶液は、水酸化カリウム溶液に限らず、その他の適切なアルカリ溶液を用いてもよく、且つ、アルカリ溶液の濃度（例えば、質量分率）が制限されず、実際の需要によって決めてもよい。
なお、本開示の実施例では、親水層１５は、他の適切な無機又は有機材料を用いて製造してもよく、表面変性方法は、他の適切な変性方法を用いてもよく、親水層１５が親水性を有することを保証すればよい。例えば、親水層１５は、親水性材料を用いて直接に製造されてもよい。又、例えば、親水層１５は、親水性を有しない材料を用いて製造されてもよく、この場合、親水層１５のマイクロキャビティ限定層１１から離れる表面に親水化処理を行うことにより、該親水層１５のマイクロキャビティ限定層１１から離れる表面に親水性を有させることが必要である。例えば、非親水性材料、例えば、窒化ケイ素等を用いれば、それに親水化処理を行うことができる。 例えば、ゲル化変性法、紫外線放射法、プラズマ法等の方法を選択使用して、 例えば、非親水性材料の表面に親水基を有させることにより、親水性を有させることができる。
図８Ａは、本開示の一部の実施例に係る表面変性前の微反応室に対して表面親疎水性試験を行う模式図であり、図８Ｂは、本開示の一部の実施例に係る表面変性後の微反応室に対して表面親疎水性試験を行う模式図である。ここで、「表面変性前の微反応室」は、微反応室の底部と側壁には親水層が設けられない時の微反応室を示し、以下、第１微反応室をいい、「表面変性後の微反応室」は、微反応室の底部と側壁には親水層が設けられる時の微反応室を示し、即ち、本開示の実施例に係る検査チップ１００のうちの微反応室１１１で、以下、第２微反応室をいう。
例えば、図８Ａと図８Ｂに示す試験過程では、脱イオン水を試験液滴として用いて、該液滴の微反応室の表面（底部又は側壁）における接触角を試験する。図８Ａに示すように、第１試験液滴の体積が９.９２Ｌであり、第１微反応室について、第１試験液滴と第１微反応室の表面との左接触角θ１が約５０.２１°であり、第１試験液滴と第１微反応室の表面との右接触角θ２が約５０.３８°であることにより、第１試験液滴と第１微反応室の表面との平均接触角が約５０.２９°である。図８Ｂに示すように、第２試験液滴の体積が３.１９Ｌであり、第２微反応室について、第２試験液滴と第２微反応室の表面との左接触角θ３が約１３.５０°であり、第２試験液滴と第２微反応室の表面との右接触角θ４が約１２.５７°であることにより、第２試験液滴と第２微反応室の表面との平均接触角が約１３.０３°である。それによって、本開示の一部の実施例では、微反応室１１１表面には親水層１５が設けられるため、親水性を大幅に向上させ、液滴と該微反応室１１１表面との接触角が小さい。
例えば、図３と図４に示すように、第２絶縁層１６は、加熱電極１２とマイクロキャビティ限定層１１との間に設けられる。第２絶縁層１６が加熱電極１２を保護し、絶縁作用を提供し、液体の加熱電極１２への侵蝕を防止し、加熱電極１２の経年劣化を緩和するためのもので、且つ平坦化の作用を果たすことができる。例えば、第２絶縁層１６は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて製造されてもよい。例えば、第２絶縁層１６の材料は、シリカ又は窒化ケイ素等である。例えば、第２絶縁層１６の材料は、第１絶縁層１４の材料と同様であってもよいか異なってもよい。
例えば、図２に示すように、導入口３１と導出口３２は、複数の微反応室１１１の対向している両側に位置し、 例えば、第１方向に沿って複数の微反応室１１１の両側に位置する。例えば、導入口３１が反応系溶液を注入可能な通路であり、導出口３２が余分な反応系溶液を排出可能かサンプル原液を分離可能な通路である。例えば、反応系溶液は、微量注射ポンプまたはピペットによって導入口３１に注射され、その後、自吸液によって各微反応室１１１に入る。微反応室１１１に入っていない反応系溶液が導出口３２によって検査チップ１００から排出される。例えば、導入口３１と導出口３２は、検査チップ１００の中軸線に対して対称的に分布することによって、反応系溶液が検査チップ１００内の流動をより均一にして、反応系溶液が各微反応室１１１に入りやすくなる。
図９は、本開示の一部の実施例に係る他の検査チップの断面模式図である。例えば、図９に示すように、第２基板１７、疎水層１８と結合層１９をさらに含む以外、該実施例に係る検査チップ１００は、図２、図３と図４に示す検査チップ１００と基本的に同じである。
該実施例では、第２基板１７は、第１基板１０と対向して設けられ、保護、支持、隔離等の作用を果たす。第２基板１７と第１基板１０との間には隙間がある。例えば、第２基板１７は、ガラス基板であってもよい。
第１基板１０と第２基板１７はいずれもガラス基板であってもよく、且つ、マイクロキャビティ限定層１１は、フォトレジストを用いて製造可能であるため、該検査チップ１００は、ガラス基材と半導体とを結合するプロセスの微加工方式で製造されてもよく、半導体生産ラインを応用可能で、製造が簡単であり、生産コストが低く、大規模の標準化生産を実現することに役立つ。
なお、本開示の実施例では、第１基板１０と第２基板１７は、さらに、他の適切な基板を用いてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。例えば、第１基板１０の形状と第２基板１７の形状は、矩形であってもよく、他の適切な形状であってもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、疎水層１８は、第２基板１７の第１基板１０に向く側を覆う。疎水層１８は疎水性と親油性の特性を有し、疎水層１８を設けることによって、反応系溶液が各微反応室１１１により入りやすいようにする。例えば、疎水層１８の材料は、プラズマ（ＰＬａｓｍａ）変性処理が行われた窒化ケイ素である。勿論、本開示の実施例はこれに限定されず、疎水層１８は、樹脂又は他の適切な無機又は有機材料を用いてもよく、疎水層１８のマイクロキャビティ限定層１１に向く側が疎水性を有すればよい。例えば、疎水層１８は、疎水性材料を用いて直接に製造されてもよい。又、例えば、疎水層１８は、疎水性を有しない材料を用いて製造されてもよく、この場合、該疎水層１８のマイクロキャビティ限定層１１に向く側の表面に疎水化処理を行うことにより、該疎水層１８が疎水性を有させる必要がある。
本開示の実施例では、親水層１５と疎水層１８は、協力して反応系溶液の液滴の表面接触角を調整することにより、検査チップ１００に自吸液による導入及びオイルシールを実現させることができる。例えば、該検査チップ１００では、疎水層１８によって微反応室１１１の外面の疎水性能を改善し、微反応室１１１の内部の表面の親水性がよいため、反応系溶液が微反応室１１１外部から微反応室１１１内部へ浸潤する。従って、親水層１５と疎水層１８の協力作用で、反応系溶液が各微反応室１１１により入りやすい。
例えば、前述の導入口３１と導出口３２はいずれも第２基板１７と疎水層１８（図９には未図示）を貫通し、液体の検査チップ１００への流入と流出に役立つ。例えば、レーザ穴加工の方式で導入口３１と導出口３２を形成してもよい。
例えば、結合層１９は、第１基板１０と第２基板１７との間に位置し、 例えば、検査チップ１００のエッジに設けられる。結合層１９は、第１基板１０と第２基板１７同士が繋がって箱を形成し、且つ、第１基板１０と第２基板１７との距離を維持することができる。例えば、結合層１９の材料は、熱硬化性接着剤又はスペーサーを含む感光性接着剤である。例えば、熱硬化性接着剤を用いる時、熱硬化性接着剤に形成される膜層の厚さが５０―５００ミクロンである。スペーサーを含む感光性接着剤を用いる時、スペーサーの寸法が５０―５００ミクロンである（スペーサーが円球状である時に、スペーサーの直径が５０―５００ミクロンである）。例えば、感光性接着剤は、紫外線（ＵＶ）硬化型のプロピレン樹脂であってもよい。スペーサーの形状は、円球状、柱状又は楕円状であってもよく、この場合、スペーサーは、感光性接着剤に入れて均一に混合して硬化してシールすることにより、第１基板１０と第２基板１７とをカセットにする。
例えば、結合層１９、第２基板１７及びマイクロキャビティ限定層１１に囲囲まれてなった空間は、収容チャンバーである。例えば、結合層１９の分布位置と形状を設計することによって、第１基板１０と第２基板１７とをカセットにすると同時に、所望の形状の収容チャンバーを形成する。該収容チャンバーの頂面は、例えば、第２基板１７によって限定され、該収容チャンバーの底面は、例えば、マイクロキャビティ限定層１１によって限定され、該収容チャンバーの側面は、例えば、結合層１９によって限定される。例えば、収容チャンバーは、検査チップ１００のうちのエンプティチャンバーである。検査チップ１００の使用中において、収容チャンバーに連続相（例えば、鉱油）が充填され、反応系溶液が離散相として各微反応室１１１に入る。収容チャンバーについて、以下、詳細な説明であるが、ここで、この詳細な説明が省略される。
例えば、任意の適切なプロセスによって結合層１９を製造して、第１基板１０と第２基板１７とをカセットにして所望の形状の収容チャンバーを形成する。
例えば、一部の例では、結合層１９の製造過程は以下の通りである。スペーサー（例えば、直径が１００ミクロンである）がドーピングされたＵＶ接着剤は、ディスペンサーに置く。梱包の外形、塗布速度等のパラメーターを設置した後、第１基板１０（この時、第１基板１０には、各膜層が既に形成され、例えば、制御回路層１３、加熱電極１２とマイクロキャビティ限定層１１等であり、ここで、１つ１つ述べない）に塗布を実施し、塗布が終了後、キャックによって第２基板１７を移動させる（この時、第２基板１７には疎水層１８が形成される）。位置合わせの後、第１基板１０を第２基板１７に貼り合わせ、その後、直ちに紫外線照射を行い、ＵＶ接着剤を硬化させる。
例えば、他の一部の例では、結合層１９の製造過程は、以下の通りである。厚さが約１００ミクロンの熱硬化性接着剤膜材料を所望の形状（例えば、収容チャンバーの形態）に応じて打抜き又はレーザー切断を行う。硬いリリースフィルムを剥がした後、クリッパによって熱硬化性接着剤フィルムを第２基板１７（この時、第２基板１７には、疎水層１８が形成される）に貼り合わせる。１２０℃までに加熱して熱硬化性接着剤膜が粘性を生じて第２基板１７に貼付ける。温度を下げた後に柔らかいリリースフィルムを取り出して剥がし、第１基板１０（この時、第１基板１０には各膜層が形成され、例えば、制御回路層１３、加熱電極１２とマイクロキャビティ限定層１１等であり、ここで１つ１つ述べない）と位置合わせして加熱過程を繰り返し、第１基板１０と第２基板１７を熱硬化性接着膜剤によってカセットにする。
例えば、一部の例では、図９に示すように、該検査チップ１００は、温度センサー２０をさらに含んでもよい。該温度センサー２０は、第１基板１０のマイクロキャビティ限定層１１から離れる側に設けられ、検査チップ１００の反応領域２１の温度を感知するように構成されることにより、より精確な温度制御過程を実現する。温度センサー２０は、いかなるタイプの温度センサーであってもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。勿論、検査チップ１００には、温度センサー２０を省略してもよく、使用時にふさわしい制御設備又は取り付け設備によって温度センサーを提供し、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
図１０は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの熱効果シミュレーション模式図である。例えば、該検査チップ１００は、図２に示す検査チップであり、第１サブ電極と第２サブ電極との幅の比が１.２５:１である。図１０によると、該検査チップ１００の反応領域２１内の温度は、第１方向に沿う分布が均一であるだけでなく、第２方向に沿う分布も均一である。該検査チップ１００の反応領域２１内の温度の均一性がよく、効果的で精確で均一な温度制御を実現可能で、エッジ低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させることができる。
図１１は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの平面模式図であり、図１２Ａは、図１１に示す検査チップの加熱電極の平面模式図である。例えば、図１１と図１２Ａに示すように、加熱電極１２と接続電極の配置方式以外、該実施例に係る検査チップ１００と図２～４に示される検査チップ１００が基本的に同じである。
例えば、該実施例では、加熱電極１２は、複数のサブ電極を含み、 例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５である。複数のサブ電極１２３、１２４、１２５は、第１基板１０における正投影が順に重なり合う。加熱電極１２の中心に位置するサブ電極以外のサブ電極の正投影が環形である。即ち、サブ電極１２４の正投影は、サブ電極１２３の正投影を包囲し、サブ電極１２５の正投影は、サブ電極１２４の正投影を包囲する。加熱電極１２の中心に位置するサブ電極１２３以外、他のサブ電極（即ちサブ電極１２４と１２５）の正投影が環形である。サブ電極１２３の正投影は、中実のパターンである。例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５の正投影同士の間には隙間があってもよく、該隙間は、例えば、２５ミクロン以上である。なお、該隙間の大きさは実際の需要によって決めてもよく、例えば、該隙間の大きさが０でもよく、即ち、サブ電極１２３、１２４、１２５の正投影の間には隙間がなくてもよいく、本開示の実施例は、これを制限することがない。
例えば、複数のサブ電極１２３、１２４、１２５同士は絶縁している。例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５は、異なる層に設けられることによりそれら同士を絶縁させてもよい。例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５を同一の層に配置して一定の隙間を維持することにより、それら同士を絶縁させてもよい。
複数のサブ電極１２３、１２４、１２５同士は絶縁しているため、サブ電極１２３、１２４、１２５に異なる電気信号をそれぞれ提供し、サブ電極１２３、１２４、１２５の単位時間における発熱量が異なるようにすることができる。例えば、一部の例では、サブ電極１２５に提供される電気信号が大きい（例えば、電圧値が高い）ことにより、サブ電極１２５により多い熱を放出させることができ、単位時間における発熱量を大きくし、エッジ散熱効果を軽減し、加熱電極１２のエッジ温度を高める。一方、サブ電極１２３に提供される電気信号が小さい（例えば、電圧値が低い）ことにより、サブ電極１２３が少ない熱を放出させることができ、単位時間における発熱量を小さくし、加熱電極１２の中心温度が高すぎることに至らない。例えば、サブ電極１２４に提供される電気信号の大きさを上記両者の間にある。
これによって、本開示の実施例に係る検査チップ１００は、効果的で精確で均一な温度制御を実現することができ、温度の均一性を向上させ、通常の検査チップの中心温度が高いが、エッジ温度が低いという問題を解決することができるため、エッジの低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させることができる。そして、本開示の実施例に係る検査チップ１００は、複数の微反応室１１１に均一な熱を受けるようにすることができ、検査チップ１００の増幅反応の効率の向上に役立つだけでなく、検出結果の精確性を高めることにも役立つ。該検査チップ１００は、血液、尿等の体液に抽出された核酸分子をより簡単で感度がよりよく創傷なしに検査することができ、単一細胞の分析、癌の早期診断と出生前診断等の分野の補助的診療を実現することができる。
図１２Ｂは、図１２Ａに示す加熱電極のＣ―Ｃ’に沿う断面模式図である。注意すべきなのは、図１２Ｂには、加熱電極１２の断面だけは示されるが、該検査チップ１００の中の他の構造は示されない。
例えば、図１２Ｂに示すように、一部の例では、複数のサブ電極１２３、１２４、１２５は、異なる層に位置する。例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５はそれぞれ、異なる３つの膜層に位置する。サブ電極１２３とサブ電極１２４との間と、サブ電極１２４とサブ電極１２５との間とのどちらにも層間絶縁層１２６が設けられ、層間絶縁層１２６は、サブ電極１２３、１２４、１２５同士に絶縁を維持させる。層間絶縁層１２６は、例えば、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いて製造することができる。
該例では、加熱電極１２は、多層構造であり、例えば、スパッタリング、エッチング、沈積等のプロセスで多層ＩＴＯ膜を形成し、サブ電極１２３、１２４、１２５を有する加熱電極１２を得ることができる。サブ電極１２３、１２４、１２５が異なる層に位置し、互いに層間絶縁層１２６によって絶縁が維持されるため、サブ電極１２３、１２４、１２５が第１基板１０における正投影同士の間には隙間を有しなくてもよく、プロセスの難易度を低減する。
なお、本開示の実施例では、複数のサブ電極は、異なる層に位置してもよく、同一の層に位置してもよく、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。例えば、他の例では、サブ電極１２３、１２４、１２５同一の層に位置してもよく、隙間を設けることによってサブ電極１２３、１２４、１２５同士の間に絶縁を維持し、この場合、加熱電極１２が単層構造であるため、チップの厚さを減少させる、チップをより軽くする。例えば、サブ電極１２３、１２４、１２５が異なる層に位置する場合、具体的な膜層の順序は、制限されない。
例えば、複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、四角環形、円環形又は楕円環形であり、該断面が第１基板１０に平行である。例えば、一部の例では、図１２Ａに示すように、サブ電極１２４と１２５の断面の形状が四角環形であり、それに応じて、サブ電極１２３の断面の形状は、矩形又は正方形である。例えば、他の一部の例では、図１２Ｃに示すように、サブ電極１２４と１２５の断面の形状は、円環形であり、それに応じて、サブ電極１２３の断面の形状が円形である。
例えば、サブ電極の断面の形状と複数の微反応室１１１が形成したアレイの形状を連携することにより、微反応室１１１にある領域の温度の均一性を向上させることができる。例えば、加熱電極１２が図１２Ａに示す形状を用いる時、複数の微反応室１１１は、例えば、矩形アレイを形成することができる。加熱電極１２が図１２Ｃに示す形状を用いる時、複数の微反応室１１１は、例えば、円形アレイを形成することができる。
なお、 該実施例では、サブ電極の数量は、実際の需要によって決めてもよく、例えば、２つ、３つ、４つの又はその他の数で、サブ電極の数量が２以上であることを保証すればよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
例えば、図１１と図１２Ａに示すように、該検査チップ１００では、制御回路層１３は複数の接続電極を含み、例えば、接続電極１３４ａ、１３４ｂ、１３５ａ、１３５ｂ、１３６ａ、１３６ｂである。これらの接続電極は、複数の組に分けられる。例えば、接続電極１３４ａ、１３４ｂが第１組であり、接続電極１３５ａ、１３５ｂが第２組であり、接続電極１３６ａ、１３６ｂが第３組であり、各組の接続電極は、２つの接続電極を含む。
複数の組の接続電極は、複数のサブ電極に１対１対応し、各組の接続電極は、制御回路１３１によって対応するサブ電極に電気信号を転送するように構成される。例えば、接続電極の組数は、サブ電極の数量に等しい。例えば、第１組の接続電極１３４ａ、１３４ｂは、サブ電極１２５に対応し、且つ制御回路１３１によってサブ電極１２５に第１電気信号を転送するように構成される。第２組の接続電極１３５ａ、１３５ｂは、サブ電極１２３に対応し、且つ制御回路１３１によってサブ電極１２３に第２電気信号を転送するように構成される。第３組の接続電極１３６ａ、１３６ｂは、サブ電極１２４に対応して、且つ、制御回路１３１によってサブ電極１２４に第３電気信号を転送するように構成される。なお、ここで、制御回路１３１における導線１３７を用いて接続電極と対応しているサブ電極との電気的接続関係を示す。これは接続電極と対応しているサブ電極との実際な接続構造を示すことではなく、ただ模式的なものである。
例えば、複数の組の接続電極の転送した電気信号が互いに異なる。即ち、上記第１電気信号、第２電気信号と第３電気信号が互いに異なる。例えば、複数の組の接続電極に互いに独立した第１電気信号、第２電気信号と第３電気信号をそれぞれ提供することによって、各サブ電極の発熱パワーを単独で制御することができ、サブ電極の単位時間における発熱量を異ならせる。例えば、一部の例では、第１電気信号が大きい（例えば、電圧値が高い）ため、サブ電極１２５は、より多い熱を放出させることができ、その単位時間における発熱量が大きく、エッジ散熱効果を軽減し、加熱電極１２のエッジ温度を高める。例えば、第２電気信号が小さい（例えば、電圧値が低い）ため、サブ電極１２３が少ない熱を放出させることができ、その単位時間における発熱量が小さく、加熱電極１２の中心温度が高すぎることに至らない。例えば、第３電気信号が第１電気信号より小さく、且つ第２電気信号より大きい。
なお、複数の組の接続電極の転送した電気信号が互いに異なることは、複数の組の接続電極の転送した電気信号は、同一の信号ではなく、即ち、これらの電気信号が各時刻でも互いに異なることではなく、これらの電気信号が少なくとも１つの時刻で異なることである。例えば、一部の時刻で、複数の組の接続電極の転送した電気信号が同様であってもよく、例えば、該検査チップ１００を使用する初期時刻では、複数の組の接続電極の転送した電気信号が同様であってもよく、この時、電気信号が大きく、検査チップ１００がはやく昇温するようにする。
例えば、同一の組の接続電極に対して、２つの接続電極は、それぞれ検査チップ１００の対向している両側に位置する。例えば、第１組の接続電極のうちの接続電極１３４ａ、第２組の接続電極のうちの接続電極１３５ａ、第３組の接続電極のうちの接続電極１３６ａが検査チップ１００の一側に位置し、第１組の接続電極のうちの接続電極１３４ｂ、第２組の接続電極のうちの接続電極１３５ｂ、第３組の接続電極のうちの接続電極１３６ｂが検査チップ１００の他側に位置する。これにより、各サブ電極に均一な電流を生じさせる。
なお、各組の接続電極における接続電極の数量が制限されず、２つ、３つ、４つの又はその他の任意の個数であってもよく、実際の需要によって決めてもよい。毎組の接続電極における接続電極の設置位置も制限されず、実際の需要によって決めてもよい。
例えば、該検査チップ１００を用いる時に、温度測定設備（例えば、赤外線放射温度計）を用いて検査チップ１００の正面画像をリアルタイムに監視して測定し、リアルタイムの温度情報を得る。例えば、図１２Ａに示すように、番号Ｑ１、Ｑ２とＱ３の所における温度情報Ｔ１、Ｔ２とＴ３を検出と記憶し、温度情報Ｔ１、Ｔ２とＴ３がそれぞれサブ電極１２５、サブ電極１２４とサブ電極１２３のリアルタイムの温度を反映している。その後、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と第１目標温度との差により、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）アルゴリズムでそれぞれ第１組の接続電極１３４ａ及び１３４ｂ、第３組の接続電極１３６ａ及び１３６ｂ、第２組の接続電極１３５ａ及び１３５ｂのそれぞれに提供される信号パワーを確定する。各温度がいずれも第１目標温度に到達するまで、複数の検出―計算という循環処理を行う。その後、検査チップ１００における第１段階反応が終わるまで、各温度を維持する。
検査チップ１００の温度を第２目標温度に低減する必要がある時、電源を切り、別途提供される降温ユニット（例えば、ファン）を起動して検査チップ１００の背部をそよがして降温させると同時に、赤外線放射温度計に依然として監視を続けさせてリアルタイムの温度情報を得る。検査チップ１００の温度を第２目標温度付近に低減した時に、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３と第２目標温度との差により、ＰＩＤ算法によって第１組の接続電極１３４ａ及び１３４ｂ、第３組の接続電極１３６ａ及び１３６ｂ、第２組の接続電極１３５ａ及び１３５ｂのそれぞれに提供される信号パワーを確定する。その後、検査チップ１００における第２段階反応が終わるまで、各温度を維持する。
なお、該実施例の検査チップ１００における他の構造と部品は、図２～４中に示す検査チップ１００を参照することができ、類似な構造については、ここで詳細な説明が省略される。
図１３Ａは、本開示の一部の実施例に係る検査チップの収容チャンバーの平面図であり、図１３Ｂは、本開示の一部の実施例に係る検査チップの収容チャンバーの正面図である。なお、収容チャンバーが検査チップ内のキャビティであるため、収容チャンバーの形状を体現するために、図１３Ａと図１３Ｂは、検査チップにおける収容チャンバーを包囲するその他の構造を省略するが、主に収容チャンバーの外形を示す。
例えば、一部の実施例では、図１３Ａと図１３Ｂに示すように、該検査チップ１００は、収容チャンバー２１をさらに含む。例えば、収容チャンバー２１は、検査チップ１００におけるキャビティであり、複数の微反応室１１１は、収容チャンバー２１内に位置する。検査チップ１００の使用過程において、液体が収容チャンバー２１に満ち、例えば、連続相（例えば、鉱油）であり、反応系溶液は、離散相として各微反応室１１１に入る。例えば、収容チャンバー２１は、結合層１９、第２基板１７及びマイクロキャビティ限定層１１に囲まれてなった空間である。例えば、結合層１９は、複数の微反応室１１１からなるアレイの外周を取り囲むことにより、複数の微反応室１１１が収容チャンバー２１内に位置するようにする。
例えば、マイクロキャビティ限定層１１は、流入チャンネル１１２ａと流出チャンネル１１２ｂをさらに含み、流入チャンネル１１２ａと流出チャンネル１１２ｂはいずれも収容チャンバー２１に連通している。例えば、流入チャンネル１１２ａは、さらに導入口３１に連通していることにより、液体は導入口３１から流入チャンネル１１２ａを経て収容チャンバー２１に流入することができる。例えば、流出チャンネル１１２ｂは、導出口３２にさらに連通していることにより、液体は収容チャンバー２１から流出チャンネル１１２ｂ及び導出口３２を経て検査チップ１００から流出することができる。例えば、流入チャンネル１１２ａと流出チャンネル１１２ｂの形状は、直線形、折線形又は曲線形等の任意の形状であってもよく、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。例えば、流入チャンネル１１２ａの長さが１０００―１００００ミクロンであり、流出チャンネル１１２ｂの長さが１０００―１００００ミクロンであり、流入チャンネル１１２ａの長さと流出チャンネル１１２ｂの長さは同等又は不等であってもよい。なお、他の例では、流入チャンネル１１２ａと流出チャンネル１１２ｂを省略し、導入口３１と導出口３２を直接に収容チャンバー２１の境界に設けてもよい。
図１３Ａと図１３Ｂに示すように、例えば、収容チャンバー２１は、弧状の境界Ｃｕｒを有し、弧状の境界Ｃｕｒが曲面であり、該曲面は、第１基板１０に平行な平面内の軌跡が曲線であるだけでなく、第１基板１０に垂直な平面内の軌跡も曲線である。例えば、弧状の境界Ｃｕｒは、第１弧状の境界Ｃｕｒ１と第２弧状の境界Ｃｕｒ２を含む。第１弧状の境界Ｃｕｒ１と第２弧状の境界Ｃｕｒ２は、収容チャンバー２１の対向している両側に位置する。例えば、収容チャンバー２１の弧状の境界Ｃｕｒは、収容チャンバー２１と流入チャンネル１１２ａ及び流出チャンネル１１２ｂとの接続箇所に位置する。例えば、該例では、流入チャンネル１１２ａと流出チャンネル１１２ｂは、収容チャンバー２１の対向している両側に位置し、流入チャンネル１１２ａが第１弧状の境界Ｃｕｒ１で収容チャンバー２１に連通して、流出チャンネル１１２ｂが第２弧状の境界Ｃｕｒ２で収容チャンバー２１に連通している。
例えば、弧状の境界Ｃｕｒの弧度がπ／２以下であり、即ち、弧状の境界Ｃｕｒが対応している円心角が９０°以下である。例えば、第１弧状の境界Ｃｕｒ１と第２弧状の境界Ｃｕｒ２の弧度はいずれもπ／２以下であり、第１弧状の境界Ｃｕｒ１の弧度と第２弧状の境界Ｃｕｒ２の弧度は同等又は不等であってもよい。
なお、本開示の実施例では、弧状の境界Ｃｕｒが曲面であり、該曲面は第１基板１０に平行な平面内の軌跡だけが曲線であってもよく、第１基板１０に垂直な平面内の軌跡だけが曲線であってもよく、第１基板１０に平行な平面内の軌跡と第１基板１０に垂直な平面内の軌跡がいずれも曲線であってもよく、本開示の実施例は、これに対して制限することがない。
本開示の実施例に係る検査チップ１００では、弧状の境界Ｃｕｒを設けることによって、均一な導入を実現し、空気が収容チャンバー２１に進入して気泡が生じることを有効に回避し、気体の残留を減少又は回避することにより、気泡の検出結果に対する干渉を低減又は回避することができる。
図１４は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの空気の残存量のシミュレーション対比図である。図１４に示すように、通常の検査チップ０１では、収容チャンバーが普通立方形であり、即ち、該収容チャンバーが弧状の境界を有しない。液体を注入した後に、検査チップ０１の収容チャンバーには気泡が生じやすく、例えば、空気の残存量が１.７１％である。これらの気泡は、例えば、収容チャンバーの角に集まるため、検出結果を干渉する。しかしながら、本開示の実施例に係る検査チップ１００では、収容チャンバー２１が弧状の境界Ｃｕｒを有するように設置されることにより、気泡の発生を回避することができ、例えば、空気の残存量が０である。従って、本開示の実施例に係る検査チップ１００は、空気が収容チャンバー２１に進入することを有効に回避し、気体の残留を減少又は回避することにより、気泡の検出結果に対する干渉を低減又は回避することができる。
なお、本開示の実施例では、検査チップ１００は、より多い部品又はより少ない部品をさらに含んでもよいが、上記に説明された各部品に限られず、これは実際の需要によって決められてもよく、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
以下、本開示の一部の実施例に係る検査チップ１００の製造プロセスフローを模式的に説明する。例えば、該検査チップ１００は、半導体生産ラインのスパッタ（Ｓｐｕｔｔｅｒ）、プラズマ化学気相成長（Ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＥ ｅｔｃｈ）、フォトリソグラフィ等のプロセスによって製造される。
まず、第１基板１０（例えば、ガラス基板）を洗浄する。例えば、第１基板１０の厚さは５００ミクロンである。続いて、２４０℃で金属材料を第１基板１０に堆積させ、制御回路層１３を形成する。例えば、制御回路層１３の材料がモリブデン―ネオジムアルミニウム合金―モリブデン（Ｍｏ―ＡｌＮｄ―Ｍｏ）の集積構造であり、各単一層の厚さがそれぞれ２００Å、３０００Å、８００Åである。
その後、２００℃で第１絶縁層１４を堆積させ、第１絶縁層１４の材料がシリカであり、厚さが３０００Å又は４０００Åである。続いて、エッチングプロセスによって第１絶縁層１４のうちのビアホール１４１を形成する。例えば、該エッチングプロセスでは、プロセスパラメーターは順に１５０ｍｔ／８００ｗ／４００、Ｏ２／１０ｓであり、６０ｍｔ／８００ｗ／２００、ＣＦ４／５０、Ｏ２／２００ｓであり、１３０ｍｔ／８００ｗ／４００、Ｏ２／４０ ＣＦ４／３０ｓであり、６０ｍｔ／８００ｗ／２００、ＣＦ４／５０ Ｏ２／１６０ｓであるように設定されてもよい。
続いて、堆積によって加熱電極１２を形成する。加熱電極１２の材料がＩＴＯであり、厚さが５６０Å、９００Å又は１８００Åであってもよい。なお、加熱電極１２は、例えば、図２に示す加熱電極であり、該加熱電極１２は、複数のサブ電極を含み、例えば、第１サブ電極と第２サブ電極とを含み、第２サブ電極の抵抗値が第１サブ電極の抵抗値より大きくするように、第２サブ電極の幅が第１サブ電極の幅より小さい。例えば、他の例では、類似したプロセスによって図１２Ａに示される加熱電極１２を形成する。
その後、堆積によって第２絶縁層１６を形成する。第２絶縁層１６の材料がシリコン窒化物であり、厚さが３０００Å又は４０００Åである。又は、第２絶縁層１６は、シリカとシリコン窒化物の集積構造であってもよく、シリカの厚さが１０００Åであり、シリコン窒化物の厚さが２０００Åである。
続いて、マイクロキャビティ限定層１１を形成する。スピンコーティングプロセスを用いてＰＳ接着剤をコーティングし、プロセスパラメーターが３０Ｋｐａ／３００ｒｐｍ＊１０ｓであり、その後、９０℃で１２０ｓ間プレベーキングする。スピンコーティングとプレベーキングというステップを二回繰り返した後、露出を行い、１００ｓ間の現像を行い、続いて、２３０℃で３０分間ポストベークする。これにより、複数の微反応室１１１を有するマイクロキャビティ限定層１１を形成する。
その後、親水層１５を形成する。２００℃でシリカ層を沈積し、厚さが３０００Åである。ＰＲ接着剤をコーディングして位置合わせて露出を行い、現像を行って微反応室１１１を暴露させる。質量分率で約０.４％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いて暴露した微反応室１１１を浸漬し、浸漬時間が約１５分間であり、微反応室１１１の側壁１１１ａと底部１１１ｂを覆うシリカを変性させ、親水層１５を得る。
続いて、第２基板１７に疎水層１８を形成する。窒化ケイ素をスピンコーティングし、プロセスパラメーターが３００ｒｐｍ＊１０ｓであり、９０℃で１２０ｓ間プレベーキングし、２３０℃で３０分間ポストベークする。プラズマ変性方法で表面変性処理を行い、窒化ケイ素を変性させることで、疎水層１８を形成する。
最後に、結合プロセスで第２基板１７と第１基板１０を結合し、カセットにして収容チャンバー２１を有する構造を形成することにより、検査チップ１００を得ることができる。例えば、熱硬化性接着剤又はスペーサーを含む感光性接着剤を用いて第２基板１７と第１基板１０を結合する。具体的な結合方式が前文の内容を参考できるので、ここで詳細な説明が省略される。
なお、本開示の実施例では、上記検査チップ１００の製造プロセスフローは、より多いステップと操作をさらに含んでもよく、各ステップの執行順序が制限されず、これは実際の需要によって決められてもよい。
本開示の少なくとも１つの実施例は、反応システムをさらに提供し、該反応システムは、制御装置と、本開示のいずれか１つの実施例に記載の検査チップとを含む。該反応システムは、効果的で精確で均一な温度制御を実現することができ、温度の均一性を向上させ、検査チップのエッジ低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させ、且つ、検査チップは半導体の生産ラインを応用することができ、大規模な標準化生産を実現することができる。少なくとも一部の実施例に係る反応システムは、均一な導入を実現し、気体の残留を減少又は回避することで、気泡の検出結果に対する干渉を減少又は回避することができる。
図１５は、本開示の一部の実施例に係る反応システムの模式ブロック図である。例えば、図１５に示すように、反応システム２００は、制御装置２１０と検査チップ２２０を含む。制御装置２１０は、検査チップ２２０に電気的に接続され、且つ検査チップ２２０に電気信号を付与するように構成される。例えば、検査チップ２２０は、本開示のいずれか１つの実施例に係る検査チップであり、例えば、前記した検査チップ１００である。例えば、検査チップ２２０の複数の微反応室は、反応系溶液を収容することができる。制御装置２１０は検査チップ２２０の接続電極に電気信号を付与し、該電気信号は、検査チップ２２０の制御回路に転送され、該制御回路によって検査チップ２２０の加熱電極に付与することにより、加熱電極に熱を放出させ、さらに検査チップ２２０の反応領域の温度を制御する。検査チップ２２０の複数の微反応室に収容される反応系溶液が適宜な温度で増幅反応を行う。
例えば、制御装置２１０は、通用又は専用のハードウェア、ソフトウェア又はファームウェア等として実現してもよく、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、エンベデッド処理装置、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等をさらに含んでもよいが、本開示の実施例は、これを制限するものではない。
なお、本開示の実施例では、反応システム２００は、より多い部品を含んでもよく、 例えば、温度センサー、光学ユニット、降温ユニット、通信ユニット、電源等を含み、本開示の実施例は、これを制限するものではない。反応システム２００についての詳細な説明と技術的効果は、上記における検査チップ１００についての説明を参考できるので、ここで詳細な説明が省略される。
本開示の少なくとも１つの実施例は、検査チップの使用方法をさらに提供し、該使用方法によって、本開示のいかなる実施例に係る検査チップを操作することができる。該使用方法によって、効果的で精確で均一な温度制御を実現し、温度の均一性を向上させ、検査チップのエッジ低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させることができる。少なくとも一部の実施例に係る使用方法は、均一な流入を実現し、気体の残留を減少又は回避することにより、気泡の検出結果に対する干渉を低減又は回避することができる。
図１６は、本開示の一部の実施例に係る検査チップの使用方法のフロー模式図である。例えば、図１６に示すように、該使用方法は、
反応系溶液を複数の微反応室１１１に進入させるステップＳ３１０と、
加熱電極１２を通電させて熱を放出するステップＳ３２０と、を含む。
例えば、ステップＳ３１０では、反応系溶液は、微量注射ポンプまたはピペットによって導入口３１に注射され、その後、自吸液によって各微反応室１１１に入る。例えば、ステップＳ３２０では、加熱電極１２が通電して熱を放出する。一部の例では、加熱電極１２において、第２サブ電極の抵抗値が第１サブ電極の抵抗値より大きいため、第２サブ電極の放出した熱が少なく、第１サブ電極の放出した熱が多い。他の一部の例では、加熱電極１２は、複数のサブ電極を含み、各サブ電極が単独で制御されることができるため、中間のサブ電極の放出した熱が少なく、エッジのサブ電極の放出した熱が多い。これにより、エッジ散熱効果を軽減し、加熱電極１２のエッジの温度を高めることができ、且つ、加熱電極１２の中心温度が高すぎることに至らなく、効果的で精確で均一な温度制御を実現し、温度の均一性を向上させ、エッジの低温領域の面積を縮小し、チップの寸法を有効に減少させ、微反応室の数量を増加させる。複数の微反応室１１１は、均一な熱を受けることができ、検出結果の精確性を高めることに役立つ。
なお、本開示の実施例では、上記使用方法は、より多いステップと操作をさらに含んでもよく、各ステップの執行順序が制限されず、これは実際の需要によって決めてもよい。該使用方法の詳細な説明と技術的効果は、上記の検査チップ１００についての説明を参考できるので、ここで詳細な説明が省略される。
以下の内容は、説明すべきである。
（１）本開示の実施例に係る図面は、本開示の実施例に関する構造だけに関し、その他の構造は通常の設計を参考することできる。
（２）衝突しない限り、本開示の実施例及び実施例における特徴は、相互に組み合わせて新たな実施例を得ることができる。
以上は、本開示の具体的な実施形態にすぎないが、本開示の保護範囲はこれに限定されなく、本開示の保護範囲は、上記特許請求の範囲の保護範囲に準じるべきである。
１０ 第１基板
１１ マイクロキャビティ限定層
１２ 加熱電極
１３ 制御回路層
１４ 第１絶縁層
１５ 親水層
１６ 第２絶縁層
１７ 第２基板
１８ 疎水層
１９ 結合層
２０ 温度センサー
２１ 反応領域、収容チャンバー
２２ 周辺領域
３１ 導入口
３２ 導出口
１００ 検査チップ
１１１ 微反応室
１１１ａ 側壁
１１１ｂ 底部
１１２ａ 流入チャンネル
１１２ｂ 流出チャンネル
１２１ａ、１２１ｂ 第１サブ電極
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 第２サブ電極
１２３ サブ電極
１２４ サブ電極
１２５ サブ電極
１２６ 層間絶縁層
１３１ 制御回路
１３２ 接続電極
１３２ａ 接触部分
１３４ａ、１３４ｂ 第１組の接続電極
１３５ａ、１３５ｂ 第２組の接続電極
１３６ａ、１３６ｂ 第３組の接続電極
１３７ 導線
１４１ ビアホール

Claims (35)

  1. 第１基板と、
    前記第１基板に位置し、且つ複数の微反応室を限定するマイクロキャビティ限定層と、
    前記第１基板に位置し且つ前記マイクロキャビティ限定層より前記第１基板に近く、通電後に熱を放出するように構成された加熱電極とを含み、
    前記加熱電極は、複数のサブ電極を含み、前記複数の微反応室の前記第１基板における正投影と、少なくとも２つのサブ電極の前記第１基板における正投影とが重なり合い、前記複数のサブ電極のうちの少なくとも２つのサブ電極は、通電後の単位時間における発熱量が異なる、検査チップ。
  2. 前記加熱電極は、通電後に電流が第１方向に沿って流れることを許容し、前記複数のサブ電極が第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、前記第２方向が前記第１方向に垂直であり、
    前記複数のサブ電極のうちのいずれかが前記第２方向に対向する両側を有し、前記複数のサブ電極が第１サブ電極と少なくとも１つの第２サブ電極を含み、前記第１サブ電極が両側のうちの片側だけに隣接しているサブ電極を有し、前記第２サブ電極が両側のいずれにも隣接しているサブ電極を有し、
    前記第２サブ電極の抵抗値が前記第１サブ電極の抵抗値より大きい、請求項１に記載の検査チップ。
  3. 前記第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅は、前記第１サブ電極の前記第２方向に沿う幅より小さい、請求項２に記載の検査チップ。
  4. 前記少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、前記複数の第２サブ電極が前記第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、
    前記第２方向に、前記加熱電極の中心から前記加熱電極のエッジへ延びる方向に、前記複数の第２サブ電極の抵抗値が順に小さくなる、請求項２又は３に記載の検査チップ。
  5. 前記第２方向に、前記加熱電極の中心から前記加熱電極のエッジへ延びる方向に、前記複数の第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅が順に大きくなる、請求項４に記載の検査チップ。
  6. 前記少なくとも１つの第２サブ電極は、複数の第２サブ電極を含み、前記複数の第２サブ電極が前記第２方向に沿って間隔を空けて設けられ、
    前記複数の第２サブ電極の抵抗値が基本的に同等である、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の検査チップ。
  7. 前記複数の第２サブ電極の前記第２方向に沿う幅が基本的に同等である、請求項６に記載の検査チップ。
  8. 隣接しているサブ電極の間の間隔距離は、１―２００ミクロンである、請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の検査チップ。
  9. 前記複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、矩形、台形、三角形又は波形であり、前記断面が前記第１基板に平行である、請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の検査チップ。
  10. 前記複数のサブ電極の数量は、３以上である、請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の検査チップ。
  11. 前記複数のサブ電極の前記第１基板における正投影が順に重なり合い、前記加熱電極の中心に位置するサブ電極以外のサブ電極の正投影が環形であり、前記複数のサブ電極同士が絶縁している、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の検査チップ。
  12. 前記複数のサブ電極は、異なる層又は同じ層に位置する、請求項１１に記載の検査チップ。
  13. 前記複数のサブ電極の少なくとも１つの断面の形状は、四角環形、円環形又は楕円環形であり、前記断面が前記第１基板に平行である、請求項１１又は請求項１２に記載の検査チップ。
  14. 前記複数のサブ電極の数量は、２以上である、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の検査チップ。
  15. 前記加熱電極の材料は、透明な導電材料である、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の検査チップ。
  16. 収容チャンバーをさらに含み、前記複数の微反応室が前記収容チャンバー内に位置し、前記収容チャンバーが弧状の境界を有する、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の検査チップ。
  17. 前記マイクロキャビティ限定層は、流入チャンネルと流出チャンネルをさらに限定し、前記流入チャンネルと前記流出チャンネルがいずれも前記収容チャンバーに連通しており、
    前記収容チャンバーの弧状の境界は、前記収容チャンバーが前記流入チャンネル及び前記流出チャンネルに接続している箇所に位置する、請求項１６に記載の検査チップ。
  18. 前記弧状の境界の弧度は、π／２以下である、請求項１７に記載の検査チップ。
  19. 前記流入チャンネルと前記流出チャンネルは、前記収容チャンバーの対向する両側に位置し、
    前記弧状の境界が第１弧状の境界と第２弧状の境界を含み、前記流入チャンネルが前記第１弧状の境界で前記収容チャンバーに連通しており、前記流出チャンネルが前記第２弧状の境界で前記収容チャンバーに連通している、請求項１７又は請求項１８に記載の検査チップ。
  20. 前記流入チャンネルの長さが１０００―１００００ミクロンであり、前記流出チャンネルの長さが１０００―１００００ミクロンである、請求項１７又は請求項１８に記載の検査チップ。
  21. 前記第１基板に積層して設けられる制御回路層と第１絶縁層をさらに含み、
    前記制御回路層が制御回路を含み、前記第１絶縁層がビアホールを含み、前記加熱電極が前記第１絶縁層に設けられ、前記制御回路が前記ビアホールによって前記加熱電極に電気的に接続され、前記制御回路が前記加熱電極に電気信号を付与して前記加熱電極を通電させるように構成される、請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の検査チップ。
  22. 前記制御回路層が少なくとも１つの接続電極をさらに含み、前記少なくとも１つの接続電極が前記第１絶縁層によって覆われなく且つ空気に露出している、請求項２１に記載の検査チップ。
  23. 前記複数のサブ電極の前記第１基板における正投影が順に重なり合う場合に、前記少なくとも１つの接続電極が複数の接続電極を含み、前記複数の接続電極が複数の組に分けられ、
    複数の組の接続電極が前記複数のサブ電極に１対１対応し、各組の接続電極が前記制御回路によって対応しているサブ電極に電気信号を転送するように構成される、請求項２２に記載の検査チップ。
  24. 複数の組の接続電極の転送する電気信号は互いに異なる請求項２３に記載の検査チップ。
  25. 各組の接続電極が２つの接続電極を含み、前記２つの接続電極がそれぞれ前記検査チップの対向する両側に位置する、請求項２３に記載の検査チップ。
  26. 反応領域と周辺領域をさらに含み、
    前記加熱電極と前記複数の微反応室が前記反応領域に位置し、前記接続電極が前記周辺領域に位置する、請求項２２から請求項２５のいずれか一項に記載の検査チップ。
  27. 親水層と第２絶縁層をさらに含み、
    前記親水層は、少なくとも前記複数の微反応室のそれぞれの側壁と底部を覆い、
    前記第２絶縁層は、前記加熱電極と前記マイクロキャビティ限定層との間に設けられる、請求項１から請求項２６のいずれか一項に記載の検査チップ。
  28. 第２基板をさらに含み、前記第２基板と前記第１基板が対向して設けられる、請求項１６から請求項２０のいずれか一項に記載の検査チップ。
  29. 前記第１基板と前記第２基板は、いずれもガラス基板を含む、請求項２８に記載の検査チップ。
  30. 疎水層をさらに含み、
    前記疎水層は、前記第２基板の前記第１基板に向く側を覆う、請求項２８又は請求項２９に記載の検査チップ。
  31. 導入口と導出口をさらに含み、
    前記導入口と前記導出口は、いずれも前記第２基板と前記疎水層を貫通し、前記複数の微反応室の対向する両側に位置する、請求項３０に記載の検査チップ。
  32. 結合層をさらに含み、
    前記結合層は、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記結合層、前記第２基板及び前記マイクロキャビティ限定層に囲まれてなった空間は、前記収容チャンバーである、請求項２８又は請求項２９に記載の検査チップ。
  33. 前記結合層の材料は、熱硬化性接着剤又はスペーサーを含む感光性接着剤である、請求項３２に記載の検査チップ。
  34. 制御装置と、請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載の検査チップとを含む反応システムであって、
    前記制御装置は、前記検査チップに電気的に接続され、且つ前記検査チップに電気信号を付与するように構成される、反応システム。
  35. 反応系溶液を前記複数の微反応室に進入させることと、
    前記加熱電極を通電させて熱を放出することと、
    を含む請求項１から請求項３３のいずれか一項に記載の検査チップの使用方法。
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