JPH10117764A - Ｄｎａ増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正確な温度測定と迅速な昇温、降温が行え、且
つ高速、高精度、高増幅率のＰＣＲ反応が行えるＤＮＡ
増幅装置を提供すること。 【解決手段】本発明のＤＮＡ増幅装置は、第一の基板１
０３と、該第一の基板上に設けられ中間層１０２と、該
中間層上に設けられた第二の基板１０１とを具備し、中
間層に反応セル１０４を設け、第一の基板内に加熱体１
０５及び温度検出部１０６が埋設される。また、中間層
には反応セルに連通した試料導入用流路１１７と試料排
出用流路１１８が形成され、第二の基板には、試料導入
部１１２と試料排出部１１１が形成される。本発明のＤ
ＮＡ増幅装置は、加熱体及び温度検出部を反応セルに隣
接した第一の基板内に形成したため正確な温度測定と迅
速な昇温、降温が行え、高速且つ高精度、高増幅率のＰ
ＣＲ反応が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＮＡの増幅反応
を行って微量のＤＮＡを増幅するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase Cha
in Reaction 以下、ＰＣＲと略記する。）は、例えば、
特開平６−２９２５７９に示されているように、様々な
種類の核酸の混合物中から特定の核酸配列を増幅する方
法である。混合物中に２種類以上のプライマーと熱安定
性酵素及び４種類のデオキシリボヌクレオシド三リン酸
（ｄＡＴＰ，ｄＣＴＰ，ｄＧＴＰ，ｄＴＴＰ）をいれ、
核酸を分離させる工程と、前記プライマーを結合させる
工程と、熱安定性酵素によってプライマーが結合した核
酸を鋳型としてハイブリダイゼーションさせる工程を少
なくとも１回以上繰り返すことによって、特定の核酸配
列を増幅させることができる。

【０００３】更にＰＣＲを前処理及び後処理を含め、自
動化した研究も行われている。例えば、特開平６−３２
７４７６に示されているように、全血液を遠心分離し、
フェノール、クロロホルム溶液で抽出することで、全血
液中の核酸成分を精製する（前処理段階）。

【０００４】次に、精製した核酸成分をバッファーに溶
解し、２種類のプライマー、熱安定性酵素、及び４種類
のデオキシリボヌクレオシド三リン酸（ｄＡＴＰ，ｄＣ
ＴＰ，ｄＧＴＰ，ｄＴＴＰ）を入れ、熱サイクルを行う
ことで、目的の核酸配列を増幅する（ＰＣＲ段階）。

【０００５】最後に増幅した目的の核酸が含まれる反応
溶液をゲル電気泳動によって、プライマーなどの不純物
や、副生成物を除去する（後処理段階）。

【０００６】また、ＰＣＲを行うための反応容器につい
てもいくつかの提案がなされている。例えば、特開平７
−７５５４４に示されているように、ＤＮＡ増幅反応に
必要な熱サイクルを実現するため、反応を毛管内で行
い、毛管を２つの恒温槽に通すことにより熱サイクルを
実現している。

【０００７】このような手段により、反応容器を昇温、
降温させるときの温度勾配が短くなる利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平６−２９
２５７９は、ＤＮＡ増幅反応に用いられる反応容器を昇
温または降温させることによって、熱サイクルを行って
いる。しかし、反応溶液の温度を直接測定して制御して
いないために反応溶液の温度制御が不正確になってしま
う問題があった。また、ＰＣＲ反応を的確に行うには、
温度制御に加え、昇温及び降温を迅速且つ正確に行う必
要がある。反応セル内の試料溶液を迅速に昇温するため
には加熱体の加熱能力を高めるとともに試料溶液にでき
るだけ近づけることが必要となるが、試料溶液に加熱体
が直接接触してしまうと、特に加熱体が通電加熱を行う
場合、漏電や短絡を恐れがある。また、反対に試料溶液
を迅速に降温させるためには反応セル自体の熱容量を小
さくし、熱伝導率の高い材質で形成させることが必要と
なる。

【０００９】従って、本発明は、正確な温度測定と迅速
な昇温、降温が行え、これによって高速であり、高精
度、高増幅率のＰＣＲ反応を行うことができるＤＮＡ増
幅装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、二枚の
基板と、該二枚の基板の間に挟まれた中間層と、前記中
間層に設けられた反応セルと、前記基板の一方に埋設さ
れた加熱体と、前記基板の一方に埋設された温度検出部
と、試料導入部及び試料導入流路と、試料排出部及び試
料排出流路とを具備したことを特徴とするＤＮＡ増幅装
置が提供される。

【００１１】また、本発明では、上記のＤＮＡ増幅装置
において、前記加熱体及び温度検出部が埋設された基板
が有機薄膜層より成ることを特徴とするＤＮＡ増幅装置
が提供される。

【００１２】更に、本発明では、上記のＤＮＡ増幅装置
において、前記有機薄膜層が非水溶性であり、且つ１０
０℃までの耐熱性と電気絶縁性を有するＤＮＡ装置が提
供される。

【００１３】以下に本発明のＤＮＡ増幅装置について説
明する。

【００１４】本発明のＤＮＡ増幅装置は、二枚の基板を
具備する。該基板は、一方に加熱体及び温度検出部のよ
うな部材が含まれる。従って、これらの部材が埋設され
る該基板は、耐熱性でありかつ電気絶縁性であることが
必要である。

【００１５】本発明においては、加熱体及び温度検出部
を埋設した基板（第一の基板）は、耐熱性を有し、かつ
電気絶縁性を有するものであれば特に限定されない。例
えば、耐熱性に優れた有機薄膜層を使用することができ
る。

【００１６】有機薄膜層は耐熱性がよく、強度の強い材
質が好ましい。耐熱性に関しては、１００℃程度までの
耐熱性を有することが好ましい。具体的には、ポリイミ
ド、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂
等のようなものを使用することができるが、本発明では
耐熱性及び強度の観点からポリイミドが最も適してい
る。

【００１７】本発明のＤＮＡ増幅装置は、中間層を具備
する。中間層には、シリコン単結晶板（シリコンウェ
ハ）、石英、パイレックス等の非晶質基板、アルミニウ
ム、ステンレス等の金属基板、フッ素樹脂、ポリプロピ
レン等の有機基板を使用することができるが、後述する
作製方法の容易さと熱伝導率の高さからシリコン単結晶
板（シリコンウェハ）が最も優れている。

【００１８】本発明のＤＮＡ増幅装置は、上記中間層の
前記第一の基板が設けられた側に対向する側に更に基板
（第二の基板）が設けられている。第二の基板として用
いることが可能な材質には、石英、パイレックス等のガ
ラス基板、シリコンウェハ、アルミニウム、ステンレス
等の金属基板、フッ素樹脂、ポリプロピレン等の有機基
板がある。これらのうち第二の基板としては、反応セル
内の視認性の観点から石英、パイレックス等のガラス基
板が優れている。また、熱伝導率の高さからはシリコン
ウェハが優れている。

【００１９】本発明のＤＮＡ増幅装置は、加熱体を具備
する。該加熱体は、効率よく反応セルを加熱できる部材
であればよく、ある程度抵抗率の高い金属が適してい
る。具体的には、ニッケルクロム、チタン等の金属があ
る。

【００２０】本発明では、加熱体は反応セル内の試料溶
液を効率よく加熱できる形状であれば特に限定されな
い。例えば、反応セルの全体を加熱できるように蛇行形
状の加熱体とすることができる。また、加熱体は１つで
ある必要はなく、２つ以上の加熱体を備えておき、反応
セルの中心部と周辺部という様に各部を別々に加熱でき
るようにしてもよい。

【００２１】本発明のＤＮＡ増幅装置は、温度検出部を
具備する。該温度検出部は抵抗率の温度依存性が高く、
また０℃〜１００℃の温度範囲において抵抗率が直線状
に変化する金属が好ましく、例えば白金、チタン等を好
適に使用することができる。

【００２２】本発明では、温度検出部は反応セル内の温
度を効率よく検出できる形状であれば特に限定されな
い。例えば、Ｕ字形状とすることができる。また、温度
検出部は１つである必要はなく、２つ以上の温度検出部
を備えておき、反応セルの中心部と周辺部という様に各
部の温度を別々に測定できるようにしてもよい。

【００２３】本発明では試料導入部及び試料排出部を具
備する。該試料導入部及び試料排出部はＤＮＡ等の試料
の非特異的吸着の少ない材料、柔軟性の高い材料から選
択することが好ましい。本発明においては、ＤＮＡ等の
非特異的吸着が少ないことからテフロンチューブ、ポリ
プロピレンチューブ等が適しているが、柔軟性の高さの
観点からはシリコンゴムチューブも優れている。

【００２４】加えて、本発明のＤＮＡ増幅装置には、上
記加熱体及び温度検出部を外部と接続するための配線及
び外部接続端子も具備する。該配線及び外部接続端子部
には抵抗が小さい金属が好ましく、アルミニウムが好ま
しい。ただし、アルミニウムで作製した外部接続端子部
はハンダが付きにくいのでアルミニウムの上に銅やニッ
ケル等の金属膜を形成しておくことが好ましい。

【００２５】ＤＮＡ増幅装置の形状は加工のしやすさか
ら正方形又は長方形の形状が好ましい。しかし、本発明
においてはこれに限定されず、例えば菱形、六角形若し
くは八角形等の多角形、円形、楕円形状が可能である。
長方形状の場合、反応セル大きさは、１辺が２〜５０m
m、厚さが０．１〜０．６mmであることが適当である
が、厚さは薄い方が加熱体からの伝熱効率が高くなるの
で好ましい。反応セルの大きさは、上記範囲内で目的の
試料溶液量と考え合わせ適宜選択する。試料導入用流路
及び試料排出用流路は長辺が１〜５０mm、短辺が０．１
〜１０mmが適当であるが、反応セルの形状や、試料導入
部及び試料排出部に接合させるジョイント等の形状に合
わせて変更させる必要がある。例えば、反応セルが、一
辺１０mmの正方形、厚さ０．５mmであり、試料導入用流
路及び試料排出用流路の長辺が１０mm、短辺が３mmであ
る場合、セルの容量は５０μｌとなる。

【００２６】本発明のＤＮＡ増幅装置は、正確な温度測
定と迅速な昇温、降温が行え、しかも高速、高精度、高
増幅率のＰＣＲ反応を行うことができる装置である。

【００２７】本明細書中及び図面中において、同一の符
号は同一の部材を表すことを原則とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明のＤＮＡ増幅装置を
実施の形態に沿って詳細に説明する。

【００２９】以下に示す実施の形態では、上記第一の基
板として最も適している有機薄膜層を例に取り説明し
た。これは説明の便宜のためであり、本発明はこれに限
定されるものではない。上述のように第一の基板は、耐
熱性を有し、かつ電気絶縁性を有するものであれば特に
限定されない。また、特に示さない限り、基板とは、二
枚の基板のうち加熱体、温度検出部を設けていない基板
（第二の基板）を意味するものとする。

【００３０】第一の実施の形態 本発明のＤＮＡ増幅装置の第一の実施の形態を図１から
図７を参照して説明する。

【００３１】まず、図１及び図２を参照して本発明の第
一のＤＮＡ増幅装置を説明する。図１の（Ａ）は、本発
明のＤＮＡ増幅装置の概略平面図であり、（Ｂ）は該概
略図のａ−ａ断面図の概略である。また、図２（Ａ）
は、上記図１の基板（１０１）を取り除いた状態を表す
概略平面図であり、図２（Ｂ）及び（Ｃ）は図２（Ａ）
のｂ−ｂ及びｃ−ｃでの断面図の概略である。

【００３２】第一の実施の形態のＤＮＡ増幅装置は、有
機薄膜層１０３と、該有機薄膜層（１０３）上に設けら
れ中間層１０２と、該中間層（１０２）上に設けられた
基板１０１とを具備し、前記中間層（１０２）にＰＣＲ
反応を行う反応セル１０４を設け、前記有機薄膜層（１
０３）内に加熱体１０５及び温度検出部１０６が埋設さ
れていることを特徴とする。また、該ＤＮＡ増幅装置の
反応セル側壁部、即ち、中間層には反応セルに連通して
試料溶液を導入する試料導入用流路１１７と試料溶液を
排出する試料排出用流路１１８が形成されている。ま
た、前記基板には、試料導入部１１２及び試料排出部１
１１が形成されている。試料導入部（１１２）及び試料
排出部（１１１）はそれぞれ試料導入用流路（１１７）
及び試料排出流路（１１８）と液体が流通するように設
けられる。更に、有機薄膜層内には、加熱体（１０５）
に連結されている配線部１１５、１１６及び外部接続端
子部１０７、１０８が設けられている。また、有機薄膜
層内には、温度検出部（１０６）と連結されている配線
部１１３、１１４及び外部接続端子部１０９、１１０が
形成されている。

【００３３】上記構成から明らかなように、本実施の形
態は、加熱体及び温度検出部を埋設した基板に有機薄膜
層を使用するものである。しかし、本発明は、上述のよ
うに、耐熱性を有し、絶縁性を有する基板であれば有機
薄膜層以外の基板を使用することが可能である。

【００３４】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置は、後述す
るＤＮＡ増幅システム（図４）に組み込まれる。

【００３５】本発明のＤＮＡ増幅装置の各部材の材質等
について以下に説明する。

【００３６】有機薄膜層は耐熱性がよく、強度の強い材
質が好ましい。耐熱性に関しては、１００℃程度までの
耐熱性を有することが好ましい。具体的には、ポリイミ
ド、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂
等のようなものを使用することができるが、本発明では
耐熱性及び強度の観点からポリイミドが最も適してい
る。

【００３７】中間層は、シリコン単結晶板（シリコンウ
ェハ）、アルミニウム、ステンレス等の金属基板、石
英、パイレックス等の非晶質基板、フッ素樹脂、ポリプ
ロピレン等の有機基板のようなものを使用することがで
きるが、後述する作製方法の容易さと熱伝導率の高さか
らシリコン単結晶板（シリコンウェハ）が最も優れてい
る。

【００３８】また、基板には反応セル内の視認性の観点
から石英、パイレックス等のガラス基板が優れている
が、熱伝導率の高さからはシリコンウェハが優れてい
る。これらの材料には劣るが、アルミニウム、ステンレ
ス等の金属基板、フッ素樹脂、ポリプロピレン等の有機
基板を用いることも可能である。

【００３９】加熱体は、効率よく反応セルを加熱できる
部材であればよく、ある程度抵抗率の高い金属が適して
いる。具体的には、ニッケルクロム、チタン等の金属が
ある。

【００４０】本実施の形態では、加熱体は反応セル内の
試料溶液を効率よく加熱できる形状であれば特に限定さ
れない。例えば、図２に示したような形状とすることが
できる。また、加熱体は１つである必要はなく、２つ以
上の加熱体を備えておき、反応セルの中心部と周辺部と
いう様に各部を別々に加熱できるようにしてもよい。

【００４１】温度検出部は抵抗率の温度依存性が高く、
また０℃〜１００℃の温度範囲において抵抗率が直線状
に変化する金属が好ましく、例えば白金、チタン等を好
適に使用することができる。

【００４２】本実施の形態では、温度検出部は反応セル
内の温度を効率よく検出できる形状であれば特に限定さ
れない。例えば、図２に示すような形状であればよい。
また、温度検出部は１つである必要はなく、２つ以上の
温度検出部を備えておき、反応セルの中心部と周辺部と
いう様に各部の温度を別々に測定できるようにしてもよ
い。

【００４３】配線及び外部接続端子部には抵抗が小さい
金属が好ましく、アルミニウムが好ましい。ただし、ア
ルミニウムで作製した外部接続端子部はハンダが付きに
くいのでアルミニウムの上に銅やニッケル等の金属膜を
形成しておくことが好ましい。

【００４４】試料導入部及び試料排出部はＤＮＡ等の試
料の非特異的吸着の少ない材料、柔軟性の高い材料から
選択することが好ましい。本発明においては、ＤＮＡ等
の非特異的吸着が少ないことからテフロンチューブ、ポ
リプロピレンチューブ等が適しているが、柔軟性の高さ
の観点からはシリコンゴムチューブも優れている。

【００４５】ＤＮＡ増幅装置の形状は加工のしやすさか
ら正方形又は長方形の形状が好ましい。反応セルは、図
１（Ａ）においては長方形状を示したが、本発明におい
てはこれに限定されず、後述するように、例えば菱形形
状であってもよい。これら以外でも、例えば六角形、八
角形等の多角形、円形、楕円形状等が可能である。長方
形状の場合、反応セル大きさは、１辺が２〜５０mm、厚
さが０．１〜０．６mmであることが適当であるが、厚さ
は薄い方が加熱体からの伝熱効率が高くなるので好まし
い。反応セルの大きさは、上記範囲内で目的の試料溶液
量と考え合わせ適宜選択する。試料導入用流路及び試料
排出用流路は長辺が１〜５０mm、短辺が０．１〜１０mm
が適当であるが、反応セルの形状や、試料導入部及び試
料排出部に接合させるジョイント等の形状に合わせて変
更させる必要がある。具体的には、反応セルが、一辺１
０mmの正方形、厚さ０．５mmであり、試料導入用流路及
び試料排出用流路の長辺が１０mm、短辺が３mmであるも
のを挙げることができる。このような場合、反応セルの
容量は５０μｌとなる。

【００４６】ＤＮＡ増幅装置の作製方法の一例を図３に
沿って説明する。操作手順の概略を以下に示す。以下の
例では、有機薄膜層にポリイミドを使用した例を示す。
なお、図３は、本実施例に従ったＤＮＡ増幅装置の製造
方法の一例であり、本発明に従ったＤＮＡ増幅装置の製
造方法を限定するものではない。

【００４７】ａ）シリコンウェハ（３０１）を用意す
る。

【００４８】ｂ）シリコンウェハの両面に窒化シリコン
膜（３０２、３０３）を成膜する。

【００４９】ｃ）シリコンウェハの一方の主面の窒化シ
リコン膜（３０２）を反応セルの形状にエッチングし、
シリコンウェハの一方の主面（３０４）を露出させる。

【００５０】ｄ）窒化シリコン膜（３０３）上にポリイ
ミド膜（３０５）を形成する。

【００５１】ｅ）ポリイミド膜（３０５）の上に加熱体
（１０５）、温度検出部（１０６）となるチタン膜を形
成し、所定の形状に加工する。

【００５２】ｆ）加熱体、温度検出部を覆うようにポリ
イミド膜（３０６）を成膜する。

【００５３】ｇ）ポリイミド膜（３０６）を加熱体、温
度検出部の一部が露出するように加工する。

【００５４】ｈ）加熱体と温度検出部とが電気的に独立
して配線されるようにアルミニウム膜（３０８、３０
９）を形成し、配線部（１１３、１１４、１１５、１１
６）を形成する。

【００５５】ｉ）アルミニウム膜を覆うようにポリイミ
ド膜（３１０）を形成する。

【００５６】ｊ）アルミニウム膜の一部が露出するよう
にポリイミド膜（３１０）を加工する。さらに露出した
アルミニウム膜部分に無電解メッキ等の方法によりニッ
ケル膜（３１１、３１２）を形成させる。

【００５７】ｋ）工程ｃ）で露出させたシリコンウェハ
の主面（３０４）側からシリコンウェハを異方性エッチ
ングし、構造体（３１３）を得る。

【００５８】ｌ）試料導入部及び試料排出部を形成させ
た基板（３１４）を接着剤によって接合する。

【００５９】以下に上記作製例を順を追って更に詳細に
説明する。

【００６０】（工程ａ） 所定の厚さのシリコンウェハ
（３０１）を用意する。シリコンウェハの厚さは、反応
セルの容量によって決定する。本発明の場合、後述する
ようにシリコンウェハを異方性エッチングすることによ
り反応セルを形成するが、この時、シリコンウェハを、
反応セルの形状にエッチングにより厚さ方向に全て浸食
させればシリコンウェハの厚みがそのまま反応セルの厚
さとなる。そのため、例えば厚さ３００μm の反応セル
を作製したいときには３００μm の厚みのシリコンウェ
ハを用意すればよい。異方性エッチングを途中で停止
し、浸食の程度を調節し、反応セルの厚さを調節するこ
ともできるが、加熱体（１０５）及び温度検出部（１０
６）が反応セル中の試料溶液から離れてしまい、正確な
温度制御が難しくなるため好ましくない。また、シリコ
ンウェハ（３０１）は、フォトリソグラフィ等の加工を
行うため、両主面とも研磨されているシリコンウェハを
用意する。

【００６１】（工程ｂ） 次に、上記のシリコンウェハ
（３０１）の両主面に窒化シリコン膜（３０２、３０
３）を形成する。シリコンウェハへの窒化シリコン膜の
形成はＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vaper Depo
dition）等の装置によって１００〜１０，０００オング
ストロームの膜厚に成膜する。これ以上に薄いと後のプ
ロセスで行う異方性エッチングのエッチング液でシリコ
ンウェハが侵されてしまう恐れがあり、これ以上厚く成
膜しても、成膜時間が長くなるのみで効率が悪くなる。

【００６２】（工程ｃ） 次に、シリコンウェハの両主
面に設けた窒化シリコン膜の一方（３０２）を反応セル
の形状にエッチングする。該窒化シリコン膜のエッチン
グはレジスト膜をフォトリソグラフィで反応セルの形状
に現像、定着させた後、ＲＩＥ（Reactive Ion Ecthin
g）等の装置によって行う。

【００６３】（工程ｄ） 次に、エッチングされていな
い窒化シリコン膜（３０３）上に、ポリイミド膜（３０
５）を形成する。ポリイミドの成膜は、ポリイミドの前
駆体であるポリアミック酸の溶液をシリコンウェハ上に
スピンコート等によって成膜した後、ポリアミック酸を
熱重合によってポリイミドに変化させる。この方法はポ
リイミド膜の平滑性や成膜の容易さから優れた方法であ
る。また、本作製例では、ポリイミド膜は３層形成させ
ているが１層分の厚みは１〜３０μm が適当である。こ
れ以上薄くすると強度不足になり、これ以上厚くすると
スピンコートなどの塗布方法が困難となるからである。
また、ポリイミドはシリコンに比べ熱伝導率が非常に小
さいので膜厚をあまり厚くするとＤＮＡ増幅反応時の冷
却速度が遅くなる恐れがある。

【００６４】（工程ｅ） 次に、加熱体（１０５）及び
温度検出部（１０６）を設ける。本作製例では加熱体及
び温度検出部にはチタン膜を用いている。チタンは、加
熱体として電気抵抗率が４７μΩ・cm（３００Ｋ）と比
較的高いこと、温度検出部として温度係数が３．０（０
〜２０℃）であり、同じ材料で加熱体と温度検出部の両
方に求められる特性を満たしていることからこの金属を
選択した。これにより、加熱体と温度検出部とを別々の
材料で形成させる時に比べて作製プロセスが大幅に短縮
される利点がある。加熱体及び温度検出部に求められる
特性を、それぞれにおいて考慮すれば、加熱体及び温度
検出部のそれぞれに更に適した材料を選択することも可
能である。

【００６５】工程ｄで作成したポリイミド膜（３０５）
上にチタン膜を形成する。チタン膜の形成は、スパッタ
法を用いて行えばよい。次に、得られたチタン膜をエッ
チングし、所望の加熱体及び温度検出部の形状に加工す
る。チタン膜のエッチングは、レジストを成膜した後、
フォトリソグラフィを行い、更に現像、定着を行った
後、フッ酸と硝酸の混合液でエッチングを行う。

【００６６】チタン膜の膜厚は要求される抵抗値によっ
て決定される。抵抗値はチタン膜の抵抗率×長さ÷断面
積で決まるため、チタン膜の形状によって調整する必要
がある。本作製例では５００〜１０，０００オングスト
ロームの値が良好な範囲である。

【００６７】（工程ｆ及びｇ） 次に、上記加熱体及び
温度検出部を覆うようにポリイミド膜（３０９）を形成
し、該加熱体及び温度検出部の一部が露出するようにエ
ッチングして、加熱体及び温度検出部の一部が露出した
ポリイミド膜（３０７）を形成する。このようなポリイ
ミド膜は、ポリアミック酸を塗布した状態で熱重合を開
始する温度よりも少し低い温度で前処理をした後、レジ
ストを成膜し、これを常法に従い露光、現像し、次い
で、ポリアミック酸を溶解する溶液でエッチングし、レ
ジストを除去してから熱重合を開始する温度よりも高い
温度で熱処理し、ポリアミック酸をポリアミドに重合す
ることにより形成される。

【００６８】（工程ｈ） 次に、加熱体及び温度検出部
が独立して配線されるように配線部（１１３、１１４、
１１５、１１６）を形成する。配線部の部材としては、
上記のようにアルミニウムが好適である。まずアルミニ
ウム薄膜（３０８、３０９）を形成し、これをエッチン
グ処理して配線部を形成する。アルミニウムを用いて配
線する場合、膜厚は５００〜５０，０００オングストロ
ームが良い。これ以上薄いと抵抗率が高くなり、また、
断線の可能性も高まる。これ以上厚くしても抵抗値は十
分小さいので、作製時間が長くなるのみで不利である。
アルミニウムのエッチングはリン酸水溶液で行う。手順
はチタンのエッチングと同様である。

【００６９】（工程ｉ及びｊ） 次に、配線部を覆うポ
リイミド膜（３１０）を形成し、エッチングして開口部
を設け、アルミニウム薄膜の一部が露出したポリイミド
膜を形成する。該ポリイミド膜の形成は上記工程ｆ及び
ｇで説明したとおりである。次に、該開口部にニッケル
膜（３１１、３１２）を形成する。ニッケル膜は、無電
解メッキ等の通常の方法で行うことができる。

【００７０】（工程ｋ） 次に、反応セルを形成させ
る。反応セル部分の形成はシリコンウェハの異方性エッ
チングにより行う。シリコンウェハの異方性エッチング
は水酸化カリウム水溶液、テトラメチルアンモニウムジ
ハイドライド溶液等によって行うことができる。しか
し、水酸化カリウム水溶液でエッチングした場合、加工
精度や速度の面では良好であるが、カリウムイオンが残
存する危険性があるため、テトラメチルアンモニウムジ
ハイドライド溶液を使用する方が好ましい。本発明にお
いては、シリコンウェハに隣接して設けられた窒化シリ
コン膜（３０２、３０３）は、エッチング速度がシリコ
ンに比べて極めて遅いので、窒化シリコン膜が完全に露
出するまでエッチングを行うことができる。しかしなが
ら、前述したように窒化シリコン膜が完全に露出するま
でエッチングを行わなくても良い。また、異方性エッチ
ングのマスクとなる窒化シリコン膜のエッチングを作製
プロセス初期の段階（工程ｃ）で行うのは窒化シリコン
膜のエッチング加工をしているときに反対側のポリイミ
ド膜を傷つけないためである。

【００７１】（工程ｌ） 次に、試料導入部及び試料排
出部を設けた基板を工程ａ〜ｋにより作成した構造体
（３１３）に、シリコンウェハを介して有機薄膜層に対
向する面に接合する。本工程では接着剤を使用すること
ができる。しかしながら、接着剤がＤＮＡ等の非特異的
吸着を起こす恐れがある場合には、接着する基板に低融
点ガラスを蒸着またはスパッタで成膜しておき、この基
板と構造体を熱融着しても良い。また、この他には陽極
接合をすることも考えられる。

【００７２】次に、本発明のＤＮＡ増幅装置を備えたＤ
ＮＡ増幅システムについて説明する。

【００７３】図４は、本発明に従ったＤＮＡ増幅システ
ムの一例である。

【００７４】ＤＮＡ増幅システム４００は、本実施の態
様のＤＮＡ増幅装置４０４、ＰＣＲ反応を行う試料をス
トックするための導入試料溶液容器４０１、反応セルで
ＰＣＲ増幅反応が行われた試料溶液をストックするため
の排出試料容器４０８、温度検出装置４１０、加熱体検
出装置４０９、制御装置４１１、試料導入管４０２、試
料排出管４０７、ポンプ４０６及びバルブ４０３、４０
５を具備する。

【００７５】本発明のＤＮＡ増幅装置（４０４）には、
該ＤＮＡ増幅装置に設けられた試料導入部（１１２）に
試料導入管（４０２）の一端が連結されている。また、
この管の他端は導入試料溶液容器（４０１）に連結され
ており、ＤＮＡ増幅が行われる反応溶液が反応セルに流
通できるようになっている。導入試料溶液容器（４０
１）は試料導入管（４０２）に脱着自在に取り付けられ
るようになっている。この試料導入管（４０２）の途中
には流路切り替えバルブ（４０３）が設けられている。
該バルブを用いて、所定量の試料を導入した後にＤＮＡ
増幅装置の反応セルと該バルブ間を開放にする。これに
より、ＤＮＡ増幅反応中に加熱体によって、試料導入用
流路及び試料排出用流路、試料導入管、及び試料排出管
が不均一に加熱され、試料導入側と試料排出側とで内部
圧が異なってしまった場合においても、反応セル内の試
料溶液が内部圧力の不均一によって移動してしまうこと
を防ぐことができる。また、ＤＮＡ増幅装置（４０４）
に設けられた試料排出部（１１１）には試料排出管（４
０７）の一端が連結されている。また、この管の他端に
は排出試料容器（４０８）が連結されており、ＰＣＲ反
応が行われた反応溶液が該排出試料容器に流通できるよ
うになっている。排出試料容器（４０８）は、試料排出
管（４０７）に脱着自在に取り付けられるようになって
いる。この試料排出管（４０７）には流路切り替えバル
ブ（４０５）が設けられている。このバルブにより、所
定量の試料を導入した後にＤＮＡ増幅装置の反応セルと
該バルブ間を開放にする。これは、上述のように不均一
な加熱による反応容器内の試料溶液の移動を防止するた
めである。更に、試料排出管（４０７）には試料溶液を
導入又は排出するためのポンプ４０６が設けられてい
る。上記の各容器、各管は、試料溶液内の反応試薬が付
着沈積しないような部材であることが好ましい。具体的
には、容器は、ガラス、ポリプロピレン、テフロン樹脂
等が好ましく、管は、テフロン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、シリコン樹脂等が好ましい。

【００７６】ＤＮＡ増幅装置（４０４）に埋設された加
熱体（１０５）に配線を通して連結されている外部接続
端子部（１０７、１０８）には加熱体検出装置（４０
９）が連結されており、また、ＤＮＡ増幅装置（４０
４）に埋設された温度検出部（１０６）に配線を通して
連結されている外部接続端子部（１０９、１１０）には
温度検出装置（４１０）が連結されている。

【００７７】更に本発明のＤＮＡ増幅システム（４０
０）には、制御装置（４１１）、例えばマイクロコンピ
ュータ等が設けられており、前記加熱体検出装置（４０
９）、温度検出装置（４１０）、流路切り替えバルブ
（４０３、４０５）、ポンプ（４０６）をこの制御装置
により個別に制御できるようになっている。

【００７８】次に本発明の上記ＤＮＡ増幅システムを用
いた場合のＤＮＡ増幅反応の手順を順を追って説明す
る。

【００７９】１）ＤＮＡ増幅反応を行うために必要な材
料と試薬を含む試料溶液を導入試料溶液容器（４０１）
に入れる。

【００８０】２）流路切り替えバルブ（４０３、４０
５）をそれぞれ試料導入管（４０２）と試料排出管（４
０７）が反応セルを介して流通するように切り替え、ポ
ンプ（４０６）によって導入試料溶液容器内の試料溶液
をＤＮＡ増幅装置（４０４）に導入する。本発明のＤＮ
Ａ増幅装置は薄いため、反応セルに試料溶液を導入する
際、表面張力により気泡等の混入が起こりにくい。

【００８１】３）ＤＮＡ増幅装置の反応セル内に試料を
導入し終わった後、流路切り替えバルブ（４０３、４０
５）を切り替え、反応セルを介して両バルブ間を開放に
する。これは、上述のように不均一な加熱による反応容
器内の試料溶液の移動を防止するためである。従って、
ＰＣＲ反応時には、両バルブ（４０３、４０５）は開放
にしておく必要がある。両バルブを開放にしておいて
も、本発明のＤＮＡ増幅装置は試料導入部及び試料排出
部が共に細く、長いため試料溶液の蒸発は最小限に抑え
ることができる。

【００８２】４）加熱体（１０５）に電圧を印加して加
熱体を発熱させる。加熱体への電圧の印加は加熱体検出
装置（４０９）を通して行う。

【００８３】５）温度検出部（１０６）の抵抗値を温度
検出装置（４１０）を通して測定し、制御装置（４１
１）で温度に変換し、９０〜９３℃になるまで加熱体へ
電圧の印加を行う。

【００８４】６）温度が９０〜９３℃になったところ
で、制御装置により加熱体検出装置を介して電圧の印加
を調整し、１秒〜１分程度温度をこの温度に一定に保持
する。

【００８５】７）加熱体への電圧の印加を中止し、反応
セルの温度を測定しながら温度を低下させる。

【００８６】８）５０〜５５℃まで温度が低下したとこ
ろで加熱体への電圧の印加を再開し、１秒〜１分程度温
度をこの温度に一定に保持する。

【００８７】９）加熱体への電圧の印加を調整し、温度
を６５〜７０℃に加熱する。

【００８８】１０）１秒〜３分程度温度をこの温度に一
定に保持する。

【００８９】１１）５〜１０）を２〜１０００回繰り返
す。

【００９０】１２）温度を室温まで下げ、流路切り替え
バルブ（４０５）を切り替え、試料排出管を介して反応
セルと排出試料容器が連通するように切り替える。

【００９１】１３）ポンプによって反応セル内の試料溶
液を排出試料容器に移す。

【００９２】上記手順はＰＣＲ法を利用したＤＮＡ増幅
反応の一般的な手順を示している。従って、設定温度、
設定時間及び繰り返し回数は、上記範囲内で増幅したい
ＤＮＡの塩基配列及び塩基数、プライマーの塩基配列及
び塩基数、耐熱性酵素の活性範囲によって適宜選択する
必要がある。

【００９３】本発明の実施の形態では、加熱体及び温度
検出部を有機薄膜層内に形成させ、この有機薄膜層が反
応セルに隣接して形成されていることに特徴がある。

【００９４】反応セルに隣接した有機薄膜層内に加熱体
及び温度検出部を形成させることで、加熱体と反応セル
内の試料溶液が離れていることにより加熱効率が悪い
点、温度検出部を反応セル内に作製するときに作製プロ
セスが困難になる点、及び加熱体及び温度検出部がそれ
ぞれ短絡するという問題が解決できる。即ち、本発明の
ＤＮＡ増幅装置を作製する場合、ポリイミド等の有機薄
膜を用いることで、スピンコート法等の膜厚の制御が可
能な方法を用いることができ、且つ平坦で薄い膜を容易
に作ることができる。更に、本発明の有機薄膜の原料と
してはポリイミドが最適であるが、これは、約３５０℃
までの耐熱性を有しているので、金属薄膜の成膜プロセ
スをポリイミド膜上で行うことができる。また、最終工
程の接合にも３５０℃までの温度を加えることができる
ため、熱融着や陽極接合の方法を利用でき、作製プロセ
スが容易となり、且つ製造工程も短縮することがきる。
従って、本発明のＤＮＡ増幅装置は、大量生産が可能で
あり、低コスト化も期待できる。更にポリイミド膜は高
強度であるため反応セルの一側面に設けることによっ
て、反応セルの基板としても十分利用でき、しかも絶縁
性能にも優れているため、膜内に様々な配線や電気部品
を配置できるという利点も有している。

【００９５】また、有機薄膜層は１〜５０μm と非常に
薄い膜であるため、熱伝導率の低さも問題になることは
なく、加熱体で発生した熱は高効率及び高速で反応セル
内の試料溶液に伝達され、加熱体への電圧印加を中止す
れば、試料溶液は高効率及び高速で放熱される。また、
温度測定においても反応セル内の試料溶液と温度検出部
との間は１〜３０μm 程度のポリイミド薄膜で隔たって
いるだけであり、試料溶液の温度を正確に測定できる。
即ち、反応セル内の試料溶液の加熱冷却が高速になり、
これにより、ＤＮＡ増幅反応に要する時間が短縮でき
る。また、正確な温度制御が可能となることで増幅率を
向上でき、且つ目的と異なったＤＮＡ断片を増幅すると
いう増幅ミスを抑制することができる。

【００９６】上記実施の形態は、種々の変更が可能であ
る。以下にこれらの変形例について説明する。

【００９７】なお、図５、図６、図７は図１及び図２で
説明したＤＮＡ製造装置の変形例である。

【００９８】図５は、加熱体（１０５）の形状を変形し
たものである。図５に示すような形状にすることによ
り、加熱体で発生した熱が反応セル（１０４）内により
均一に伝えることができる。均一に加熱できることでＤ
ＮＡ増幅反応時の増幅ミスをより抑制できる。

【００９９】図６は温度検出部（１０６）の形状を変形
したものである。図６に示すような形状にすることによ
り、反応セル内の温度をより広範囲で測定できる。図６
に示す実施の形態では温度検出部は１つであるが、２つ
以上の温度検出部を備えておき、反応セルの中心部と周
辺部という様に各部の温度を別々に測定できるようにし
てもよい。この例のように温度検出部を変更することに
より、より正確な温度測定ができるようになる。

【０１００】図７は、反応セル（１０４）の形状を変形
した例である。図７に示すような菱形形状にすることに
より、試料導入用流路（１１７）から反応セル内に導入
される試料溶液の流れがスムースになるために反応セル
の周辺への気泡の付着をより抑制することができる。こ
れにより、反応セル内の温度分布の均一性が向上し、Ｄ
ＮＡ増幅反応の精度が向上する。また、反応セルの加熱
冷却時の気泡の膨張収縮により反応セルに圧力がかか
り、反応セルが破損する恐れもなくなる。

【０１０１】更に、上記実施の形態及び変形例におい
て、第一の基板は、耐熱性を有し、かつ電気絶縁性を有
するものを用いることができる。

【０１０２】第二の実施の形態 図８を参照して本実施の形態を説明する。図８（Ａ）は
本実施の形態のＤＮＡ増幅装置の概略平面図であり、図
８（Ｂ）は図８（Ａ）の反対の面から見た該約平面図で
あり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のａ−ａ断面図である。
本実施の形態は、第一の実施の形態の基板（１０１）を
有機薄膜層（８０１）に変え、加熱体（１０５）と温度
検出部（１０６）とをそれぞれ別の有機薄膜層に設けた
ことを特徴とする。即ち、図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び
図８（Ｃ）に示したように、本実施の形態は、図１及び
図２の基板（１０１）を有機薄膜層（８０１）とし、図
１及び図２において有機薄膜層（１０３）内に形成した
加熱体（１０５）及び温度検出部（１０６）をそれぞれ
別の有機薄膜層内に分離させて形成したことを特徴とし
ている。これにより、基板を使う場合よりも反応セルが
有機薄膜層で形成されている部分が多くなるため、より
反応セル内の試料溶液の放熱特性が向上する。従って、
ＤＮＡ増幅反応の冷却時の速度がより速くなり、ＤＮＡ
増幅反応に要する時間をより短縮できる。また、加熱体
と温度検出部の電気的な短絡が生じないためにより形状
に自由度を持たせることができる。

【０１０３】本例のＤＮＡ増幅装置の作製方法は、上記
工程ｅを、加熱体を形成させる過程（工程ｅ’）と、温
度検出部を形成させる過程（工程ｅ”）に分け、上記製
造方法の工程ａ）からｋ）までのプロセスを工程ｅ’を
含むプロセスと工程ｅ”を含むプロセスでおこない、構
造体（３１３）を２つ作製し、工程ｌにおいて有機薄膜
層が外側となるようにお互いを対向させて接合する。

【０１０４】本実施の形態においては、ＤＮＡ増幅装置
の形状、大きさ、材質等は第一の実施の形態と同様であ
る。

【０１０５】また、本実施の形態は、第一の実施の形態
と同様の変更が可能である。

【０１０６】第三の実施の形態 図９を参照して本発明の第三の実施の形態を説明する。
図９（Ａ）は本実施の形態のＤＮＡ増幅装置の概略平面
図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のａ−ａ断面図であ
る。

【０１０７】本実施の形態は反応セル（１０４）の側壁
部（９０１）、有機薄膜層（１０３）及び基板（１０
１）に無機酸化膜（９０２、９０３、９０４）が形成さ
れていることを特徴とする。

【０１０８】本実施の形態は、第一の実施の形態で説明
したＤＮＡ増幅装置と形状、材質は同様であるが、無機
酸化膜が形成される点が異なる。

【０１０９】無機酸化物としてはシリコン酸化物を使用
することが作製プロセスが容易であり、効果が高いため
に適している。本実施の形態の作製方法は第一の実施の
形態において述べた方法と類似するが、作製プロセスの
途中にシリコン酸化膜を成膜する工程が必要となる。具
体的には、第３図を参照して説明した上記作製方法にお
いて、工程ｋの異方性エッチングの後にシリコン酸化膜
をスパッタ、陽極酸化等によって成膜し、これと接合さ
せる基板にもあらかじめシリコン酸化膜を成膜する。こ
のような方法によって反応セルの側壁部、有機薄膜層及
び基板にシリコン酸化膜を形成させる。

【０１１０】シリコン酸化膜の膜厚は５０〜１０，００
０オングストロームが適している。これ以上薄い膜厚で
はシリコン酸化膜にピンホール等の欠陥が多く生じるよ
うになり、これ以上厚くすると、シリコン酸化膜の熱伝
導率が低いためにＤＮＡ増幅反応時の冷却速度が低下し
てしまう。

【０１１１】また、図４に示したＤＮＡ増幅システムが
そのまま利用することができるため、ＤＮＡ増幅反応も
第一の実施の形態と同様の手順で行うことができる。

【０１１２】ＤＮＡ増幅反応にはＤＮＡ断片、耐熱性酵
素、プライマー、塩基、マグネシウムイオン等の試薬の
他に試料の調製方法によっては蛋白質等も混入する可能
性がある。蛋白質やＤＮＡ断片、耐熱性酵素は特に疎水
結合によって容器の内壁に非特異的に吸着することが知
られている。非特異的吸着が起こると試料成分の減少、
混合比の変化、細管の詰まり等の不具合が生じるため
に、非特異的吸着を抑制することは大変重要である。

【０１１３】非特異的吸着を抑制する方法として容器内
壁の表面を親水化する方法が採られている。本実施の形
態においてもシリコン酸化膜を反応セルの側壁部、有機
薄膜層及び基板に成膜することで、表面を親水化してい
る。加えて、本実施の形態の作製プロセスは、第一の実
施の形態で説明した作製プロセスを改良することで達成
されるために作製コストの上昇を抑えることができる。

【０１１４】非特異的吸着の他の抑制方法としては、種
々の親水性ポリマーで反応セルの側壁部、有機薄膜層及
び基板に膜を形成することも効果がある。本実施の形態
はシリコン酸化膜をスパッタ等の方法により成膜してい
るので、耐久性が高いという利点がある。また、シリコ
ン酸化膜はシランカップリング剤、チタンカップリング
剤等で容易に表面を修飾できるために、親水性ポリマー
を共有結合によって強固に成膜することも可能である。

【０１１５】また、本実施の形態は、第一の実施の形態
と同様の変更が可能である。

【０１１６】第四の実施の形態 図１０から図１３を参照して本発明の実施の形態を説明
する。まず、図１０に示したＤＮＡ増幅装置について説
明する。図１０（Ａ）は本実施の形態のＤＮＡ増幅装置
の概略平面図であり、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）
は、それぞれ図１０（Ａ）のａ−ａ及びｂ−ｂでの断面
図を表す。なお、本実施の形態を示す図（図１０、図１
２及び図１３）には反応セル内の構造を明示するために
基板を省略した。

【０１１７】図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるよう
に、本実施の形態は有機薄膜層（１０３）内において加
熱体（１０５）と温度検出部（１０６）が異なる平面内
に形成されていることが特徴である。

【０１１８】本発明の実施の形態は加熱体と温度検出部
が有機薄膜層内において異なる面内に形成されている多
層構造になっていることに特徴がある。

【０１１９】有機薄膜層内にで加熱体及び温度検出部を
異なる平面内に形成させることにより、加熱体と温度測
定部の形状が自由に設計できる利点がある。ＤＮＡ増幅
反応ではセル内の温度制御を±０．１〜０．５℃の精度
で行う必要があり、また、反応セル内を均一な温度分布
にする必要もある。反応セル内の温度分布が不均一であ
れば、温度が局所的に耐熱性酵素の不活化温度を超えて
しまう場合もあり、不活化温度を超えたところでの耐熱
性酵素の失活が起こるので、ＤＮＡ増幅反応の増幅率が
低下する。また、プライマーとの結合反応時の温度が局
所的に高い場合、その場所ではプライマーとＤＮＡ断片
との結合が生じなくなり、やはりＤＮＡ増幅率の低下に
つながる。逆に、プライマーとの結合反応時の温度が局
所的に低い場合、その場所ではプライマーとＤＮＡ断片
との結合にミスマッチを起こす確率が高くなり、ＤＮＡ
増幅反応の精度が低下する。本発明の実施の形態は加熱
体と温度検出部の形状をそれぞれ独立に自由に設計する
ことができるため、加熱体の形状を適宜選択することに
より反応セルを均一に加熱することが可能となる。ま
た、温度検出部も反応セル内の試料溶液の温度を正確に
測定できる形状に作製することが容易であるため、正確
な温度測定が可能である。また、反応セルに近い側に温
度検出部を形成することで、より正確な温度測定が可能
となる。

【０１２０】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置の作製方法
の一例を図１１に沿って説明する。ここでは、有機薄膜
層にはポリイミド膜を使用した例を示す。なお、図１１
は、本実施例に従ったＤＮＡ増幅装置の製造方法の一例
であり、本発明に従ったＤＮＡ増幅装置の製造方法を限
定するものではない。

【０１２１】ａ）シリコンウェハ（１１０１）を用意す
る。

【０１２２】ｂ）シリコンウェハの両面に窒化シリコン
膜（１１０２、１１０３）を成膜する。

【０１２３】ｃ）シリコンウェハの片面の窒化シリコン
膜（１１０２）を反応セルの形状にエッチングし、シリ
コンウェハの一方の主面（１１０４）を露出させる。

【０１２４】ｄ）窒化シリコン膜（１１０３）上にポリ
イミド膜（１１０５）を形成する。

【０１２５】ｅ）該ポリイミド膜の上に温度検出部（１
０６）となるチタン膜を形成し、所定の形状に加工す
る。

【０１２６】ｆ）温度検出部を覆うようにポリイミド膜
（１１０６）を成膜する。

【０１２７】ｇ）ポリイミド膜（１１０６）を温度検出
部の一部が露出するように加工する。

【０１２８】ｈ）加熱体（１０６）及び温度検出部との
接触部となるチタン膜（１１０８）を形成し、所定の形
状に加工する。

【０１２９】ｉ）加熱体及び温度検出部との接触部を覆
うようにポリイミド膜（１１０９）を成膜する。

【０１３０】ｊ）該ポリイミド膜（１１０９）を加熱体
及び温度検出部との接触部の一部が露出するように加工
する。

【０１３１】ｋ）加熱体と温度検出部との接触部が電気
的に独立して配線されるようにアルミニウム膜（１１１
０、１１１１）を形成し、配線部を形成する。

【０１３２】ｍ）該アルミニウム膜（１１１０、１１１
１）を覆うようにポリイミド膜（１１１２）を製膜し、
アルミニウム膜の一部が露出するようにポリイミド膜を
加工する。更に、露出したアルミ膜部分に、無電解メッ
キ等の方法によりニッケル膜（１１１３、１１１４）を
形成させる。

【０１３３】ｎ）工程ｃ）で露出させたシリコンウェハ
の主面（１１０４）側からシリコンウェハを異方性エッ
チングし、構造体（１１１５）を形成する。

【０１３４】ｏ）該構造体と試料導入部及び試料排出部
を形成させた基板（１１１６）とを接着剤によって接合
する。

【０１３５】上記に示した本実施の形態の作製方法は、
図３を参照して説明した第一の実施の形態のＤＮＡ増幅
装置の作製方法を変形したものである。上述のように、
第一の実施の形態と異なるのは、工程ｅから工程ｊにお
いて、加熱体と温度検出部を別々の工程で形成し、有機
薄膜層内で異なった平面に配置することにある。この他
の点、例えばＤＮＡ増幅装置の形状、材質等は第一の実
施の形態と同様である。また、本実施の形態は図４に示
したＤＮＡ増幅システムをそのまま利用できるため、第
一の実施の形態と同様の手順でＤＮＡ増幅反応を行うこ
とができる。

【０１３６】次に、本実施の形態の変形例を説明する。
以下の変形例では、ＤＮＡ増幅装置のセルの形状、材質
等は上述の通りである。

【０１３７】まず、図１２を参照して本実施の形態の第
一の変形例を説明する。図１２（Ａ）は本変形例に従っ
たＤＮＡ増幅装置の概略平面図であり、図１２（Ｂ）及
び図１２（Ｃ）は、それぞれ図１２（Ａ）のａ−ａ及び
ｂ−ｂ断面図である。本変形例は、反応セル内の温度分
布をより均一にできるように加熱体及び温度検出部の形
状を変化させたものである。

【０１３８】本実施の形態は加熱体（１０５）が反応セ
ル（１０４）の底面全体を覆う形状をしている。このた
め、反応セルへの伝熱にむらがなく、均一な加熱ができ
る。これにより、ＤＮＡ増幅反応時の局所的な温度の不
均一によるＤＮＡ増幅率の低下や、精度の低下を抑制す
ることができる。

【０１３９】次に、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を参
照して、本実施例の第二の変形例を説明する。本変形例
は、図１０で説明したＤＮＡ増幅装置の変形例である。
本変形例においては、加熱体（１０５）の形状は図５の
加熱体（１０５）と同じ形状である。更に、本変形例で
は、温度検出部（１０６）の形状を加熱体（１０５）の
形状と同様の形状としていることを特徴とする。このよ
うに、加熱体と温度検出部の形状を同じにすることによ
って、加熱体と温度検出部を重なり合わせることができ
る。本変形例において、温度検出部の形状を変更し、加
熱体と同じ形状としたことで、反応セル内の試料溶液の
温度がより正確に測定できる。従って、ＤＮＡ増幅率の
低下や精度の低下を抑制することができる。

【０１４０】また、上記変形例においては、加熱体及び
温度検出部の形状は、上記第一の変形例及び第二の変形
例で説明した形状以外であってもよい。加熱体と温度検
出部を別の平面内に形成することができるので、この利
点を生かした温度分布の均一化と温度測定精度の向上が
期待できる形状であればよい。

【０１４１】第五の実施の形態 図１４を参照して本実施の形態を説明する。図１４
（Ａ）は、本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装置の概略
平面図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のａ−ａ断
面図である。

【０１４２】図１４（Ａ）に示されるように、反応セル
の形状、加熱体及び温度検出部、並びに加熱体及び温度
検出部の形状及び材質は、第一の実施の形態と同様であ
る。

【０１４３】図１４（Ｂ）に示されるように、本実施の
形態では、第一の実施の形態の中間層（１０２）に、加
熱体及び温度検出部を埋設した有機薄膜層（１４０１）
を形成したことを特徴としている。該有機薄膜層は、図
１４（Ａ）に示したように、反応セル全体に形成するの
ではなく、開口部（１４０２）を設け、試料溶液が反応
セル全体に行き渡るようにしておく。なお、本実施の形
態を示す図１４には反応セル内の構造を明示するために
基板を図示していない。本実施の形態を実施するにあた
っては、上記第一の実施例と同様に基板を接合させた後
に使用する必要がある。

【０１４４】本発明の実施の形態は加熱体及び温度検出
部を埋設させた有機薄膜層をＤＮＡ増幅装置の中間層内
に設けたことを特徴とする。このような構造にすること
により、加熱体によって発生した熱は反応セル外に漏れ
ることなく全てが反応セル内の試料溶液に伝熱される。
また、温度検出部も反応セル内に設けられることになる
ので、試料溶液の温度を正確に測定することができる。
従って、加熱効率及び温度測定精度に優れた、ＤＮＡ増
幅率の向上及び精度の向上が図れるＤＮＡ増幅装置を提
供することが可能となる。

【０１４５】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置の作製方法
は、図３で説明した上記のＤＮＡ増幅装置の作製方法を
応用すればよい。例えば、図３の工程ａ〜ｋまでを行
い、構造体（中間層上部（１４０３））を形成してお
く。この時、有機薄膜層（１４０１）の加熱体及び温度
検出部が形成されている部分を除いて、有機薄膜層を除
去する。このとき、除去する部分は試料溶液の出入りを
考慮して、２カ所以上にすることが好ましい。また、加
熱体と温度検出部が埋設されている除去されずに残る有
機薄膜層部分が不安定にならないように注意する必要が
ある。このようにして、図１４（Ａ）に示したように、
反応液体が流通しうる開口部（１４０２）を設けること
ができる。有機薄膜層の除去は、ナイフなどできる採る
方法を用いてもよいし、レーザー加工等を用いることも
できる。レーザー加工法を用いれば切断面がきれいにな
るので好ましい。

【０１４６】次に、新たにシリコンウェハ基板を用意
し、図３の工程ａ〜ｃを行い、異方性エッチングにて所
定形状（図１４（Ｂ）の中間層下部（１４０４））に加
工した基板を先に作製した構造体の有機薄膜層側に接着
する。次いで、工程ｌと同様の手順で基板を接着する。

【０１４７】本実施の形態は、上記第二の実施の形態か
ら第四の実施の形態と同様の構造を有するＤＮＡ製造装
置に変形することが可能であり、また第一及び第四の実
施の形態で説明した変形例と同様の変形を施すこともで
きる。これらの変形においても、ＤＮＡ増幅装置の形
状、大きさ等、発熱体、温度検出部等の形状、材質は先
に説明したとおりであり、ＤＮＡ作製方法においても、
上記の作製例と同様に変形すればよい。

【０１４８】第六の実施の形態 図１５を参照して本実施の形態を説明する。図１５
（Ａ）は、本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装置の概略
平面図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のａ−ａ断
面図である。図１５（Ｃ）は図１５（Ｂ）の基板を取り
外した状態の図である。

【０１４９】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置は、基板
（１５０１）に放熱のためのフィン（１５０２）を形成
させたこと、及び中間層に放熱のための溝（図示せず）
を設けたことを特徴とする。

【０１５０】本発明の実施の形態では、第一の実施の形
態の基板（１０１）に放熱のためのフィンを形成する。
フィンは、放熱の効率を上げるために設けるものであ
り、基板の表面積を大きくするように成形することが必
要である。例えば、基板上に２つ以上の溝を形成させ、
フィンを作製すればよい。具体的には、図１５（Ａ）に
示すような形状のフィンを設けた基板（１５０１）を用
いればよい。このような基板を取り付けることによっ
て、ＤＮＡ増幅反応時の冷却効率を高めることができ
る。

【０１５１】また、本実施の態様では、反応セルを設け
る中間層にも放熱のための溝を設ける。

【０１５２】このように、本実施の態様のＤＮＡ増幅装
置では、フィン及び溝を設けたことにより、冷却速度が
速くなり、ＤＮＡ増幅反応に要する時間が短縮される利
点がある。また、さらに冷却効率を上げたい場合には反
応セルの周囲にファンを付けるか冷却水を流すようにす
ることで対応できる。

【０１５３】本実施の形態は作製方法は図３又は図１１
で説明したＤＮＡ増幅装置の作製方法を応用すればよ
い。例えば、図３の工程ａ〜ｋを行い、次いで基板（３
１４）に、例えばシリコンウェハを用いる場合は、異方
性エッチング等で溝を形成させ、フィンを造形し、更に
工程ｌで先に得られた構造体（３１３）とフィンを形成
した基板を接合すればよい。特に、図１５に示したよう
な形状の基板（１５０１）に加工する場合は、等方性ま
たは異方性エッチングが適している。その他の基板を用
いる場合は機械加工等の方法を用いても良い。

【０１５４】中間層に設ける溝は、前記製造方法の中間
層を加工する工程で設ければよい。例えば、図３の工程
ｃ）で反応セルに相当する部分を加工するときに、該加
工方法と同様の手段を用いて溝を設ければよい。

【０１５５】本実施の形態は、上記第二の実施例から第
四の実施例と同様の構造を有するＤＮＡ製造装置に変形
することが可能であり、また第一及び第四の実施の形態
で説明した変形例と同様の変形を施すこともできる。こ
れらの変形においても、ＤＮＡ増幅装置の形状、大きさ
等、発熱体、温度検出部等の形状、材質は先に説明した
とおりであり、ＤＮＡ作製方法においても、上記の作製
例と同様に変形すればよい。

【０１５６】第七の実施の形態 図６を参照して本実施の形態を説明する。図１６（Ａ）
は本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装置の概略平面図で
あり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のａ−ａ断面図であ
る。

【０１５７】この発明の実施の形態では、図１６（Ａ）
及び図１６（Ｂ）に示されるように、試料排出流路（１
１８）に、試料溶液に接するように２つ以上の電極（１
６１１、１６１２）を形成させたことを特徴とする。

【０１５８】電極は僅かの間隔を開けて近接して設け
る。該電極は、外部接続端子部１６１３、１６１４によ
り制御装置等に接続され、印加される。この電極を設け
る以外、本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装置の他の構
成は、上記第一の実施の形態と同様である。

【０１５９】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置では、前記
の近接して設けた電極間に電圧を印加しておく。試料溶
液が導入されない状態では、電極（１６１１、１６１
２）間に隙間があいているため通電せず、両電極間に電
流は流れない。しかし、試料溶液が導入され両電極（１
６１１、１６１２）と接触すると、該電極間に電流が流
れる。この電流を検出することで電極に試料溶液が接触
したことを知ることができ、試料溶液が試料排出管まで
満たされたことを知ることができる。従って、試料溶液
の導入を開始した後、この電流を検出した時点で試料溶
液の導入を止めれば、自動で反応セル内へ試料溶液を導
入することができる。このように、本実施の形態のＤＮ
Ａ増幅装置は、ＰＣＲ反応を容易に自動化できる増幅装
置である。

【０１６０】次に、本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装
置の作製方法を図１７を参照して説明する。ここでは、
有機薄膜層としてポリイミド膜を使用した例を示す。な
お、図１７は、本実施例に従ったＤＮＡ増幅装置の製造
方法の一例であり、本実施例に従ったＤＮＡ増幅装置の
製造方法を限定するものではない。

【０１６１】本発明に従ったＤＮＡ増幅装置は以下の手
順に従って製造することができる。

【０１６２】ａ）シリコンウェハ（１７０１）を用意す
る。

【０１６３】ｂ）シリコンウェハの両面に窒化シリコン
膜（１７０２、１７０３）を成膜する。

【０１６４】ｃ）シリコンウェハの片面の窒化シリコン
膜（１７０２）を反応セルの形状にエッチングし、シリ
コンウェハの主面（１７０４）を露出させる。

【０１６５】ｄ）反対側の面の窒化シリコン膜（１７０
３）上にポリイミド膜（１７０５）を形成する。

【０１６６】ｅ）電極（１６１１、１６１２）の形状に
ポリイミド膜をエッチングにより加工する。

【０１６７】ｆ）電極となるチタン膜（１７０６）を成
膜し、電極の形状に加工する。

【０１６８】ｇ）工程ｄ）で成膜したポリイミド膜の上
に加熱体（１０５）と温度検出部（１０６）に相当する
チタン膜を形成し、所定の形状に加工する。

【０１６９】ｈ）加熱体、温度検出部及び電極を覆うよ
うにポリイミド膜（１７０７）を成膜する。

【０１７０】ｉ）該ポリイミド膜（１７０７）を加熱
体、温度検出部及び電極（１６１１、１６１２）の一部
が露出するように加工する。

【０１７１】ｊ）加熱体、温度検出部及び電極が電気的
に独立して配線されるようにアルミニウム膜（１７０
７、１７０８、１７０９））を形成し、配線部を形成す
る。

【０１７２】ｋ）アルミニウム膜を覆うようにポリイミ
ド膜（１７１０）を形成する。

【０１７３】ｌ）アルミニウム膜の一部が露出するよう
にポリイミド膜を加工する。更に、露出したアルミニウ
ム膜部分に、無電解メッキ等の方法によりニッケル膜
（１７１１、１７１２、１７１３）を形成させる。

【０１７４】ｍ）工程ｃ）で露出させたシリコンウェハ
の主面（１７０４）側からシリコンウェハを異方性エッ
チングする。

【０１７５】ｎ）窒化シリコン膜を除去し、構造体（１
７１４）を形成する。

【０１７６】ｏ）試料導入部及び試料排出部を形成させ
た基板（１７１５）を構造体（１７１４）に接着剤によ
って接合する。

【０１７７】上記作製方法は、図３を参照して説明した
第一の実施の形態のＤＮＡ増幅装置の作製方法を変形し
たものである。従って、ＤＮＡ増幅装置の形状、材質等
は第一の実施の形態と同様である。

【０１７８】本実施の形態では、試料溶液の流通を検出
するための電極（１６１１、１６１２）を試料排出流路
（１１８）内の試料溶液に直接接するように形成させる
ために最初に成膜するポリイミド膜（１７０５）をエッ
チング加工する。次いで、この加工部分に電極となるチ
タン膜を成膜する。ここで、チタン膜を用いるのは、工
程ｇにおいて加熱体及び温度検出部を形成するチタン膜
のエッチング及び加工と同条件で加工が行えるためであ
る。これにより、効率よく加工を行うことができる。し
かしながら、本発明においては、チタン膜のみに限定さ
れるものではなく、電極材料としてはアルミニウム、
銅、ニッケル等の導電性材料を好適に使用できる。この
ような材料を用いる場合でも上記作製プロセスを適宜修
正することにより本実施の形態のＤＮＡ増幅装置を作製
することができる。例えば、スパッタ法を用いて加工を
行うことができる。

【０１７９】上記作製方法では、工程ｎにおいて窒化シ
リコン膜を除去して電極を試料溶液に直接接するように
露出させる。窒化シリコン膜を除去する方法としてはＲ
ＩＥによるドライプロセス又は熱リン酸によるウェット
プロセスがある。本実施の形態ではどちらの方法を用い
てもよい。

【０１８０】工程ｏ）において接着を行うには、上記第
一の実施の形態で説明したように、接着剤の他に低融点
ガラスを用いて熱融着又は陽極接合を使用することも可
能である。接着剤及び低融点ガラスを用いる場合、異方
性エッチングした側には接着剤及び低融点ガラスが電極
上にも成膜されてしまうので、このような成膜が起こら
ないように適切な処置をする必要がある。具体的には、
アルミニウム等の金属マスクを用いて、電極上に接着
剤、低融点ガラスを形成しないようにすることで、電極
が被覆されることを防ぐことができる。

【０１８１】次に、本実施の形態に従ったＤＮＡ増幅装
置を組み込んだＤＮＡ増幅システム、並びにこれを用い
てＤＮＡ増幅反応を行う手順を説明する。

【０１８２】図１８は、本実施の形態に従ったＤＮＡ増
幅システムの一例である。

【０１８３】ＤＮＡ増幅システム１８００は、本実施の
態様のＤＮＡ増幅装置１８０１、ＰＣＲ反応を行う試料
をストックするための導入試料溶液容器１８０８、反応
セルでＰＣＲ増幅反応が行われた試料溶液をストックす
るための排出試料容器１８０９、温度検出装置１８１
１、加熱体検出装置１８１２、制御装置１８１０、試料
導入管１８０２、試料排出管１８１３、ポンプ１８０５
及びバルブ１８０３、１８０４を具備する。また、ＤＮ
Ａ増幅装置は、図１６で示したものである。更に、本実
施の形態のＤＮＡ増幅システムには、試料溶液の流量を
測定するためのセンサー１８０６、１８０７も具備す
る。

【０１８４】本発明のＤＮＡ増幅装置（１８０１）に
は、該ＤＮＡ増幅装置に設けられた試料導入部に、試料
導入管（１８０２）の一端が連結されている。また、こ
の管の他端は導入試料溶液容器（１８０８）に連結され
ており、ＤＮＡ増幅が行われる反応溶液が反応セルに流
通できるようになっている。導入試料溶液容器（１８０
８）は、試料導入管（１８０２）に脱着自在に取り付け
ることができる。この試料導入管（１８０２）の途中に
は流路切り替えバルブ（１８０３）が設けられている。
また、ＤＮＡ増幅装置（１８０１）と流路切り替えバル
ブ（１８０３）の間の導入試料管には流量を測定するた
めの２つのセンサー（１８０６、１８０７）が設けられ
る。該センサーは、光カプラー、一対の電極による電気
的検出法等を使用することができるが、光カプラーを用
いることが好ましい。試料導入管（１８０２）に設けた
該センサーは一定の間隔で固定しておき、試料溶液が試
料導入管を通るときの試料液先端の光透過率を検出す
る。２つのセンサーを試料溶液先端が通過する時間差と
試料導入管の内径から試料溶液の導入速度を割り出すこ
とで、ＤＮＡ増幅装置内の反応セルの容量に合わせた正
確な量の試料を試料導入管内に導入することができる。
即ち、ＤＮＡ増幅装置内の反応セルの容量はあらかじめ
分かっているので、試料溶液の導入速度と導入管の断面
積から反応セルの容量分だけ試料溶液を導入管内に導入
したところで流路切り替えバルブ（１８０３）を切り替
えて開放し、ＤＮＡ増幅装置内に試料溶液を導入する。
ＤＮＡ増幅装置（１８０１）に設けられた試料排出部に
は試料排出管（１８１３）の一端が連結されている。ま
た、この管の他端には排出試料容器（１８０９）が連結
されており、ＰＣＲ反応が行われた反応溶液が排出試料
容器（１８０９）に流通できるようになっている。排出
試料容器（１８０９）は、試料排出管（１８１３）に脱
着自在に取り付けることができる。この試料排出管には
流路切り替えバルブ（１８０４）が設けられている。更
に、試料排出管（１８１３）には試料溶液を導入又は排
出するためのポンプ１８０５が設けられている。上記の
各容器、各管は、試料溶液内の反応試薬が付着沈積しな
いような部材であることが好ましい。具体的には、容器
はガラス、ポリプロピレン、テフロン樹脂等が好まし
く、管はテフロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン
樹脂等が好ましい。

【０１８５】ＤＮＡ増幅装置（１８０１）に埋設された
加熱体に配線を通して連結されている外部接続端子部に
は加熱体検出装置（１８１１）が連結されており、ま
た、ＤＮＡ増幅装置（１８０１）に埋設された温度検出
部に配線を通して連結されている外部接続端子部には温
度検出装置（１８１２）が連結されている。

【０１８６】更に本発明のＤＮＡ増幅システム（１８０
０）には、制御装置（１８１０）、例えばマイクロコン
ピュータ等が設けられており、前記加熱体検出装置（１
８１１）、温度検出装置（１８１２）、流路切り替えバ
ルブ（１８０３、１８０４）、ポンプ（１８０５）、を
この制御装置により個別に制御できるようになってい
る。また、制御装置（１８１０）は、前記の試料溶液の
通過を検出するための電極（１６１１、１６１２）及び
センサー（１８０６、１８０７）からのシグナルを検出
できるようになっている。

【０１８７】次に本発明の上記ＤＮＡ増幅システムを用
いた場合のＤＮＡ増幅反応の手順を順を追って説明す
る。

【０１８８】１）ＤＮＡ増幅反応を行うために必要な材
料と試薬を含む試料溶液を導入試料溶液容器（１８０
８）に入れる。

【０１８９】２）流路切り替えバルブ（１８０３、１８
０４）を切り替え、試料導入管（１８０２）と試料排出
管（１８１３）が反応セルを介して流通するようにし、
ポンプ（１８０５）によって導入試料溶液容器の試料溶
液をＤＮＡ増幅装置（１８０１）に導入する。本発明の
ＤＮＡ増幅装置は薄いため、反応セルに試料溶液を導入
する際、表面張力により気泡等の混入が起こりにくい。

【０１９０】３）センサー（１８０６、１８０７）によ
って、試料導入管を通る試料溶液の移動速度を算出す
る。

【０１９１】４）ＤＮＡ増幅装置の反応セルの容量と同
じ量の試料溶液が流路切り替えバルブ（１８０３）を通
ったところで、流路切り替えバルブ（１８０３）を開放
する。

【０１９２】５）ポンプ（１８０５）で試料溶液をＤＮ
Ａ増幅装置内に導入する。

【０１９３】６）ＤＮＡ増幅装置内の試料排出用流路に
設けた電極（１６１１、１６１２）間にあらかじめ電圧
を印加しておき、試料溶液が電極の位置まで導入された
ことが検出されたらポンプを停止すると共に、流路切り
替えバルブ（１８０４）を開放する。このように切り替
えバルブ（１８０３、１８０４）を開放にすることによ
り、第一の実施の形態で説明したように不均一な加熱に
よる反応容器内の試料溶液の移動を防止することができ
る。

【０１９４】７）加熱体（１０５）に電圧を印加して加
熱体を発熱させる。加熱体への電圧の印加は加熱体検出
装置（１８１２）を通して行う。

【０１９５】８）温度検出部（１０６）の抵抗値を温度
検出装置（１８１１）を通して測定し、制御装置（１８
１０）で温度に変換し、９０〜９３℃になるまで加熱体
への電圧の印加を行う。

【０１９６】９）温度が９０〜９３℃になったところ
で、制御装置により加熱体検出装置を介して電圧の印加
を調整し、１秒〜１分程度温度をこの温度に一定に保持
する。

【０１９７】１０）加熱体への電圧の印加を中止し、反
応セルの温度を測定しながら温度を低下させる。

【０１９８】１１）５０〜５５℃まで温度が低下したと
ころで加熱体への電圧の印加を再開し、１秒〜１分程度
温度をこの温度に一定に保持する。

【０１９９】１２）加熱体への電圧の印加を調整し、温
度を６５〜７０℃に加熱する。

【０２００】１３）１秒〜３分程度温度をこの温度に一
定に保持する。

【０２０１】１４）７〜１３）を２〜１０００回繰り返
す。

【０２０２】１５）温度を室温まで下げ、流路切り替え
バルブ（１８０４）を試料排出管を介して反応セルと排
出試料容器（１８０９）が連通するように切り替える。

【０２０３】１６）ポンプによって反応セル内の試料溶
液を排出試料容器（１８０９）に移す。

【０２０４】上記手順はＰＣＲ法を利用したＤＮＡ増幅
反応の一般的な手順を示している。従って、設定温度、
設定時間及び繰り返し回数は、上記範囲内で増幅したい
ＤＮＡの塩基配列及び塩基数、プライマーの塩基配列及
び塩基数、耐熱性酵素の活性範囲によって適宜選択する
必要がある。

【０２０５】本実施の形態では、上述のように、ＤＮＡ
増幅装置内の試料排出用流路に試料溶液に直接接するよ
うに２つの電極を形成したことを特徴としており、更に
ＤＮＡ増幅システムでは２つのセンサーを試料導入管に
設けている。

【０２０６】電極間は僅かの間隔を開けて近接している
ので、あらかじめ電極間に電圧を印加しておいても試料
溶液が電極と接触しない限りは電極間は通電せず、電流
は流れない。しかし、試料溶液が電極と接触すると、電
極間に電流が流れる。この電流を検出することで電極に
試料溶液が接触したことを検出することができ、試料溶
液が試料排出管に達したことを検知することができる。
また、試料導入管に設けたセンサーは一定の間隔で固定
しておく。このセンサーにより、試料溶液が試料導入管
を通るときの試料液の光透過率の変化を検出する。導入
された試料溶液の先端が２つのセンサーを通過するとき
の時間差と試料導入管の内径から試料溶液の導入速度を
割り出すことができる。この導入速度を基にして、ＤＮ
Ａ増幅装置内の反応セルへ導入される試料溶液の正確な
容量を算出することができる。即ち、ＤＮＡ増幅装置内
の反応セルの容量はあらかじめ分かっているので、試料
溶液の導入速度と導入管の断面積から反応セルの容量分
だけ試料溶液を導入管内に導入したところで流路切り替
えバルブ（１８０３）を切り替えて開放し、ＤＮＡ増幅
装置内に試料溶液を導入する。反応セルの容量と同容量
の試料溶液を反応セル内に導入して反応セルが試料溶液
で満たされ他後に、試料排出用流路に試料溶液が流出す
る。この時、試料溶液が電極に接触し、試料溶液が試料
流出路に達したことが検出される。この時に、ポンプの
吸引を止めれば、試料溶液が反応セル内に留まり、試料
溶液の導入が完了する。これらのセンサーからの透過率
の変化、電流の検出、ポンプでの吸引の開始と停止等
は、全て制御装置により行うことができるので、反応セ
ル内への試料溶液の導入を自動化することができる。

【０２０７】本発明は、上記特許請求の範囲に記載した
発明以外の発明も包含する。以下にこれらの発明につい
て記載する。以下では、上記特許請求の範囲の請求項１
から３の発明との関連を明確にするため、上記請求項に
記載の発明と供にその他の発明を記載する。なお、請求
項１から３はそれぞれ下記の（１）から（３）に相当す
る。

【０２０８】（１）二枚の基板と、該二枚の基板の間に
挟まれた中間層と、前記中間層に設けられた反応セル
と、前記基板の一方に埋設された加熱体と、前記基板の
一方に埋設された温度検出部と、試料導入部及び試料導
入流路と、試料排出部及び試料排出流路とを具備したこ
とを特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２０９】（２）上記（１）に記載のＤＮＡ増幅装置
であって、前記加熱体及び温度検出部が埋設された基板
が有機薄膜層より成ることを特徴とするＤＮＡ増幅装
置。

【０２１０】（３）上記（２）に記載のＤＮＡ増幅装置
において、前記有機薄膜層が非水溶性であり、且つ１０
０℃までの耐熱性と電気絶縁性を有することを特徴とす
るＤＮＡ装置。

【０２１１】（４）上記（２）に記載のＤＮＡ増幅装置
において、前記有機薄膜層がポリイミド薄膜より成るこ
とを特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２１２】（５） 上記（１）記載のＤＮＡ増幅装置
において、前記加熱体及び温度検出部が埋設されていな
い方の前記基板がガラスまたはシリコン単結晶基板から
なることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２１３】（６） 上記（５）記載のＤＮＡ増幅装置
において、前記基板が非水溶性であり、且つ１００℃ま
での耐熱性を有することを特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２１４】上記（１）から（６）の発明に対する実施
の形態は、第一の実施の形態（図１から図７）が対応す
る。これらの発明については、第一の実施の形態で説明
した変形例に相当する変更が可能である。

【０２１５】（作用・効果）本発明のＤＮＡ増幅装置で
は、加熱体と温度検出部を埋設した基板（第一の基板）
に有機薄膜層を使用することが好ましい。以下では、最
も好適な例である、第一の基板に有機薄膜層を使用した
例に従って説明するが、第一の基板は、耐熱性であり、
かつ電気絶縁性である基板でれば何れの材料を用いても
よい。

【０２１６】本発明のＤＮＡ増幅装置は、有機薄膜層
（１０３）と、該有機薄膜層（１０３）上に設けられ中
間層（１０２）と、該中間層（１０２）上に設けられた
基板（１０１）とを具備し、前記中間層（１０２）にＰ
ＣＲ反応を行う反応セル（１０４）を設け、前記有機薄
膜層（１０３）内に加熱体（１０５）及び温度検出部
（１０６）が埋設されていることを特徴とする。また、
該ＤＮＡ増幅装置の反応セル側壁部、即ち、中間層には
反応セルに連通して試料溶液を導入する試料導入用流路
（１１７）と試料溶液を排出する試料排出用流路（１１
８）が形成されている。また、前記基板には、試料導入
部（１１２）及び試料排出部（１１１）が形成されてい
る。更に、有機薄膜層内には、加熱体（１０５）に連結
されている配線部（１１５、１１６）及び外部接続端子
部（１０７、１０８）が設けられている。また、有機薄
膜層内には、温度検出部（１０６）と連結されている配
線部（１１３、１１４）及び外部接続端子部（１０９、
１１０）が形成されている。

【０２１７】本実施の形態のＤＮＡ増幅装置は、ＤＮＡ
増幅システム（図４）に組み込まれる。

【０２１８】ＤＮＡ増幅システムは以下のように操作さ
れる。導入試料溶液容器（４０１）に入れた試料溶液を
ポンプ（４０６）を用いて試料導入管（４０２）と流路
切り替えバルブ（４０３）を通してＤＮＡ増幅装置（４
０４）に導入する。ＤＮＡ増幅装置内に導入された試料
溶液は加熱体検出装置（４０９）と温度検出装置（４１
０）及びこれを制御する制御装置（４１１）によってＰ
ＣＲ反応にかけられる。ＰＣＲ反応が完了した試料溶液
は流路切り替えバルブ（４０５）とポンプ（４０６）を
経由して試料排出管（４０７）を通して排出試料容器
（４０８）に排出される。

【０２１９】より詳細には、試料導入用流路（１１７）
を通して送られてきた試料溶液が反応セル（１０４）に
満たされ、温度検出部（１０６）で試料溶液の温度を測
定しながら加熱体（１０５）によって試料溶液を所定の
温度まで加熱する。加熱体に印加する電圧を制御するこ
とで試料溶液を所定の温度に一定時間保持した後、冷却
する。冷却するには加熱体への電圧の印加を停止し、試
料溶液を自然放熱すればよい。冷却温度をモニターし、
所定の温度まで冷却されたときに加熱体に再び電圧を印
加し、所定温度で一定時間温度を保持した後、再び加熱
を始める。以上のような操作を繰り返すことで反応セル
内の試料溶液にＰＣＲ反応に必要な熱サイクルを加える
ことができる。ＰＣＲ反応が完了した後、試料溶液は試
料排出用流路を通って排出される。以上のＰＣＲ反応に
必要な熱サイクルの制御に必要な加熱体と温度検出部の
外部との接続は、該加熱体と温度検出部が別々の配線
（１１３、１１４、１１５、１１６）により接続された
外部接続端子部（１０７、１０８、１０９、１１０）に
より行われる。即ち、外部接続端子部から図４に示した
加熱体検出装置（４０９）及び温度検出装置（４１０）
に接続される。加熱体検出装置と温度検出装置は更に制
御装置（４１１）に接続され、試料溶液の温度制御を行
う。図４では、加熱体検出装置、温度検出装置及び制御
装置は独立した形態で示してあるが、これらは、その機
能が備わっていれば一体化されていても良く、更に半導
体プロセスによって反応セルを形成している中間層（１
０２）上に組み込まれていても良い。

【０２２０】ＤＮＡ増幅装置の試料導入部及び試料排出
部は、図示していないジョイント部材によって図４の試
料導入管及び試料排出管に接続されている。

【０２２１】本発明のＤＮＡ増幅装置及びＤＮＡ増幅シ
ステムは有機薄膜層（２０２）内に加熱体及び温度検出
部が形成されているために加熱体及び温度検出部が反応
セル内の試料溶液に近接して配置することが可能になっ
ている。これにより、加熱体によって発生した熱はほと
んど遅延無く試料溶液に伝熱される。従って、試料溶液
を効率よく加熱することができ、昇温速度を大幅に上げ
ることができるようになる。ＰＣＲ反応においては、昇
温及び降温時の温度変化は反応に関与する過程ではない
ためにＰＣＲ反応を迅速に行うためには昇温及び降温の
速度は速い方が有利となる。本発明のＤＮＡ増幅装置に
おいては、有機薄膜層が十分に薄いため有機薄膜の熱容
量が非常に小さく、放熱も高い効率で行うことができ
る。また、温度検出部も試料溶液に近接して配置されて
いるので、試料容器内の試料の温度を正確に測定するこ
とができる。このため、ＰＣＲ反応のプロトコルで決め
られている各反応温度を正確に再現する事が可能にな
り、耐熱性酵素の失活とプライマーの結合精度を向上さ
せることができる。この事はＤＮＡ増幅反応の高精度化
と高増幅率の実現につながる。

【０２２２】このように本発明によれば、正確な温度測
定と迅速な昇温過程、高効率な放熱による迅速な降温過
程が同時に実現できるため、非常に高速なＰＣＲ反応を
高精度及び高増幅率で実現できる。

【０２２３】（７） 第一の有機薄膜層と、該第一の有
機薄膜層上に設けられた中間層と、該中間層の前記第一
の有機薄膜層と反対の面上に設けられた第二の有機薄膜
層と、前記中間層に設けられた反応セルと、前記第一又
は第二の有機薄膜層の何れかにに埋設された加熱体と、
該加熱体が設けれた有機薄膜層とは別の有機薄膜層に埋
設された温度検出部と、試料導入部及び試料導入流路
と、試料排出部及び試料排出流路とを具備したことを特
徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２２４】本発明の実施の形態は、第二の実施の形態
（図８）が対応する。

【０２２５】本実施の形態は、第一の実施の形態の基板
（第二の基板）（１０１）を有機薄膜層に変え、加熱体
と温度検出部とをそれぞれ別の有機薄膜層に設けたこと
を特徴とする。即ち、図８（Ａ）、図８（Ｂ）及び図８
（Ｃ）に示したように、本実施の形態は、図１及び図２
の基板（１０１）を有機薄膜層（８０９）とし、図１及
び図２において有機薄膜層（１０３）内に形成した加熱
体（１０５）及び温度検出部（１０６）をそれぞれ別の
有機薄膜層内に分離させて形成したことを特徴としてい
る。これにより、基板（１０１）を使う場合よりも反応
セルが有機薄膜層で形成されている部分が多くなるた
め、より反応セル内の試料溶液の放熱性が向上する。従
って、ＤＮＡ増幅反応の冷却時の速度がより速くなり、
ＤＮＡ増幅反応に要する時間をより短縮できる。また、
加熱体と温度検出部の電気的な短絡が生じないためによ
り形状に自由度を持たせることができる。

【０２２６】本例のＤＮＡ増幅装置の作製方法は、上記
工程ｅを、加熱体を形成させる過程（工程ｅ’）と、温
度検出部を形成させる過程（工程ｅ”）に分け、上記製
造方法の工程ａ）からｋ）までのプロセスを工程ｅ’を
含むプロセスと工程ｅ”を含むプロセスでおこない、構
造体を２つ作製し、工程ｌにおいてお互いを対向させて
接合する。

【０２２７】（８） 上記（１）記載のＤＮＡ増幅装置
において、中間層に設けられた反応セルの短面、並びに
反応セルの主面を形成する加熱体及び温度検出基を埋設
した基板及びこれらが埋設されていない基板に無機酸化
薄膜が形成されていることを特徴とするＤＮＡ増幅装
置。

【０２２８】（９） 上記（８）記載のＤＮＡ増幅装置
において、無機酸化膜がシリコン酸化膜からなることを
特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２２９】（作用・効果）これらの発明に関する実施
の形態は、第三の実施の形態（図９）が対応する。この
実施の形態は、上記（１）で説明した実施の形態を改良
したものである。無機酸化薄膜には、石英、無アルカリ
ガラス、パイレックス、青板ガラス等のシリコン酸化物
や、酸化チタンなどが含まれる。

【０２３０】本発明におけるＤＮＡ増幅装置は、上記
（１）において説明したＤＮＡ増幅装置と同様の作用を
有している。しかし、反応セルの短面（８０１）、加熱
体及び温度検出部を埋設した基板（第一の基板）（１０
３）及びこれらが埋設されてない基板（第二の基板）
（１０１）の反応セル側に無機酸化薄膜が形成されてい
るために、反応セルの内壁は親水性となっている。この
ために内壁の極表面には水分子の層が形成され、試料溶
液中のＤＮＡ、耐熱性酵素、蛋白質などが吸着しにくく
なる。従って、ＰＣＲ反応において試料溶液中の成分の
吸着による損失が無く、高効率で反応を行うことができ
る。

【０２３１】反応セルの内壁表面に水分子の層を形成す
る方法としては、上記の方法の他に水溶性高分子や親水
基を置換基として有するカップリング剤を用いる方法が
ある。この方法でも同様の効果が得られるので、これら
の材料を内壁の表面に形成させても良い。

【０２３２】なお、第一の基板内に形成される加熱体
（１０５）及び温度検出部（１０６）及び反応セルの形
状及び設置位置は上記（１）で説明した実施の形態と同
様である。

【０２３３】（１０） 上記（１）記載のＤＮＡ増幅装
置において、加熱体と温度検出部が前記これらが設けら
れている基板内で異なった平面に形成されていることを
特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２３４】この発明に関する実施の形態は第四の実施
の形態（図１０から図１３）が対応する。なお、本実施
の形態を示す図には反応セル内の構造を明示するため、
加熱体と温度検出部が前記これらが設けられていない基
板（第二の基板）を図示していない。本実施の形態を実
施するにあたっては上記（１）で説明した第一の実施の
形態と同様に第二の基板を接合させた後に使用する必要
がある。

【０２３５】（作用・効果）本発明におけるＤＮＡ増幅
装置は上記（１）で説明したＤＮＡ増幅装置と同様の作
用を有している。しかし、加熱体と温度検出部が設けら
れている基板（第一の基板）内の加熱体及び温度検出部
が異なった面に設置されているため、図１０から図１３
に示すように、加熱体及び温度検出部の形状の重なりを
気にすることなく自由に設計できる利点を有している。
更に図１２のように加熱体を面状にした場合であって
も、温度検出部はヒーターの上部に形成できるため、反
応セル全体を加熱しながら温度制御を行うこともでき
る。また、図１３のように温度検出部の形状を加熱体の
形状と同様にすることによって、反応セル内の温度をよ
り正確に測定できるようになる。本発明においては、加
熱体及び温度検出部の形状は図１０から図１３に示した
形状以外の形状であってもよい。

【０２３６】（１０） 第一基板と、該第一基板上に設
けられた第二基板と、該第二基板内において該第二基板
の主面に平行な面に設けられた有機薄膜層と、前記第二
基板に設けられた反応セルと、前記有機薄膜層内に埋設
された加熱体と、前記有機薄膜層内に埋設された温度検
出部と、試料導入部及び試料導入流路と、試料排出部及
び試料排出流路とを具備したことを特徴とするＤＮＡ増
幅装置。

【０２３７】この発明に対する実施の形態は第五の実施
の形態（図１４）が対応する。この実施の形態において
第一基板は、上記第一の実施の形態で説明した基板に相
当し、第二基板は中間層に相当する。なお、本実施の形
態を示す図１４には反応セル内の構造を明示するために
第一基板を図示していない。本実施の形態を実施するに
あたっては、上記第一の実施例と同様に第一基板を接合
させた後に使用する必要がある。

【０２３８】（作用・効果）本発明におけるＤＮＡ増幅
装置は、上記（１）で説明したＤＮＡ増幅装置と同様の
作用を有している。しかし、本発明のＤＮＡ増幅装置は
反応セル（１０４）が形成されている第二基板（１０
２）内に有機薄膜層（１４０１）を含んでいる。この、
ＤＮＡ増幅装置は、上記第一の実施の形態の構造体の有
機薄膜層側に、異方性エッチングで反応セル（１４０
３）を設けた基板を取り付けることにより製作すること
ができる。また、上下の反応セルで試料溶液が分離しな
いように有機薄膜層には一部に開口部が設けられてお
り、反応セルの上下で試料溶液が分離しないようになっ
ている。

【０２３９】このように反応セル内に有機薄膜層を設け
ることにより、有機薄膜層内に設けている加熱体から発
生する熱量のほぼ全てが反応セル内の試料溶液に伝わる
ため非常に高効率で加熱ができる。また、同じく有機薄
膜層内に設けている温度検出部も試料溶液中の温度をよ
り正確に測定できるようになる。

【０２４０】本実施の形態の有機薄膜層の形状は、有機
薄膜層の上下で試料溶液が分離されなければ他の形状で
あってもよく、有機薄膜層内の加熱体及び温度検出部は
上記（１）から（４）で説明した実施の形態のような形
状でも、また別の形状でもよい。

【０２４１】（１１） 上記（１）記載のＤＮＡ増幅装
置において、前記加熱体及び温度検出部が埋設されてい
ない基板上及び／又は中間層に２つ以上の溝を形成させ
たことを特徴とするＤＮＡ増幅装置。

【０２４２】この発明に対する実施の形態は第六の実施
の形態（図１５）が対応する。なお、本実施の形態を示
す図１５（Ｃ）には反応セル内の構造を明示するために
加熱体及び温度検出部が埋設されていない基板（第二の
基板）を図示していない。本実施の形態を実施するにあ
たっては、上記第一の実施例と同様に第二の基板を接合
させた後に使用する必要がある。

【０２４３】（作用・効果）本発明のＤＮＡ増幅装置
は、上記（１）で説明したＤＮＡ増幅反応装置と同様の
作用を有している。しかし、反応セルの周辺に溝を形成
させている（図示せず）ことから反応セル内の試料溶液
の冷却時の降温速度を早めることができる。更に図１５
（Ｂ）に示すように第二の基板にも溝を形成することで
冷却速度は更に上昇する。溝の形状は図１５に示した形
状に限られるものではない。図示していないが、外部か
ら冷却用に空気の流れを生じさせる事や、冷却水を反応
セルの周囲に循環させることにより冷却効率を高めるこ
とができる。

【０２４４】加熱速度だけでなく、冷却速度をも上昇さ
せることでＰＣＲ反応をより速く行うことが可能にな
る。

【０２４５】（１２） 上記（１）記載のＤＮＡ増幅装
置において、試料排出用流路部に試料溶液に接するよう
に２つ以上の電極を形成したことを特徴とするＤＮＡ増
幅装置。

【０２４６】この発明に対する実施の形態は、第七の実
施の形態（図１６）に対応する。なお、本実施の形態を
示す図１６には反応セル内の構造を明示するために加熱
体及び温度検出部を埋設していない基板（第二の基板）
を図示していない。本実施の形態を実施するにあたって
は、上記第一の実施例と同様に第二の基板を接合させた
後に使用する必要がある。

【０２４７】（作用・効果）本発明のＤＮＡ増幅装置
は、試料排出用流路に２つの電極を試料溶液に直接接す
るように設けてある。この電極には配線（１６１３、１
６１４）が接続しており、２つの電極間に電圧が印加さ
れる。電極間の電流値をモニターすることで、試料排出
用流路内に入る試料溶液を検出する。即ち、反応セル内
に試料溶液を導入する際、試料導入用流路を通って反応
セル内に入ってきた試料溶液は、試料排出用流路まで充
填されたときにこの電極に接触し、電極間に電流が流れ
るようになる。これを検出することで試料溶液が反応セ
ル内に充填されたことを検出できる。

【０２４８】次に、図１８に本発明のＤＮＡ増幅装置
（１８０１）を組み込んだＤＮＡ増幅システムを示す。
図１８に示すＤＮＡ増幅装置は、第一の実施の形態で説
明したＤＮＡ増幅システムを改良したものである。ま
た、本発明のＤＮＡ増幅装置（１８０１）に設けられた
電極からの配線は、制御装置（１８１０）に接続されて
おり、試料導入管（１８０２）の途中に決まった間隔を
おいて設けてあるセンサー（１８０６、１８０７）も制
御装置に接続されている。その他の構成は図４と同様で
ある。

【０２４９】本ＤＮＡ増幅システムは以下のように操作
される。導入試料溶液容器（１８０８）に入れた試料溶
液を、ポンプ（１８０５）を用いて試料導入管（１８０
２）と流路切り替えバルブ（１８０６）及びセンサー
（１８０６、１８０７）を通してＤＮＡ増幅装置（１８
０１）に導入する。この時、試料導入管内を通る試料溶
液の先端部をセンサーで検出する。一定間隔で設けられ
た２つのセンサーの間を通る試料溶液の通過時間から試
料溶液の導入速度を算出する。ＤＮＡ増幅装置内の反応
セルの容量はあらかじめ分かっているので、試料溶液の
導入速度と導入管の断面積から反応セルの容量分だけ試
料溶液を導入管内に導入したところで流路切り替えバル
ブ（１８０３）を切り替えて開放し、ＤＮＡ増幅装置内
に試料溶液を導入する。次いで、試料排出用流路に設け
た２つの電極によって試料溶液が試料排出用流路内に導
かれたことを検出し、ポンプを停止させる。これによ
り、試料溶液は反応セル内に充填される。次いで、反応
セル内に充填された試料溶液は加熱体検出装置（１８１
２）と温度検出装置（１８１１）及びこれを制御する装
置（１８１０）によってＰＣＲ反応を行う。ＰＣＲ反応
を完了した試料溶液は、流路切り替えバルブ（１８０
４）とポンプ（１８０５）を経由して試料排出管（１８
１３）を介して排出試料容器（１８０９）に排出され
る。このように本ＤＮＡ増幅システムを用いることで、
試料溶液のＤＮＡ増幅装置内への導入、ＤＮＡ増幅反
応、試料排出を全自動で行うことができる。

【０２５０】

【発明の効果】本発明に従った上記ＤＮＡ増幅装置は、
加熱体及び温度検出部を有機薄膜層内に形成させ、この
有機薄膜層が反応セルに隣接して形成されているため正
確な温度測定と迅速な昇温、降温が行え、これによって
高速であり、高精度、高増幅率のＰＣＲ反応を行うこと
ができる。

【０２５１】また、本発明のＤＮＡ増幅装置は薄膜であ
るが、一連の容易に操作することができる本発明の製造
方法を用いて、精密且つ簡便に作製することができる。

【０２５２】更に、本発明に従った上記ＤＮＡ増幅装置
を用いれば、正確な温度測定と迅速な昇温、降温が行
え、これによって高速であり、高精度、高増幅率のＰＣ
Ｒ反応を行うことができるＤＮＡ増幅システムを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。図１（Ａ）は概略平面図であり、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ断面図の概略である。

【図２】図２は、図１のＤＮＡ増幅装置の基板を取り外
した場合の図面である。

【図３】図３は、図１に示したＤＮＡ増幅装置の製造工
程を表した概略図である。

【図４】図４は、本発明のＤＮＡ増幅装置を組み込んだ
ＤＮＡ増幅システムを表す概略図である。

【図５】図５は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。

【図６】図６は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。

【図７】図７は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。

【図８】図８は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。図８（Ａ）は概略平面図であり、図８
（Ｂ）は図８（Ａ）の反対の側から見たＤＮＡ増幅装置
の概略平面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のａ−ａ
断面図の概略である。

【図９】図９は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様を表
す概略図である。図９（Ａ）は概略平面図であり、図９
（Ｂ）は図９（Ａ）のａ−ａ断面図の概略である。

【図１０】図１０は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１０（Ａ）は概略平面図であ
り、図１０（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ断面図の概略で
あり、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）のｂ−ｂ断面図の概
略である。

【図１１】図１１は、図１０に示したＤＮＡ増幅装置の
製造工程を表した概略図である。

【図１２】図１２は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１２（Ａ）は概略平面図であ
り、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のａ−ａ断面図の概略
であり、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のｂ−ｂ断面図の
概略である。

【図１３】図１３は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１３（Ａ）は概略平面図であ
り、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のａ−ａ断面図の概略
である。

【図１４】図１４は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１４（Ａ）は概略平面図であ
り、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のａ−ａ断面図の概略
である。

【図１５】図１５は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１５（Ａ）は概略平面図であ
り、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のａ−ａ断面図の概略
であり、図１５（Ｃ）は図１５（Ｂ）の基板を取り外し
た場合の概略図である。

【図１６】図１６は、本発明のＤＮＡ増幅装置の一態様
を表す概略図である。図１６（Ａ）は概略平面図であ
り、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のａ−ａ断面図の概略
である。

【図１７】図１７は、図１６に示したＤＮＡ増幅装置の
製造工程を表した概略図である。

【図１８】図１８は、図１６に示した本発明のＤＮＡ増
幅装置を組み込んだＤＮＡ増幅システムを表す概略図で
ある。

【符号の説明】

１０１、３１４、１１１６、１５０１、１７１５…基
板、 １０２…中間層、 １０３、８０１、１４０１…有機薄膜層、 １０４…反応セル、 １０５…加熱体、 １０６…温度検出部、 １０７、１０８、１０９、１１０、１６１３、１６１４
…外部接続端子部、 １１１…試料排出部、 １１２…試料導入部、 １１３、１１４、１１５、１１６…配線部、 １１７…試料導入用流路、 １１８…試料排出用流路、 ３０１、１１０１、１７０１…シリコンウェハ、 ３０２、３０３、１１０２、１１０３、１７０２、１７
０３…窒化シリコン膜、 ３０４、１１０４、１７０４…シリコンウェハの主面、 ３０５、３０６、３０７、３１０、１１０５、１１０
６、１１０７、１１０９、１１１２、１７０５、１７０
７、１７１０…ポリイミド膜、 ３０８、３０９、１１１０、１１１１、１７０７、１７
０８、１７０９…アルミニウム膜、 ３１１、３１２、１１１３、１１１４、１７１１、１７
１２、１７１３…ニッケル又は銅薄膜、 ３１３、１１１５、１７１４…構造体、 ４００、１８５０…ＤＮＡ増幅システム、 ４０１、１８０８…導入試料溶液容器、 ４０２、１８０２…試料導入管、 ４０３、４０５、１８０３、１８０４…バルブ、 ４０４、１８０１…ＤＮＡ増幅装置、 ４０６、１８０５…ポンプ、 ４０７、１８１３…試料排出管、 ４０８、１８０９…排出試料容器、 ４０９、１８１２…加熱体検出装置、 ４１０、１８１１…温度検出装置、 ４１１、１８１０…制御装置、 ９０１…反応セル側壁部、 ９０２、９０３、９０４…無機酸化膜、 １１０８、１７０６…チタン膜、 １４０２…開口部 １４０３…中間層上部、 １４０４…中間層下部、 １５０２…フィン、 １６１１、１６１２…電極、 １８０６、１８０７…センサー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二枚の基板と、該二枚の基板の間に挟ま
   れた中間層と、前記中間層に設けられた反応セルと、前
   記基板の一方に埋設された加熱体と、前記基板の一方に
   埋設された温度検出部と、試料導入部及び試料導入流路
   と、試料排出部及び試料排出流路とを具備したことを特
   徴とするＤＮＡ増幅装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＤＮＡ増幅装置であっ
   て、前記加熱体及び温度検出部が埋設された基板が有機
   薄膜層より成ることを特徴とするＤＮＡ増幅装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のＤＮＡ増幅装置におい
   て、前記有機薄膜層が非水溶性であり、且つ１００℃ま
   での耐熱性と電気絶縁性を有することを特徴とするＤＮ
   Ａ装置。