WO2013157667A1 - Ｄｎａ解析マイクロ流路チップ - Google Patents

Ｄｎａ解析マイクロ流路チップ Download PDF

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WO2013157667A1
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牧 平岡
ベンジャミン ジョーンズ
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    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the present disclosure relates to a microchannel chip formed on a laminated substrate of silicon and plastic. More specifically, the present disclosure relates to a microchannel chip in which functions for extracting, amplifying, or detecting a sequence of a desired DNA from a specimen containing a gene are quickly and easily integrated.
  • ⁇ TAS micro total analysis systems
  • Lab-on-Chip are provided with microchannels and ports composed of micrometer-order microstructures in the substrate, and various kinds of materials such as mixing, extraction, purification, chemical reaction and / or analysis within the structure. Operations can be performed, and some have been put into practical use. Since various operations are carried out in a fine structure, (1) the amount of sample and reagent used is remarkably small, (2) the analysis time is short, and (3) high sensitivity, compared to the same type of apparatus of the same size as usual. (4) It can be carried on site and analyzed on the spot, and (5) it can be disposable.
  • a structure produced for such a purpose and having a fine structure such as a microchannel and a port in a substrate is generically called a microchannel chip or a microfluidic device.
  • Plastic or silicon is used as the substrate material for the microchannel chip.
  • Plastic substrates are characterized by relatively low material costs, easy to cut, and relatively high affinity with biological and biomaterials, making it easy to hold reagents, while processing submicrometer-order microstructures. Is difficult, and the thermal conductivity of the material is not excellent, so a fine filter structure for separating impurities such as blood cells, and a thermal reactor that requires high-speed heating and cooling such as PCR (polymerase chain reaction) It was a problem that it was not suitable for the formation of.
  • the silicon substrate can easily form a fine structure by semiconductor lithography technology, and its thermal conductivity is 2 to 3 orders of magnitude higher than that of plastic, so it is suitable for forming a fine filter structure and PCR thermal reactor, but the material unit price is plastic.
  • the problem is that it is expensive and the affinity between the surface of the silicon and the living body / biomaterial is not necessarily high, so that non-specific adsorption of proteins and DNA occurs and it is not suitable for storage of reagents.
  • plastic and silicon have respective conflicting advantages and disadvantages, and the configuration using only the respective substrates cannot sufficiently satisfy the conditions required for the microchannel chip for DNA analysis.
  • Non-Patent Document 1 discloses a structure in which plastic and silicon are laminated and a microchannel chip and a liquid feeding part are separately arranged.
  • the thermal reactor is made of a plastic material, and since the reactor is isolated from the silicon which is the heating surface with the glass substrate interposed therebetween, it is very difficult to make thermal contact and heat transfer is poor. Therefore, it cannot respond to high-speed heating / cooling.
  • the specimen and reagent are supplied from the outside of the chip, they cannot be used easily. Therefore, it has been a problem that it is not suitable for quick and simple processing.
  • Non-Patent Document 2 discloses a structure in which a thermal reactor is formed in a silicon chip, and a specimen and a reagent are supplied from the inside of the chip. Therefore, it is possible to cope with high-speed temperature rising and cooling and simple processing.
  • the sensor is limited to the DNA microarray chip, which is formed on the same silicon substrate as the thermal reactor (PCR). That is, the manufacturing process of the thermal reactor and the sensor needs to be performed subsequently, and the design change according to the purpose of use cannot be performed flexibly.
  • only one thermal reactor is installed, and the specimen can be used only for purified genome and cannot be processed from blood.
  • PCR for extracting genomes to be analyzed from blood
  • PCR for selectively amplifying DNA depending on the presence or absence of SNPs in the analysis target
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems.
  • a DNA analysis microchannel chip it is possible to quickly and easily perform DNA extraction, amplification, or sequence detection thereof, and at the same time,
  • the purpose is to provide high versatility.
  • a DNA analysis microchannel chip is a DNA analysis microchannel chip used for analyzing DNA contained in a specimen by a PCR method, A first layer (101) made of silicon and a second layer (102) made of plastic Where: The second layer (102) is laminated on the first layer (101) such that the second layer (102) is variably selected according to the type of specimen and the object to be analyzed, The first layer (101) At least four openings (291, 292, 293, 294) Two or more PCR reactors (203, 204, 403, 404), and a microchannel communicating with the opening and between each PCR reactor, The second layer (102) Reagents (1, 2) used for the PCR method, Pump (312), Sensor (315) Comprising When viewed from the normal direction of the first layer (101), the reagents (1, 2) overlap at least one opening of the plurality of openings, When viewed from the normal direction of the first layer (101), the pump (312) overlaps at least two openings of the plurality of openings, The pump
  • a PCR capable of high-speed heating / cooling can be incorporated, and a sample / reagent can be operated and stored inside the chip, so that DNA analysis can be performed quickly and easily.
  • this structure allows PCR amplification and filtering not only for the genome but also for blood. Therefore, without changing the configuration of chip A, only by changing the configuration of the reagent, liquid feeding mechanism and sensor of chip B, (1) DNA extraction / amplification from genome, (2) DNA extraction / blood extraction Amplification, (3) extraction / amplification of allele-specific DNA from genome or blood, (4) detection of SNP from genome or blood, etc. can be used for multiple applications (at least four types). That is, high versatility can be added to the chip.
  • DNA extraction, amplification, or detection of the sequence thereof can be performed quickly and easily, and at the same time, the chip can be used for various purposes. Rise.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing components of a DNA analysis microchannel chip of the present disclosure, including a sensor.
  • the DNA analysis microchannel chip is a DNA analysis microchannel chip used for analyzing DNA contained in a specimen by a PCR method, A first layer (101) made of silicon and a second layer (102) made of plastic Where: The second layer (102) is laminated on the first layer (101) such that the second layer (102) is variably selected according to the type of specimen and the object to be analyzed,
  • the first layer (101) At least four openings (291, 292, 293, 294), Two or more PCR reactors (203, 204, 403, 404), Comprising at least one filter (206) provided between the PCR reactors, and a microchannel communicating with the opening, between each PCR reactor and the at least one filter,
  • the second layer (102) Reagents (1, 2) used for the PCR method, Pump (312), and sensor (315) Comprising When viewed from the normal direction of the first layer (101), the reagent (1, 2) overlaps at least one opening (291) included in the at least four openings, When viewed from the normal direction of the
  • a silicon region other than the vicinity connected to the microchannel may be dug out in the peripheral part of the PCR reactor.
  • the outer periphery of the PCR reactor is generally dug out to have a structure that is thermally separated from the periphery, heat dissipation to the reactor outer periphery and heat absorption from the outer periphery can be suppressed. PCR that can increase and decrease the temperature can be performed, and more rapid DNA analysis can be performed.
  • the filter is formed of cylindrical pillars formed by etching of silicon, and an interval between the pillars is 10 ⁇ m or less, 1 ⁇ m or more. There may be. As described above, by setting the interval between pillars to 10 ⁇ m or less and 1 ⁇ m or more, when blood is used as a specimen, unnecessary blood cell components crushed in the PCR reactor can be filtered with the filter without clogging the filter. Can be removed efficiently.
  • a polymer actuator may be used for the liquid feeding mechanism.
  • a polymer actuator for a liquid feeding mechanism for example, a pump
  • a high generation force can be obtained with respect to liquid feeding, so that clogging of a sample-derived substance in the filter is difficult to occur.
  • a polymer actuator for the liquid feeding mechanism for example, a valve
  • a high pressure resistance can be obtained with respect to stopping the liquid feeding, so that leakage to the flow path can be suppressed.
  • stable chip operation can be performed.
  • the method for analyzing the DNA contained in the specimen according to the fifth aspect of the present disclosure by the PCR method is a method for analyzing the DNA contained in the specimen by the PCR method, Preparing a first layer (101) and a plurality of second layers (102), wherein:
  • the first layer (101) is made of silicon
  • the first layer (101) At least four openings (291, 292, 293, 294), Two or more PCR reactors (203, 204, 403, 404), Comprising at least one filter (206) provided between the PCR reactors, and a microchannel communicating with the opening, between each PCR reactor and the at least one filter,
  • Each second layer (102) is made of plastic,
  • Each second layer (102) Reagents (1, 2) used for the PCR method, Pump (312), and sensor (315) Comprising A step (b) of selecting one second layer (102) from the plurality of second layers (102) according to the type of specimen and the object to be analyzed;
  • a method for analyzing DNA contained in a specimen according to the sixth aspect of the present disclosure using a DNA analysis microchannel chip by a PCR method uses the DNA analysis microchannel chip by a PCR method.
  • Analysis method A step of preparing a DNA analysis microchannel chip having the following (a ′) A first layer of silicon (101) and a second layer of plastic (102), where The second layer (102) is laminated on the first layer (101), The first layer (101) At least four openings (291, 292, 293, 294), Two or more PCR reactors (203, 204, 403, 404), Comprising at least one filter (206) provided between the PCR reactors, and a microchannel communicating with the opening, between each PCR reactor and the at least one filter, The second layer (102) Reagents (1, 2) used for the PCR method, Pump (312), and sensor (315) Comprising When viewed from the normal direction of the first layer (101), the reagents (1, 2) overlap at least one opening (291) included in the at least four openings, and the
  • FIG. 1 is a general conceptual diagram of a microchannel chip of the present disclosure.
  • the DNA analysis microchannel chip in the present disclosure has a structure in which a silicon layer 101 (chip A) and a plastic layer 102 (chip B) are stacked.
  • the chip A includes at least two PCR reactors connected in series in a microchannel, and at least one filter composed of a plurality of silicon pillars between the PCR reactors, and the chip B includes:
  • the microchannel is provided with a reagent, a liquid feeding mechanism, and a sensor, and the reagent, the liquid feeding mechanism, and the sensor can be varied depending on the type of specimen and the detection target.
  • the input of specimens and reagents and each process proceed in the order of arrows in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing components of the DNA analysis microchannel chip of the present disclosure.
  • the material of the chip A is silicon, and a channel and a structure are dug on the silicon substrate by photolithography and RIE (reactive ion gas etching).
  • RIE reactive ion gas etching
  • a mixer 205 and a filter 206 are used. And connect as shown.
  • the material of the chip B is plastic, and it is preferable to use PMMA (polymethyl methacrylate resin) or PDMS (polydimethylsiloxy acid). Moreover, it is preferable to use an adhesive layer or an elastomer for the connection portion with the silicon layer.
  • the reagent (3) used for the sensor is arranged in this chip. The specimen is injected through hole 207, reagent (1), and reagent (2) through hole 208 and hole 209, respectively. The reagent may be freeze-dried, and the buffer solution may be poured and dissolved before use.
  • the chip B has a liquid feeding mechanism, a pump 210 and a valve 211 are arranged, and a function of pouring the reagent into the chip A is controlled, and the input amount and timing are controlled.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are schematic cross-sectional views showing components of the DNA analysis microchannel chip of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view including a reagent, a pump, and a valve.
  • the valve 311 is embedded in a plastic part so that it can be easily detached.
  • the actuator 312 of the pump drive unit may be a piezo element or a polymer actuator, and is arranged so that the membrane 313 can be moved up and down.
  • a polymer actuator Assuming that the chip is used disposable, it is particularly preferred to use a polymer actuator. As shown in the figure, these are connected to a port and a channel formed of silicon on the lower surface, and liquid feeding can be performed in the silicon layer.
  • the microchannel of the silicon layer is patterned from the lower surface by photolithography and RIE. Further, Pyrex glass 314 is used as a lid in order to seal the patterned flow path. The Pyrex glass 314 is bonded to the silicon surface by an anodic oxidation method. Further, in order to connect the plastic and silicon micro-channels, a through hole is formed from the upper surface before joining the plastic layer.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of a portion including the sensor.
  • the sensor chip 315 is arranged so that the detection surface 316 faces the lower surface.
  • the sensor chip 317 is preferably in a detachable state.
  • the reagent (3) may be dry-chemized on the detection surface and held in the cavity 318.
  • a spacer 319 may be provided in the case where the distance between the sensor chip and the silicon chip is long. Since air needs to be degassed when the liquid is sent to the sensor cavity, an air hole 320 may be provided on the upper surface.
  • FIG. 4 is a layout diagram of components included in the silicon chip used in the embodiment of the present disclosure.
  • the thickness of the silicon substrate is preferably about 500 to 800 ⁇ m.
  • Each part is etched from the top and bottom surfaces using two masks.
  • the area around PCR1 403 and PCR2 404 is etched from both the upper and lower surfaces by RIE, and is completely dug out and thermally isolated.
  • the flow path and mixer 405 and the micro sieve 406 are formed by etching a depth of about 300 ⁇ m from the lower surface by RIE, and Pyrex glass is anodically bonded to block the surface.
  • the through-holes at the connection portions between the holes 407, 408, and 409 and the plastic portion are formed by etching to a depth of about 300 ⁇ m from the upper surface by RIE.
  • FIG. 5 shows a layout diagram of components included in the plastic chip of the present disclosure.
  • a polymer actuator pump is mounted at a position 510, and a polymer actuator valve is mounted at a position 511. Further, a sensor is connected to the reference numeral 515.
  • FIG. 6 (a) is a photograph of the silicon chip portion of the DNA analysis microchannel chip actually fabricated according to the present embodiment.
  • FIG. 6B is a photograph of the filter part actually produced by the method of the present embodiment.
  • FIG. 7 is a photograph of a plastic chip of a DNA analysis microchannel chip actually manufactured according to the embodiment and a silicon chip bonded thereto.
  • FIG. 8 is a table summarizing examples in which the DNA analysis microchip of the present disclosure described in the embodiment is used for four types of purposes.
  • the composition of the reagent is described below.
  • Example 1 Extraction and amplification of desired DNA fragment containing 114th base of exon 12 of acetaldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) gene from human genome sample using DNA analysis microchannel chip according to one embodiment of present disclosure Went. Primer 1 and Primer 2 described above were used as primers, and an attempt was made to extract and amplify a DNA fragment having a fragment length of 141 bp.
  • (A) was used, and after stirring with the sample with a mixer, the reaction in the PCR1 reactor was subjected to PCR for 30 cycles under the conditions of 98 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds. Then pass through the filter and PCR2 as they are. 3 ⁇ L of this was collected. Thereafter, the presence or absence of DNA amplification was confirmed by agarose gel electrophoresis.
  • the second lane in FIG. 9 shows the result of the presence or absence of amplification of the DNA fragment collected from the sample. As shown in the second lane (L2) of FIG. 9, it was confirmed that the desired DNA fragment (141 bp) was amplified.
  • Example 2 DNA amplification was performed from a blood sample using a DNA analysis microchannel chip according to an embodiment of the present disclosure.
  • a model for DNA amplification AB type and O type blood were used as templates.
  • a DNA fragment containing the 261st base of exon 6 in the genome of human blood was extracted and amplified.
  • primer Primer 3 and Primer 4 described above were used, and an attempt was made to extract and amplify a DNA fragment having a fragment length of 134 or 135 bp.
  • (B) was used, and after stirring with the sample using a mixer, the reaction in the PCR1 reactor was performed for 35 cycles under conditions of 98 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds. Subsequently, unnecessary blood cell components crushed by the PCR reactor were removed by passing through a filter. The sample was passed through the PCR2 reactor as it was, 3 ⁇ L of this sample solution was collected, and the presence or absence of DNA amplification was confirmed by electrophoresis.
  • the second lane in FIG. 10 is the result of the presence or absence of amplification of a DNA fragment collected from a sample of AB type and the third lane of O type. As shown in FIG. 10, it was confirmed that DNA was amplified for both AB (135 bp) and O (134 bp).
  • Allele-specific DNA amplification was performed from a blood sample using the DNA analysis microchannel chip according to an embodiment of the present disclosure.
  • AB type and O type blood were used as templates.
  • Primer 3 and Primer 4 described above were used as primers for amplifying a DNA fragment containing the 261st base (SNP site) of the sixth exon of the human genome.
  • Measurement was performed using Primer 3 ′ and Primer 4 as allele-specific primers that discriminate the difference of the 261nd base (SNP site) of the sixth exon.
  • This allele-specific primer causes an extension reaction specifically only for AB type blood.
  • (B) was used, and after stirring with the sample using a mixer, the reaction in the PCR1 reactor was performed for 35 cycles under conditions of 98 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds. Then, after removing impurities with a micro sieve, (C) was used as reagent 2, and PCR was performed for 30 cycles under conditions of 95 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds. 3 ⁇ L of this sample solution was collected, and the presence or absence of allele-specific DNA amplification was confirmed by electrophoresis.
  • the second lane in FIG. 11 is the result of the presence or absence of amplification of a DNA fragment collected from a sample of AB type and the third lane of O type. As shown in FIG. 11, it was confirmed that only AB specifically amplified DNA.
  • Example 4 An example in which SNP detection is performed from a blood sample using the DNA analysis microchannel chip according to an embodiment of the present disclosure will be described.
  • AB type and O type blood were used as templates as SNP detection models.
  • the kind of primer used is the same as in Example 3.
  • reagent 1 For reagent 1, (B) was used, and after stirring with the sample using a mixer, the reaction in the PCR1 reactor was performed for 35 cycles under conditions of 98 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds. Thereafter, the filter is passed through to remove unnecessary blood cell components crushed by the PCR reactor, and then mixed with the reagent 2 by the mixer 2 and introduced into the PCR2 reactor. PCR was performed for 30 cycles under the conditions of 30 ° C., 30 seconds at 60 ° C., and 30 seconds at 72 ° C.
  • DNA extraction, amplification, or detection of the sequence thereof can be performed quickly and easily, and at the same time, the chip can be used for various purposes. Rise. Expected to contribute to tailor-made medical care.

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Abstract

ＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、シリコン層（チップＡ）とプラスチック層（チップＢ）が積層された構造であって、前記チップＡは、マイクロ流路中に少なくとも２つ以上直列に接続されたＰＣＲリアクタと、前記ＰＣＲリアクタ間にフィルタを具備し、前記チップＢは、マイクロ流路中に試薬、送液機構およびセンサを具備し、かつ前記試薬、送液機構およびセンサは、検体の種類および検出対象によって可変できることを特徴とする構造を用いる。

Description

ＤＮＡ解析マイクロ流路チップ
　本開示は、シリコンならびにプラスチックの積層基板上に形成されたマイクロ流路チップに関する。更に詳細には、本開示は、迅速・簡便に遺伝子を含む検体から所望のＤＮＡを抽出、増幅、またはその配列を検出するための機能を集積したマイクロ流路チップに関する。
　近年、ＤＮＡ解析技術の向上により、遺伝子の多様性解析や発現解析の進展が目覚しい。特に医療分野では、遺伝子と疾患の関係が注目されている。例えば、疾患に関連した個々の遺伝子情報（特定のＤＮＡ配列）を解析することで、患者個人毎に適切な治療や投薬を行うこと（テーラーメイド医療）が可能になってきた。テーラーメイド医療では、その場診断が最も望ましく、ＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ　ｏｆ　Ｃａｒｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ）性が高く、迅速、簡便な手法が求められる。そのため、血液など、採取した検体から解析対象の遺伝子のＤＮＡを抽出、増幅し、その配列の検出を迅速・簡便に行えるデバイスの実現が強く求められている。
　これらの要求に応える手段の１つとして、近年、マイクロ・トータル・アナリシス・システムズ（μＴＡＳ）（またはラブ・オン・チップ（Ｌａｂ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）と呼ばれる）が注目されている。μＴＡＳやＬａｂ−ｏｎ−ｃｈｉｐは基板内にマイクロメートルオーダーの微細構造で構成されたマイクロ流路やポートを設け、その構造内で物質の混合、抽出、精製、化学反応及び／または分析など各種の操作を行うことができ、一部は実用化されている。各種の操作が微細構造内で行われるため、常用サイズの同種の装置に比べて、（１）サンプルおよび試薬の使用量が著しく少ない、（２）分析時間が短い、（３）感度が高い、（４）現場に携帯し、その場で分析できる、及び（５）使い捨てできるなどの特徴を有する。このような目的のために作製された、基板内にマイクロ流路およびポート等の微細構造を有する構造物は総称してマイクロ流路チップ又はマイクロ流体デバイスと呼ばれる。
　マイクロ流路チップを用いて短時間で検体中の遺伝子内のＤＮＡを解析するためには、チップ内に抽出・増幅の機能を組み込む必要があり、血球などの不純物を分離する微細なフィルタや高速で昇降温温度可能なＰＣＲ（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション）の実現が要求される。加えて、使用の簡便性が要求されるため、検体や試薬などをチップ内に安定して保持できることが望ましい。さらに、テーラーメイド医療用途では、血液から処理が可能である構成であることや、検出部でＤＮＡ中の一塩基多系（ＳＮＰ）をセンシングできることが望ましい。すなわち、使用状況に柔軟に対応できる汎用性の高いチップの実現が求められている。
ＢｉｏＭｅｄ　Ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅ　（２０１１）　１３：１９−２７ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　４３ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　（ＩＭＡＰＳ２０１０）　００００３６
　しかしながら、マイクロ流路チップを構成する基板材料の性質の制約から、前述した要求に全て答えられるマイクロ流路デバイスの実現が難しい。その理由を以下に説明する。
　マイクロ流路チップの基板材料は、プラスチックやシリコンが用いられる。プラスチック基板は、材料代が比較的安価、切削加工しやすい、生体・バイオ材料と比較的親和性が高くて試薬の保持がしやすいなどの特徴を持つ反面、サブマイクロメートルオーダーの微細構造の加工が難しいことや材料の熱伝導性が優れないため、血球などの不純物を分離するための微細なフィルタ構造や、ＰＣＲ（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション）のように高速の昇降温が要求されるサーマルリアクタの形成に向かないことが課題であった。また、シリコン基板は、半導体リソグラフィ技術により微細構造を容易に形成でき、熱伝導率はプラスチックの２~３桁高いことから、微細なフィルタ構造やＰＣＲサーマルリアクタの形成に向く反面、材料単価がプラスチックと比較すると高価なことや、シリコンの表面と生体・バイオ材料との親和性が必ずしも高くないため、タンパク質やＤＮＡの非特異吸着が起り、試薬の保存に向かないことが課題であった。このように、プラスチックとシリコンはそれぞれ相反する利点と欠点が存在し、各々の基板のみを用いた構成ではＤＮＡ解析用途のマイクロ流路チップに要求される条件を十分に満たすことができなかった。
　上記課題を解決する手段として、シリコン基板とプラスチック基板を積層したマイクロ流路チップが提案されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。
　非特許文献１では、プラスチックとシリコンを積層し、マイクロ流路チップと送液部を分けて配置する構造が開示されている。しかしながら、この方法によると、サーマルリアクタがプラスチック材料で構成されている上、そのリアクタがガラス基板を挟んで加熱面であるシリコンから隔離されているため熱接触が非常に取りにくく、熱伝達が悪いため、高速な昇降温には対応できない。また、検体や試薬をチップ外部から供給する構造になっているため、簡便に使用できない。そのため、迅速・簡便な処理に向かないことが問題であった。
　非特許文献２では、サーマルリアクタをシリコンチップ内に形成し、チップ内部から検体や試薬を供給する構造が開示されている。それゆえ、高速な昇降温、簡便な処理に対応できる。しかしながら、この方法によると、センサはＤＮＡマイクロアレイチップに限定されており、それがサーマルリアクタ（ＰＣＲ）と同一のシリコン基板に形成されている。すなわち、サーマルリアクタとセンサの製造工程は、続いて行われる必要があり、使用目的に応じた設計の変更が柔軟に行えない。さらに、搭載されているサーマルリアクタは１基のみであり、検体は精製されたゲノムしか使えず、血液からの処理ができない構成になっている。血液から解析対象となるゲノム抽出することを目的としたＰＣＲと、その解析対象中のＳＮＰの有無によって選択的にＤＮＡを増幅することを目的したＰＣＲ等、ＰＣＲが２段階必要な用途には対応できない。さらに。その間に生じた血液由来の血球を分離・除去するためのフィルタが存在しない。すなわち、血液からの検出の用途には対応できず、汎用性に乏しいことが問題であった。
　すなわち、開示されている方法においては、迅速・簡便にＤＮＡ解析を行うために必要な高機能なマイクロ流路チップ構成と、高い汎用性を有するマイクロ流路チップ構成の両立ができないことが非常に大きな課題であった。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、ＤＮＡの抽出、増幅、またはその配列の検出を迅速・簡便に行うことを実現すると同時に、チップの高い汎用性を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本開示に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析するために用いられるＤＮＡ解析マイクロ流路チップであって、
　シリコンからなる第１層（１０１）および
　プラスチックからなる第２層（１０２）
を具備し、ここで、
　前記第２層（１０２）が前記検体の種類および解析される対象物に応じて可変的に選択されるように、前記第２層（１０２）は前記第１層（１０１）上に積層され、
　前記第１層（１０１）は、
　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）
　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、および
　前記開口部および各ＰＣＲリアクタの間と連通するマイクロ流路
を具備し、
　前記第２層（１０２）は、
　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
　ポンプ（３１２）、
　センサ（３１５）
を具備し、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記複数の開口部の少なくとも１つの開口部に重なり合い、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記複数の開口部の少なくとも２つの開口部に重なり合い、
　前記ポンプにより、前記試薬は、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給され、
　前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
　前記混合物は、前記ＰＣＲリアクタから前記センサに送られ、前記センサを用いて前記検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析する。
　上記構造にすることによって、高速な昇降温が可能なＰＣＲが組み込める、および検体・試薬をチップ内部で操作および保存できるようになるため、迅速・簡便にＤＮＡ解析を行える。それと同時に、この構造にすることによって、ゲノムのみならず血液を対象としたＰＣＲ増幅およびフィルタリングが可能になる。それゆえ、チップＡの構成を変えずに、チップＢの試薬、送液機構およびセンサの構成を変えるだけで、（１）ゲノムからのＤＮＡの抽出・増幅、（２）血液からのＤＮＡ抽出・増幅、（３）ゲノムまたは血液からのアレル特異ＤＮＡの抽出増幅、（４）ゲノムまたは血液からのＳＮＰ検出など複数用途（少なくとも４種類）への対応が可能になる。すなわち、チップに高い汎用性を付加できるようになる。
　本開示によれば、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、ＤＮＡの抽出、増幅、またはその配列の検出を迅速・簡便に行えると同時に、チップを多様な用途に用いることが可能になり、汎用性が高まる。
本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの全般的概念図 本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの構成要素を示す模式図 本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの構成要素を示す断面模式図であって、試薬、ポンプ、バルブを含む断面図 本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの構成要素を示す断面模式図であって、センサを含む断面図 本開示のシリコンチップ内に含まれる構成要素のレイアウト図 本開示のプラスチックチップ内に含まれる構成要素のレイアウト図 （ａ）本開示の方法を用いて得られたシリコンチップ、（ｂ）本開示の方法を用いて得られたフィルタのＳＥＭ写真 本開示の方法を用いて得られたプラスチックチップとそれに接合されたシリコンチップ 本開示の汎用性を示す実施例の表 本開示の実施例１で得られた遺伝子型解析の結果を示す。 本開示の実施例２で得られた遺伝子型解析の結果を示す。 本開示の実施例３で得られた遺伝子型解析の結果を示す。 本開示の実施例４で得られた遺伝子型解析の結果を示す。
　本開示の第１態様に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析するために用いられるＤＮＡ解析マイクロ流路チップであって、
　シリコンからなる第１層（１０１）および
　プラスチックからなる第２層（１０２）
を具備し、ここで、
　前記第２層（１０２）が前記検体の種類および解析される対象物に応じて可変的に選択されるように、前記第２層（１０２）は前記第１層（１０１）上に積層され、
　前記第１層（１０１）は、
　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
を具備し、
　前記第２層（１０２）は、
　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
　ポンプ（３１２）、および
　センサ（３１５）
を具備し、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも２つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
　前記ポンプにより、前記試薬は、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給され、
　前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
　前記混合物は、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送られ、前記センサを用いて前記検体に含有されるＤＮＡを解析する。
　第２態様に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、上記第１態様において、前記ＰＣＲリアクタの周辺部のうち、マイクロ流路と接続されている付近以外のシリコン領域が掘り抜かれていてもよい。
　上記のように、ＰＣＲリアクタの外周部を概ね掘り抜いて、周辺部と熱的に分離された構造とすることによって、リアクタ外周部への放熱、外周部からの吸熱を抑制できるため、より高速な昇降温が可能なＰＣＲができるようになり、より迅速なＤＮＡ解析が行える。
　第３態様に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、上記第１態様において、前記フィルタは、シリコンのエッチングで形成された円柱形状のピラーにより構成され、前記ピラー間の間隔が１０μｍ以下、１μｍ以上であってもよい。
　上記のように、ピラー間の間隔を１０μｍ以下、１μｍ以上とすることによって、検体に血液を用いたとき、ＰＣＲリアクタで破砕された不要な血球成分を、フィルタを目詰まりさせることなく、フィルタで効率的に取り除くことができる。
　第４態様に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、上記第１態様において、前記送液機構にポリマーアクチュエータを用いてもよい。
　上記のように送液機構（例えば、ポンプ）にポリマーアクチュエータを用いることによって、送液を行うことに対して高い発生力が得られるため、フィルタでの検体由来物質の目詰まりを起こしにくい。さらに、送液機構（例えば、バルブ）にポリマーアクチュエータを用いることによって、送液を止めることに対して、高い耐圧性が得られるため、流路へのリークを抑制することができる。これらより、安定したチップ動作が行える。
　本開示の第５態様に係る検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析する方法は、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析する方法であって、
　第１層（１０１）および複数の第２層（１０２）を用意する工程（ａ）、ここで、
　前記第１層（１０１）は、シリコンからなり、
　前記第１層（１０１）は、
　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
を具備し、
　各第２層（１０２）は、プラスチックからなり、
　各第２層（１０２）は、
　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
　ポンプ（３１２）、および
　センサ（３１５）
を具備し、
　前記複数の第２層（１０２）の中から、前記検体の種類および解析される対象物に応じて１つの第２層（１０２）を選択する工程（ｂ）、
　工程（ｂ）において選択された第２層を前記第１層（１０１）上に積層し、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップを得る工程（ｃ）、ここで、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、かつ
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも２つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
　前記ＤＮＡ解析マイクロ流路チップの内部に、前記検体を供給する工程（ｄ）、
　前記ポンプにより、前記試薬を、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給する工程（ｅ）、
　ここで、前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
　前記ＰＣＲリアクタにおいて、前記ＰＣＲ法を実施し、ＰＣＲ生成物を得る工程（ｆ）、
　前記工程（ｆ）において得られたＰＣＲ生成物を、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送る工程（ｇ）、および
　前記センサを用いて前記ＰＣＲ生成物を感知して、前記検体に含有されるＤＮＡを解析する工程（ｈ）
を含む。
　本開示の第６態様に係る検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法によりＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて解析する方法は、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法によりＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて解析する方法であって、
　以下を具備するＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用意する工程（ａ’）
　シリコンからなる第１層（１０１）および
　プラスチックからなる第２層（１０２）、ここで、
　前記第２層（１０２）は前記第１層（１０１）上に積層され、
　前記第１層（１０１）は、
　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
を具備し、
　前記第２層（１０２）は、
　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
　ポンプ（３１２）、および
　センサ（３１５）
　を具備し、
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、かつ
　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
　前記ＤＮＡ解析マイクロ流路チップの内部に、前記検体を供給する工程（ｄ）、
　前記ポンプにより、前記試薬を、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給する工程（ｅ）、
　ここで、前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
　前記ＰＣＲリアクタにおいて、前記ＰＣＲ法を実施し、ＰＣＲ生成物を得る工程（ｆ）、
　前記工程（ｆ）において得られたＰＣＲ生成物を、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送る工程（ｇ）、および
　前記センサを用いて前記ＰＣＲ生成物を感知して、前記検体に含有されるＤＮＡを解析する工程（ｈ）、
を含む。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
　図１は、本開示のマイクロ流路チップの全般的概念図である。本開示におけるＤＮＡ解析マイクロ流路チップは、シリコン層１０１（チップＡ）とプラスチック層１０２（チップＢ）が積層された構造を有する。前記チップＡは、マイクロ流路中に少なくとも２つ以上直列に接続されたＰＣＲリアクタと、前記ＰＣＲリアクタ間に複数本のシリコンピラーで構成される少なくとも１つのフィルタを具備し、前記チップＢは、マイクロ流路中に試薬、送液機構およびセンサを具備し、かつ前記試薬、送液機構およびセンサは、検体の種類および検出対象によって可変できることを特徴とする。検体や試薬の投入や各処理は図１の矢印の順番に進む。
　図２は、本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの構成要素を示す模式図である。チップＡの材質は、シリコンであり、シリコン基板上にフォトリソグラフィとＲＩＥ（リアクティブイオンガスエッチング）により流路および構造体を掘りこみ、ＰＣＲ１：２０３とＰＣＲ２：２０４の他にミキサー２０５およびフィルタ２０６を形成し、図のように接続する。
　チップＢの材質は、プラスチックであり、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）やＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキ酸）を用いることが好ましい。また、シリコン層との接続部は、接着層やエラストマーを用いるのが好ましい。試薬は、それぞれのＰＣＲリアクタでの反応に用いるプライマーやポリメラーゼなどの試薬（１）、（２）の他に、センサに用いる試薬（３）がこのチップ内に配置される。検体は、孔２０７、試薬（１）、試薬（２）はそれぞれ孔２０８、孔２０９から注入する。試薬は、フリーズドライ化させておき、使用するときにバッファ液を注ぎ込んで溶かして使ってもよい。また、チップＢには送液機構を有し、ポンプ２１０およびバルブ２１１を配置し、試薬をチップＡ内へ注ぐ機能を備える、その投入量、タイミングを制御する。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの構成要素を示す断面模式図である。
　図３（ａ）は、試薬、ポンプ、バルブを含む断面図である。ポンプ３１０は、バルブ３１１は、プラスチック部に埋め込まれ、脱着が容易にできるようになっている。ポンプの駆動部のアクチュエータ３１２は、ピエゾ素子やポリマーアクチュエータを用いるとよく、メンブレン３１３を上下できるように配置される。チップが使い捨てで使われることを想定すると、ポリマーアクチュエータを用いることが特に好ましい。図に示す通り、これらは下面のシリコンで形成されたポートと流路に接続され、シリコン層内での送液が行うことができる。シリコン層のマイクロ流路は、下面から、フォトリソグラフィとＲＩＥによってパターニングされる。また、パターニングされた流路を密閉させるために、パイレックスガラス３１４を蓋として用いる。パイレックスガラス３１４は、陽極酸化法でシリコン面に対して接合されている。また、プラスチックとシリコンのマイクロ流路を接続するために、プラスチック層を接合する前に上面から貫通穴を形成している。
　図３（ｂ）は、センサを含む箇所の断面図である。センサチップ３１５は検出面３１６が下面を向くように配置される。またセンサチップ３１７は脱着可能な状態にしておくことが好ましい。さらに検出面に試薬（３）をドライケム化してキャビティ３１８に保持しておいてもよい。またセンサチップとシリコンチップとの距離が遠い場合はスペーサ３１９を設けてもよい。センサのキャビティに送液するとき、脱気が必要になるため、空気穴３２０を上面に設けるとよい。
　図４は、本開示の実施の形態に用いたシリコンチップ内に含まれる構成要素のレイアウト図を示す。
　シリコン基板の厚さは５００~８００μｍ程度が好ましい。２枚のマスクを用いて上面および下面からそれぞれのパーツがエッチングされる。ＰＣＲ１の４０３、ＰＣＲ２の４０４の周りは概ねＲＩＥにより上面および下面の両面からエッチングされ、完全に掘り抜かれ、熱的に孤立している。一方で、流路およびミキサー４０５、マイクロシーブ４０６は、ＲＩＥによって下面より約３００μｍの深さをエッチングして形成され、パイレックスガラスを陽極酸化接合し、表面がふさがれている。孔４０７，４０８，４０９とプラスチック部との接続部の貫通穴は、ＲＩＥによって上面より約３００μｍの深さをエッチングして形成されている。
　また、図５は、本開示のプラスチックチップ内に含まれる構成要素のレイアウト図を示す。符号５１０の箇所にポリマーアクチュエータのポンプ、符号５１１の箇所にはポリマーアクチュエータのバルブが取りつけられる。また、符号５１５にはセンサが接続される。
　図６（ａ）は、本実施の形態によって実際に作製されたＤＮＡ解析マイクロ流路チップのシリコンチップ部の写真である。また加工の一例として、図６（ｂ）は、本実施の形態の方法によって実際に作製されたフィルタ部の写真である。
　図７は、実施の形態によって実際に作製されたＤＮＡ解析マイクロ流路チップのプラスチックチップとそれに接合されたシリコンチップの写真である。
　図８は、実施の形態で説明した本開示のＤＮＡ解析マイクロチップを４種類の目的に対して使用した実施例を表にまとめたものである。以下に、試薬の構成を記載する。
（Ａ）タカラバイオ製のＴａｑ−ポリメラーゼ：０．２・Ｌ、ＰＣＲ　ｍｉｘ：３・Ｌ、水：２μＬ、２ｍＭｄＮＴＰ：１・Ｌ、１０・Ｍ　Ｐｒｉｍｅｒ１：１・Ｌ、１０・Ｍ　Ｐｒｉｍｅｒ２：１・Ｌ（それぞれのＰｒｉｍｅｒ配列は※に記載）
（Ｂ）東洋紡製ＫＯＤ−ＦＸポリメラーゼ：０．２・Ｌ、２×ＫＯＤ−Ｂｕｆｆｅｒ：５・Ｌ、２ｍＭｄＮＴＰ：　１・Ｌ、１０・Ｍ　Ｐｒｉｍｅｒ３：１・Ｌ、１０・Ｍ　Ｐｒｉｍｅｒ４：１・Ｌ　（それぞれのＰｒｉｍｅｒ配列は※に記載）
（Ｃ）タカラバイオ製のＴａｑ−ポリメラーゼ：０．２・Ｌ、ＰＣＲ　ｍｉｘ：３・Ｌ、Ｐｒｉｍｅｒ３‘：２・Ｌ、Ｐｒｉｍｅｒ４：２・Ｌ、蒸留水１０．８・Ｌ　（それぞれのＰｒｉｍｅｒ配列は※に記載）
（Ｄ）　トリシン緩衝液（ｐＨ８．８）　　　１．８μＬ　　　４５ｍＭ
　　　酸化型ニコチンアミドジヌクレオチド　０．２μＬ　　　１ｍＭ
　　　塩化マグネシウム　　　　　　　　　　０．４μＬ　　　１．７ｍＭ
　　　フェリシアン化カリウム　　　　　　　２μＬ　　　　　１０ｍＭ
　　　グリセルアルデヒド−３−リン酸　　　０．６６μＬ　　１０ｍＭ
　　　ジアホラーゼ　　　　　　　　　　　　１μＬ　　　　　１０Ｕ／ｍＬ
　　　グリセルアルデヒド−３−リン酸デヒドロゲナーゼ　１μＬ　　　３２Ｕ／ｍＬ
　　　ピロホスファターゼ　　　　　　　　　０．５μＬ　　　５Ｕ／ｍＬ
※Ｐｒｉｍｅｒ１（５‘−ＡＣＧＧＧＣＴＧＣＡＧＧＣＡＴＡＣＡＣＴ−３‘：配列番号１）、Ｐｒｉｍｅｒ２（５’−ＧＧＣ　ＡＧＧ　ＴＣＣ　ＴＧＡ　ＡＣＣ　ＴＣ−３’：配列番号２）、Ｐｒｉｍｅｒ３（５‘−ＴＡＧＧＡＡＧＧＡＴＧＴＣＣＴＣＧ−３’：配列番号３）、Ｐｒｉｍｅｒ３‘（５’−ＴＡＧＧＡＡＧＧＡＴＧＴＣＣＴＣＧＴＧＡＣＧ−３’：配列番号４）、およびＰｒｉｍｅｒ４（５’−ＴＴＣＴＴＧＡＴＧＧＣＡＡＡＣＡＣＡＧＴＴＡＡＣ−３’：配列番号５）
　以下、本開示のＤＮＡ解析マイクロ流路チップの汎用性を示す例を具体的に説明する。なお、本開示は以下の実施例によって限定されるものではない。
（例１）
　本開示の一実施の形態に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて、ヒトゲノム検体からアセトアルデヒド脱水素酵素２（ＡＬＤＨ２）遺伝子の第１２エクソンの１１４番目の塩基を含む所望のＤＮＡ断片の抽出・増幅を行った。プライマーは、前述したＰｒｉｍｅｒ１およびＰｒｉｍｅｒ２を用い、断片長１４１ｂｐのＤＮＡ断片の抽出・増幅を試みた。
　試薬１には、（Ａ）を用い、ミキサーで検体と撹拌した後に、ＰＣＲ１リアクタでの反応を９８℃３０秒、６０℃３０秒、６８℃３０秒の条件で３０サイクルＰＣＲを行った。その後、フィルタおよびＰＣＲ２をそのまま通過させ。この３μＬを採取した。その後、アガロースゲルの電気泳動法により、ＤＮＡ増幅の有無を確かめた。図９の第２レーンがサンプルから採取したＤＮＡフラグメントの増幅有無の結果である。図９の第２レーン（Ｌ２）に示すように、所望のＤＮＡ断片（１４１ｂｐ）が増幅されたことが確認された。
（例２）
　本開示の一実施の形態に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて、血液検体からＤＮＡ増幅を行った。ＤＮＡ増幅のモデルとして、テンプレートとしてＡＢ型とＯ型それぞれの血液を用いた。ヒト血液のゲノム中の第６エクソンの２６１番目の塩基を含む、ＤＮＡ断片の抽出・増幅行った。プライマーとして、プライマーは前述したＰｒｉｍｅｒ３およびＰｒｉｍｅｒ４を用い、断片長１３４又は１３５ｂｐのＤＮＡ断片の抽出・増幅を試みた。
　試薬１には、（Ｂ）を用い、ミキサーで検体と撹拌した後に、ＰＣＲ１リアクタでの反応を９８℃３０秒、６０℃３０秒、６８℃３０秒の条件で３５サイクルＰＣＲを行った。その後、フィルタを通過させ、ＰＣＲリアクタで破砕された不要な血球成分を除去した。そのままＰＣＲ２リアクタを通過させ、この試料液のうち３μＬ採取し、電気泳動により、ＤＮＡ増幅の有無を確かめた。図１０の第２レーンがＡＢ型、第３レーンがＯ型のサンプルから採取したＤＮＡフラグメントの増幅有無の結果である。図１０に示すように、ＡＢ（１３５ｂｐ）およびＯ（１３４ｂｐ）ともにＤＮＡ増幅したことが確認された。
（例３）
　本開示の一実施の形態に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて、血液検体からアレル特異ＤＮＡ増幅を行った。アレル特異ＤＮＡ増幅のモデルとして、テンプレートとしてＡＢ型とＯ型それぞれの血液を用いた。ヒトゲノムの第六エクソンの２６１番目の塩基（ＳＮＰ部位）を含むＤＮＡ断片を増幅するプライマーとして、前述したＰｒｉｍｅｒ３およびＰｒｉｍｅｒ４を用いた。第六エクソンの２６１番目の塩基（ＳＮＰ部位）の違いを見分けるアレル特異性プライマーとして、Ｐｒｉｍｅｒ３‘、Ｐｒｉｍｅｒ４を用いて測定を行った。このアレル特異性プライマーはＡＢ型の血液に対してのみ特異的に伸長反応を起こす。
　試薬１には、（Ｂ）を用い、ミキサーで検体と撹拌した後に、ＰＣＲ１リアクタでの反応を９８℃３０秒、６０℃３０秒、６８℃３０秒の条件で３５サイクルＰＣＲを行った。その後、マイクロシーブで不純物を除去した後、試薬２には（Ｃ）を用い、ＰＣＲ２リアクタを９５℃３０秒、６０℃３０秒、７２℃３０秒の条件で３０サイクルＰＣＲを行った。この試料液のうち３μＬ採取し、電気泳動により、アレル特異ＤＮＡ増幅の有無を確かめた。図１１の第２レーンがＡＢ型、第３レーンがＯ型のサンプルから採取したＤＮＡフラグメントの増幅有無の結果である。図１１に示すように、ＡＢのみが特異的にＤＮＡ増幅したことが確認された。
（例４）
　本開示の一実施の形態に係るＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて、血液検体からＳＮＰ検出を行った実施例について説明する。
　例３と同様、ＳＮＰ検出のモデルとして、テンプレートとしてＡＢ型とＯ型それぞれの血液を用いた。用いたプライマーの種類は例３と同様である。
　試薬１には、（Ｂ）を用い、ミキサーで検体と撹拌した後に、ＰＣＲ１リアクタでの反応を９８℃３０秒、６０℃３０秒、６８℃３０秒の条件で３５サイクルＰＣＲを行った。その後、フィルタを通過させ、ＰＣＲリアクタで破砕された不要な血球成分を除去した後、ミキサー２で試薬２と混合し、ＰＣＲ２リアクタに導入、試薬２には（Ｃ）を用い、ＰＣＲ２リアクタを９５℃３０秒、６０℃３０秒、７２℃３０秒の条件で３０サイクルＰＣＲを行った。この試料液のうち１μＬだけをピロリン酸センサに送液し、乾燥させた試薬（Ｄ）と混合し、作用極に６００ｍＶの電圧を印可して、電流値の測定を行った。図１２に示すように、アレル特異ＤＮＡ増幅が起こった場合のみピロリン酸が副生成物として発生したことによりＡＢ型とＯ型でそれぞれ顕著な電流の差が確認し、ＳＮＰの検出ができたことを確認した。
　本開示によれば、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、ＤＮＡの抽出、増幅、またはその配列の検出を迅速・簡便に行えると同時に、チップを多様な用途に用いることが可能になり、汎用性が高まる。テーラーメイド医療への貢献が期待される。
１０１　シリコン基板
１０２　プラスチック基板
２０３　ＰＣＲ１
２０４　ＰＣＲ２
２０５　ミキサー
２０６　フィルタ
２０７　孔（検体）
２０８　孔（試薬１）
２０９　孔（試薬２）
２１０、３１０　ポンプ
２１１、３１１　バルブ
３１２　アクチュエータ
３１３　メンブレン
３１４　パイレックスガラス
３１５　センサチップ
３１６　検出面
３１７　試薬３
３１８　キャビティ
３１９　スペーサ
３２０　空気穴

Claims (6)

  1. 　検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析するために用いられるＤＮＡ解析マイクロ流路チップであって、
    　シリコンからなる第１層（１０１）および
    　プラスチックからなる第２層（１０２）
    を具備し、ここで、
    　前記第２層（１０２）が前記検体の種類および解析される対象物に応じて可変的に選択されるように、前記第２層（１０２）は前記第１層（１０１）上に積層され、
    　前記第１層（１０１）は、
    　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
    　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
    　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
    　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
    を具備し、
    　前記第２層（１０２）は、
    　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
    　ポンプ（３１２）、および
    　センサ（３１５）
    を具備し、
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも２つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
    　前記ポンプにより、前記試薬は、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給され、
    　前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
    　前記混合物は、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送られ、前記センサを用いて前記検体に含有されるＤＮＡを解析する、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップ。
  2. 　請求項１記載のＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、前記ＰＣＲリアクタの周辺部のうち、マイクロ流路と接続されている付近以外のシリコン領域が掘り抜かれていることを特徴とする、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップ。
  3. 　請求項１記載のＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、前記フィルタは、シリコンのエッチングで形成された円柱形状のピラーにより構成され、前記ピラー間の間隔が１０μｍ以下、１μｍ以上であることを特徴とする、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップ。
  4. 　請求項１記載のＤＮＡ解析マイクロ流路チップにおいて、前記送液機構にポリマーアクチュエータを用いることを特徴とする、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップ。
  5. 　検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析する方法であって、
    　第１層（１０１）および複数の第２層（１０２）を用意する工程（ａ）、ここで、
    　前記第１層（１０１）は、シリコンからなり、
    　前記第１層（１０１）は、
    　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
    　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
    　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
    　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
    を具備し、
    　各第２層（１０２）は、プラスチックからなり、
    　各第２層（１０２）は、
    　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
    　ポンプ（３１２）、および
    　センサ（３１５）
    を具備し、
    　前記複数の第２層（１０２）の中から、前記検体の種類および解析される対象物に応じて１つの第２層（１０２）を選択する工程（ｂ）、
    　工程（ｂ）において選択された第２層を前記第１層（１０１）上に積層し、ＤＮＡ解析マイクロ流路チップを得る工程（ｃ）、ここで、
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、かつ
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも２つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
    　前記ＤＮＡ解析マイクロ流路チップの内部に、前記検体を供給する工程（ｄ）、
    　前記ポンプにより、前記試薬を、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給する工程（ｅ）、
    　ここで、前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
    　前記ＰＣＲリアクタにおいて、前記ＰＣＲ法を実施し、ＰＣＲ生成物を得る工程（ｆ）、
    　前記工程（ｆ）において得られたＰＣＲ生成物を、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送る工程（ｇ）、および
    　前記センサを用いて前記ＰＣＲ生成物を感知して、前記検体に含有されるＤＮＡを解析する工程（ｈ）
    を含む、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法により解析する方法。
  6. 　検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法によりＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて解析する方法であって、
    　以下を具備するＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用意する工程（ａ’）
    　シリコンからなる第１層（１０１）および
    　プラスチックからなる第２層（１０２）、ここで、
    　前記第２層（１０２）は前記第１層（１０１）上に積層され、
    　前記第１層（１０１）は、
    　少なくとも４個の開口部（２９１、２９２、２９３、２９４）、
    　２以上のＰＣＲリアクタ（２０３、２０４、４０３、４０４）、
    　前記ＰＣＲリアクタの間に設けられた少なくとも１つのフィルタ（２０６）、および
    　前記開口部、各ＰＣＲリアクタおよび前記少なくとも１つのフィルタの間と連通するマイクロ流路
    を具備し、
    　前記第２層（１０２）は、
    　前記ＰＣＲ法のために用いられる試薬（１、２）、
    　ポンプ（３１２）、および
    　センサ（３１５）
    　を具備し、
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記試薬（１、２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９１）に重なり合い、かつ
    　第１層（１０１）の法線方向から見たときに、前記ポンプ（３１２）は、前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９２、２９３）に重なり合い、
    　前記ＤＮＡ解析マイクロ流路チップの内部に、前記検体を供給する工程（ｄ）、
    　前記ポンプにより、前記試薬を、前記マイクロ流路を介して前記ＰＣＲリアクタに供給する工程（ｅ）、
    　ここで、前記ＰＣＲリアクタには、前記試薬および前記検体の混合物が供給され、
    　前記ＰＣＲリアクタにおいて、前記ＰＣＲ法を実施し、ＰＣＲ生成物を得る工程（ｆ）、
    　前記工程（ｆ）において得られたＰＣＲ生成物を、前記ＰＣＲリアクタから前記少なくとも４個の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部（２９４）を介して前記センサに送る工程（ｇ）、および
    　前記センサを用いて前記ＰＣＲ生成物を感知して、前記検体に含有されるＤＮＡを解析する工程（ｈ）、
    を含む、検体に含有されるＤＮＡをＰＣＲ法によりＤＮＡ解析マイクロ流路チップを用いて解析する方法。
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