CN105555406B - 用于执行聚合酶链式反应的分析单元、用于运行以及用于制造这样的分析单元的方法 - Google Patents

用于执行聚合酶链式反应的分析单元、用于运行以及用于制造这样的分析单元的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于执行聚合酶链式反应的分析单元。分析单元包括一盖部元件以及一具有至少一个底部空隙的底部元件。底部空隙具有流体接纳面和由微型空穴构成的布置结构。在此，底部空穴与盖部元件对置地布置。此外，分析单元包括至少一个流体通道，流体通道构造在盖部元件与底部元件之间，用于将流体引导到底部空隙的流体接纳面上。此外，在盖部元件中构造了至少一个压力通道，用于将压力引导到流体接纳面的区域中。最后，分析单元包括薄膜，所述薄膜在盖部元件与底部元件之间布置在底部空隙的区域中。薄膜被构造用于在通过压力通道引导压力时通过压力来以下述方式变形：流体从流体接纳面运动到由微型空穴构成的布置结构中。

Description

用于执行聚合酶链式反应的分析单元、用于运行以及用于制 造这样的分析单元的方法
技术领域
本发明涉及一种用于执行聚合酶链式反应的分析单元、一种用于运行这样的分析单元的方法以及一种用于制造这样的分析单元的方法。
背景技术
数字的聚合酶链式反应能够检验空穴阵列中的各个DNA序列。为此，将n个DNA分子与生化的放大系统一起（聚合酶链式反应，英语：Polymerase Chain Reaction；PCR）以统计的方式分布到芯片的m个微型空穴上，其中在正常情况中n小于m。在每个空穴中最初是一个DNA分子，在每个空穴中产生所述DNA分子的百万个相同的副本并且同时产生能够探测的信号。通过对于所述信号的计数，由此可以在所述聚合酶链式反应之后“以数字方式”在空的（=0）空穴与具有一个DNA分子（=1）的空穴之间进行区分。
在商业上可以得到的、用于数字的聚合酶链式反应的系统中，首先将生物上的试样分解，而后净化并且提取所述DNA。
微流体的诊断系统、例如芯片实验室（LOC：“Chiplabor”）允许微型化地并且集成地实施复杂的工作流程、例如全自动化的试样制备。在这样的芯片实验室系统中，可以首先将有待检验的试样材料借助于聚合酶链式反应来放大并且随后在微阵列上对其进行分析。这两种操作的联结以及多步骤的过程控制引起被延长的过程时间以及昂贵的过程控制。而所述数字的聚合酶链式反应则允许专门在一个步骤中放大并且量化DNA分子。
发明内容
在这种背景下，用本发明来介绍用于执行聚合酶链式反应的分析单元、用于运行这样的分析单元的方法以及用于制造这样的分析单元的方法。有利的设计方案从以下说明中获得。
介绍了一种用于执行聚合酶链式反应的分析单元，其中所述分析单元具有以下特征：
盖部元件；
具有至少一个底部空隙的底部元件，其中所述底部空隙具有流体接纳面和由微型空穴构成的布置结构，其中所述底部空隙与所述盖部元件对置地布置；
至少一个流体通道，所述流体通道构造在所述盖部元件与所述底部元件之间，用于将流体引导到所述底部空隙的流体接纳面上；
至少一个压力通道，所述压力通道构造在所述盖部元件中，用于将压力引导到所述流体接纳面的区域中；以及
薄膜，该薄膜在所述盖部元件与所述底部元件之间布置在所述底部空隙中，其中所述薄膜被构造用于：在将所述压力引导到所述流体接纳面的区域中时通过所述压力来以下述方式变形：所述流体从所述流体接纳面运动到所述由微型空穴构成的布置结构中。
“盖部元件和底部元件”可以分别理解为一个层，所述层例如由塑料、尤其是由聚合物制成。“底部空隙”例如可以理解为所述底部元件中的凹处。“流体接纳面”可以理解为所述底部空隙的一个面，流体可以被施加到该面上。“流体”可以理解为一种具有生化材料、例如核酸的液体。“微型空穴”可以理解为在所述底部空隙中所构成的、用于接纳流体的凹处。例如可以将所述流体引入到所述微型空穴中，用于执行聚合酶链式反应。“薄膜”可以理解为一种面状的柔韧的元件、例如塑料层。所述薄膜在此例如可以不让流体渗透。
当前的方案基于以下认识：可以将由微型空穴构成的、用于借助于聚合酶链式反应来实施分析的阵列集成到芯片实验室系统中。在所述芯片实验室系统中，例如也可以制备有待分析的试样溶液。可以有利地使用所述芯片实验室系统的膜片，用于在制备之后将所述试样溶液填注到所述微型空穴中。为此，所述膜片可以借助于压力来以下述方式偏移：所述试样溶液被挤压到所述微型空穴中。
可以自动地并且受控制地装填所述微阵列，由此与所述试样溶液的人工转移相比可以明显地使流程加速和简化。此外，由此可以排除操作错误并且可以节省用于专门受训的人员的成本。最后，当前的方案提供了降低污染危险的优点。
按照当前方案的一种实施方式，所述压力通道可以构造为所述盖部元件中的直通孔。在这种情况下，可以以下述方式布置所述底部空隙：所述流体接纳面与所述直通孔对置并且所述由微型空穴构成的布置结构在侧面相对于所述直通孔错开。由此可以用较低的成本开销来实现对于所述薄膜的有效操控。
按照当前方案的一种实施方式，所述薄膜至少可以在所述流体接纳面的区域中并且/或者在由微型空穴构成的布置结构的区域中以能够松开的方式被固定在所述盖部元件上。由此可以实现这一点：所述薄膜在将压力施加在所述直通孔上时连续地从所述流体接纳面朝所述微型空穴的方向向外拱起。这提供了非常可靠地装填所述微型空穴的优点。
此外，所述薄膜可以被构造用于通过所述压力来以下述方式变形：所述由微型空穴构成的布置结构流体密封地被封闭。通过在一个步骤中装填所述微型空穴并且流体密封地将其封闭可以防止流体的提早挥发。
此外，在所述由微型空穴构成的布置结构与所述流体接纳面之间可以构造分隔元件，用于在将所述压力引导到所述流体接纳面的区域中之前防止所述流体从所述流体接纳面运动到由微型空穴构成的布置结构中。“分隔元件”例如可以理解为所述底部空隙中的、横向于流体的运动方向伸展的凹槽或者被施加到所述底部空隙上的、由疏水的材料构成的条带。借助于这样的、可以容易地实现的分隔元件，所述流体可以快速地并且受控制地被引入到所述分析单元中。
按照当前方案的另一种实施方式，所述流体接纳面至少可以部分地用能够压缩的、用于吸收并且/或者排出所述流体的纤维层来覆盖。“纤维层”可以理解为由吸收液体的材料、例如无纺布构成的层。例如所述纤维层可以被构造用于吸收预先确定的最大体积的流体。由此，不仅可以防止所述流体意外地从所述流体接纳面运动到由微型空穴构成的布置结构中，而且也可以测定所述流体的量。
此外，所述底部元件可以在所述由微型空穴构成的布置结构的区域中具有预先确定的最大厚度。例如，较小的最大厚度提供以下优点：可以快速并且有效地对所述用于实施温控的聚合酶链式反应的微型空穴进行恒温处理。此外，可以在所述微型空穴的区域中降低通过所述底部元件引起的光吸收。这一点尤其在将光学的方法用于对所述流体进行分析时可能是有利的。
所述薄膜至少可以在所述由微型空穴构成的布置结构的区域中具有隔离层并且/或者构造为多层复合结构，用于降低所述薄膜的蒸汽渗透性。由此可以有效地抑制扩散损失并且保证所述分析单元的较高的可靠性。
按照另一种实施方式，所述隔离层可以构造在所述薄膜的、朝向盖部元件的一面上。尤其在此所述隔离层可以由石蜡构成。所述石蜡具有固态的聚集态并且例如只有在对所述分析单元进行加热时才转换为液态的聚集态，由此所述隔离层可以在制造所述分析单元时容易地被施加到所述薄膜上。
按照当前方案的另一种实施方式，可以在所述底部元件中构造一作为另外的底部空隙的流体容器。在此，可以在所述盖部元件中构造至少另一个压力通道，用于将压力引导到所述流体容器中。此外，可以在所述盖部元件中构造至少一个连接通道，用于将所述流体容器和所述压力通道流体地耦接起来。所述流体容器可以被构造用于将所述压力通过所述连接通道和所述压力通道引导到所述流体接纳面的区域中。“流体容器”例如可以理解为所述底部元件中的、用液体来装填的凹处。所述液体尤其可以是水。通过所述偏移的薄膜上面的水作为一种扩散阻挡起作用，可以降低处于所述微型空穴中的液体的挥发。此外，这种实施方式提供了简化对于所述分析单元的操作的优点，因为不必从外部来输送液体。
按照另一种实施方式，所述薄膜也可以布置在所述流体容器的区域中，用于流体密封地将所述流体容器封闭。在此，所述压力可以通过所述薄膜的偏移来作用于所述液体上。
按照当前方案的另一种实施方式，所述分析单元此外可以具有一器件，该器件被构造用于将压力导入到所述压力通道或者所述另外的压力通道中。“器件”例如可以理解为泵，该泵被构造用于将流体泵吸到所述压力通道和/或所述另外的压力通道中。所述流体尤其可以是液体。通过所述器件，可以可靠地提供为了使所述薄膜偏移所必需的压力。液体的使用提供了降低所述薄膜的蒸汽渗透性的额外的优点，只要所述薄膜在所述微型空穴的区域中被所述液体所覆盖。
此外，当前的方案提供了一种用于运行按照前面所描述的实施方式之一的分析单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
将流体施加到所述流体接纳面上；并且
将压力导入到所述压力通道中，用于使所述流体从所述流体接纳面运动到由微型空穴构成的布置结构中。
最后，当前的方案提供了一种用于制造按前面所描述的实施方式之一的分析单元的方法，其中所述方法包括以下步骤：
提供：具有至少一个底部空隙的底部元件，所述底部空隙具有流体接纳面以及由微型空穴构成的布置结构；具有至少一个压力通道的盖部元件，所述压力通道被构造用于将压力引导到所述流体接纳面的区域中；以及薄膜，所述薄膜被构造用于在将所述压力引导到所述流体接纳面的区域中时通过所述压力来以下述方式进行变形：流体从所述流体接纳面运动到所述由微型空穴构成的布置结构中；
将所述盖部元件、所述底部元件和所述薄膜组合起来，其中以下方式进行所述组合：所述底部空隙与所述盖部元件对置并且所述薄膜在所述盖部元件与所述底部元件之间布置在所述底部空隙的区域中；并且
在所述盖部元件与所述底部元件之间形成至少一个流体通道，用于将所述流体引导到所述底部空隙的流体接纳面上。
附图说明
下面借助于附图来示范性地对本发明进行详细解释。附图示出：
图1a、1b、1c是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图2是根据本发明的一种实施例的分析单元的俯视图；
图3是根据本发明的一种实施例的分析单元的俯视图；
图4a、4b是根据本发明的不同的实施例的底部元件连同分隔元件的横截面图；
图5是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图6是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图7a、7b是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图8是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图9是根据本发明的一种实施例的分析单元的横截面图；
图10是用于运行根据本发明的一种实施例的分析单元的方法的流程图；并且
图11是用于制造根据本发明的一种实施例的分析单元的方法的流程图。
在以下对本发明的有利的实施例所作的描述中，为在不同的附图中示出的并且类似地起作用的元件使用相同的或者类似的附图标记，其中省去了对于这些元件的重复的说明。
具体实施方式
图1a、1b和1c示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。所述分析单元100包括一具有压力通道110的盖部元件105、一具有底部空隙120的底部元件115以及一薄膜122。所述压力通道110按照这种实施例构造为所述盖部元件105中的直通孔。所述底部空隙120具有流体接纳面125以及由微型空穴130构成的布置结构。所述薄膜122在所述盖部元件105与所述底部元件150之间布置在所述底部空隙120的区域中。所述底部空隙120以下述方式布置：所述流体接纳面125与所述压力通道110对置并且所述微型空穴130在侧面相对于所述压力通道110错开。在所述流体接纳面125上有流体135，所述流体的体积填满所述流体接纳面125与所述薄膜122之间的空腔。所述流体135此外一直延伸到所述流体接纳面125的、与所述由微型空穴130构成的布置结构邻接的边缘区域。为了将所述流体135引导到所述流体接纳面125上，在所述盖部元件105与所述底部元件115之间构造了流体通道（不可见）。
所述薄膜122被构造用于在将压力加载在所述压力通道110上时通过所述压力来以下述方式变形：所述流体135从所述流体接纳面125运动到所述微型空穴130中。
图1a示出了处于未被激活状态中的分析单元100。
图1b示出了在将所述压力施加在所述压力通道110上时的分析单元100。所述压力的方向用箭头来表示。所述薄膜122通过所述压力来以下述方式向外拱起：所述薄膜安放在所述流体接纳面125上。首先所述薄膜122仅仅在所述直通孔110的区域中安放在所述流体接纳面125上。这引起以下结果：所述流体135被从所述流体接纳面125朝所述微型空穴130的方向排挤，从而用所述流体来填满所述微型空穴130中的一些空穴。所述流体135的运动方向用另一个箭头来示出。
通过所述压力使所述薄膜122连续地朝所述微型空穴130的方向向外拱起，直至其如在图1c中示出的那样全面地安放在所述流体接纳面125与所述微型空穴130上。
图1c示出了处于完全被激活状态中的分析单元100。在此所有微型空穴130用所述流体135来填满并且被所述薄膜122所遮盖。
图2示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的俯视图。所述底部元件115具有流体通道200，所述流体通道汇入到所述底部空隙120中并且被构造用于将所述流体引导到所述流体接纳面125上。在图1a至1c中示出的横截面图的剖切轴线（Schnittachse）通过线条AA’来表示。
根据本发明的一种实施例，所述分析单元100的层结构由一具有穿孔110的第一聚合物基片105所构成，在所述第一聚合物基片的下侧面上安置了能够偏移的聚合物膜片122。在与该结构平面平行的情况下布置了第二聚合物基片115，该第二聚合物基片具有由微型空穴130构成的阵列。通过这种布置结构来实现一种微流体的通道作为流体通道200，该微流体的通道扩宽为扁形室（Flachkammer）120，在该扁形室中有所述空穴阵列，该空穴阵列也被称为由微型空穴130构成的布置结构。
所述聚合物基片105也可以被称为盖部元件105，所述穿孔110也可以被称为压力通道110或者直通孔，所述第二聚合物基片115也可以被称为底部元件115，所述能够偏移的聚合物膜片122也可以被称为薄膜122或者膜片122，并且所述扁形室120也可以被称为底部空隙120。
为了让所述聚合物膜片122的偏移过程受控制地从左往右地进行，特别有利的是，在所述聚合物膜片122与所述聚合物基片105之间建立粘附连接，所述粘附连接以下述方式构成：所述连接通过所述压力加载首先在所述穿孔110的区域中并且随后缓慢地从左往右地松开。这样的一次性可逆的连接例如可以借助于激光透射焊接来进行。
按照另一种实施例，由空穴130构成的阵列被集成到聚合的层结构中。所述结构的、能够偏移的膜片122被用于用有待检验的试样溶液135来填满所述空穴阵列并且同时用于遮盖所述阵列并且对所述阵列空穴130进行密封。所述试样溶液135也可以被称为流体135、试样量135或者试样135。在此，所述空穴阵列处于与所述微流体的通道220相同的平面中。所述膜片122则处于其之上。
所述试样溶液135通过通道被引导到所述阵列的边沿上并且在那里被拦住。通过有弹性的膜片122的偏移，所述试样溶液135的弯月面受控制地被移到所述空穴阵列的上面，其中如示范性地在图1b和1c中示出的那样以毛细管的方式填满所述空穴130。
在聚合酶链式反应的过程中，所述膜片122保持偏移或者下降，由此为独立的聚合酶链式反应维持由空穴130构成的阵列。
本发明的另一种实施例规定将空穴阵列整合到芯片实验室系统（英文：Lab-on-a-chip-System）中，用于借助于数字的聚合酶链式反应来检验核酸。这种形式为微流体的芯片的、具有所集成的空穴阵列的系统允许与布置在后面的、数字的聚合酶链式反应一起在聚合的芯片实验室多层系统上实施试样制备。
由此获得以下优点：
与在相同的芯片实验室系统中所实施的试样制备一起，产生一种全集成的诊断系统，该系统可以以极小的浓度来检验DNA分子。
所述多层结构的、柔韧的聚合物膜片122允许受控制地并且自动化地填满所述空穴130。由此排除操作错误并且可以省去专门受训的、用于填满所述空穴130的人员。
通过所述数字的聚合酶链式反应的敏感性，使得芯片实验室系统的使用范围例如扩展到非侵入性的产前诊断术、对于循环的肿瘤细胞或者无细胞的肿瘤DNA的检验、对于用于个性化医学的点突变的检验以及对于基因表达中的极小变化的检验。
由试样制备和数字的聚合酶链式反应构成的组合节省了人工的操作步骤和时间。
可以降低由于被拖带的（verschleppt）的聚合物链式反应产物所引起的污染危险，因为不必人工转移经过净化的产物。
按照现有技术，可以在由终点-聚合酶链式反应和随后的微阵列-分析所构成的双步骤的方法中检验DNA分子。与此相比，所建议的方法则提供了更快的流程和得到简化的过程控制。
图3示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的俯视图。与图2相比，在图3中示出的分析单元100具有可选的分隔元件300。该分隔元件300横向于所述线条AA’来布置。按照这种实施例，所述分隔元件300构造为所述底部元件115中的凹槽，其中所述凹槽在所述底部空隙120的整个宽度的范围内延伸。此外，所述分隔元件300沿着所述由微型空穴130构成的布置结构的、与所述流体接纳面125相邻的边沿来布置。
所述分隔元件300被构造用于：在将所述压力加载在所述直通孔上之前防止所述流体从所述流体接纳面125运动到所述微型空穴130中。
图4a和4b示出了根据本发明的不同的实施例的底部元件115连同分隔元件300的横截面图。
图4a示出了一种实施例，在该实施例中所述分隔元件300如在图3中示出的那样构造为凹槽或者小坑。
图4b示出了一种实施例，在该实施例中与图3和4a相比所述分隔元件300作为疏水的条带（Streife）被施加在所述流体接纳面125的、与所述微型空穴130相邻的区域中。
根据本发明的不同的实施例，所述空穴阵列的左边的边沿具有作为分隔元件300的特征，所述分隔元件使得所述试样量以所定义的方式被拦住。所述特征一方面可以如在图4b中所示出的那样作为疏水的阻拦件来实现，另一方面可以作为几何上的阻拦件、例如作为在图3和4a中示出的小沟来实现。通过这种造型，可以实现所定义的、用于将所述试样量分布到所述空穴130上的起始点。
图5示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。与前面所描述的附图1a至4b相比，在图5中示出的流体接纳面125从所述压力通道110的区域直至所述流体接纳面125的边缘区域用能够压缩的纤维层500来遮盖。所述纤维层500被构造用于吸入所述流体并且在将所述压力加载在所述压力通道110上时通过所述薄膜来以下述方式被压缩：所述流体又被朝所述微型空穴130的方向被排出。
在另一种实施方式中，所述通道及扁形室的部件包括作为纤维层500的、有吸附能力的、也被称为海绵的无纺布。这具有以下优点：所述海绵可以吸收所定义的体积。通过对于所述聚合物膜片的激励（Aktuierung），可以将处于所述无纺布中的体积填入到所述空穴阵列中。由此不仅定义了用于装填的起始点，而且同时也测定了试样量。
图6示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。与前面所描述的附图相比，在图6中示出的底部元件115在所述微型空穴130的区域中具有一种壁厚，该壁厚小于所述底部元件115的其余的壁厚。由此能够更为容易地接近所述微型空穴130，例如用于对在所述微型空穴130中所包含的流体进行恒温处理和/或分析。
可选地，在所述空穴阵列的下方构造一薄化部（Abdünnung）作为所述聚合物基片115的凹处600。首先由此可以将用于实施温控的聚合酶链式反应的热能快速地引入到所述空穴阵列的区域中。其次由此可以以相对于所述空穴阵列较小的物理上的间距来安置读取镜组，由此降低了所述聚合物基片115的吸收份额。
图7a和7b示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。在图7a和7b中示出的薄膜122与前面所描述的附图相比具有附加的隔离层700。按照这种实施例，所述隔离层700构造在所述薄膜122与所述盖部元件105之间。在此，所述隔离层700从所述直通孔110的区域一直延伸到所述由微型空穴130构成的布置结构的、背向直通孔110的边缘区域。所述隔离层700被构造用于降低所述薄膜122的蒸汽渗透性。
图7a示出了处于未偏移的状态中的薄膜122。图7b示出了处于如已经借助于图1a至1c所描述的那样的、偏移状态中的薄膜122。
作为补充方案或者替代方案，在所述聚合物基片105与所述聚合物膜片122之间构造了一作为隔离层700的、较薄的石蜡层。在所述膜片122偏移并且所述石蜡层熔化之后，如在图7b中所示出的那样，所述偏移的膜片122用石蜡来覆盖。如此实现的蒸汽阻挡具有以下优点：所述蒸汽阻挡在没有使用液态介质的情况下够用并且当在温度之下将所述系统置于运行中时所述蒸汽阻挡自动地被激活。此外，这具有以下优点：在制造过程中可以引入所述石蜡层作为固体，由此省去了液态材料的分配。
按照另一种实施例，对所述聚合物膜片122的表面进行涂覆，从而降低了所述蒸汽渗透性。在此可以运用所有从现有技术中已知的技术。这例如是化学气相沉积（英语：chemical vapour deposition；CVD）或者物理气相沉积（英语：physical vapourdeposition；PVD）的过程。
额外地，所述聚合物膜片122可以作为多层复合结构来实现。通过对于合适材料的选择和布局安排，由此可以降低所述蒸汽渗透性。这种实施方式尤其具有以下优点：所述空穴130的内容还更好地被密封并且由此所述系统的可靠性得到了提高。
图8示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。在图8中示出了处于偏移状态中的薄膜122。在此，所述微型空穴130通过所述薄膜122来流体密封地被封闭。按照这种实施例，所述分析单元100配备了在这里未示出的、用于将压力导入到所述压力通道110中的器件。所述器件被构造用于通过所述压力通道110来泵吸液体800，从而所述薄膜122通过所述液体800的压力来向外拱起。通过所述薄膜122向外拱起而在所述薄膜122与所述盖部元件105之间产生的空腔在此通过所述液体800来填满。
通过用从外部输送的液态介质800、也被称为液体800来覆盖所述偏移的聚合物膜片122这种方式，可以额外地降低处于所述空穴130中的试样量135的挥发程度。在这种实施方式中，可以省去所述聚合物膜片122的涂层或者特殊的层结构。
所述液态的介质800例如可以是水。对于所述膜片122的相应的状态来说，在这种情况中可以穿过所述膜片122来进行水的液体交换。所述空穴130在聚合酶链式反应过程中不会干燥，因为阻止了由于水通过所述膜片122来扩散所引起的液体损失。
所述液态的介质800也可以是油、光刻胶或者是能够通过UV（紫外线）或者以热的方式来活化的胶粘剂。通过用所述介质800来覆盖所述偏移的聚合物膜片122这种方式，来实现一种液态的扩散阻挡并且由此防止了液体损失。
图9示出了根据本发明的一种实施例的分析单元100的横截面图。在此，所述分析单元100包括流体容器900作为所述底部元件115中的另外的底部空隙905。在所述另外的底部空隙905与所述盖部元件105之间布置了所述薄膜122。所述流体容器900用液体来填满并且通过所述薄膜122流体密封地被封闭。所述盖部元件在所述流体容器900的区域中具有另一压力通道910。按照这种实施例，所述另一压力通道910作为所述盖部元件105中的另一直通孔来实现。此外，在所述盖部元件105中构造了连接通道915，用于将所述流体容器900与所述压力通道110流体地耦接起来。
如在图9中所示出的那样，通过所述另一压力通道910例如可以借助于泵（未示出）来将压力施加到所述薄膜122上，从而使得所述薄膜122在所述流体容器900的区域中偏移。借助于所述液体，将所述压力通过所述连接通道915和所述压力通道110引导到所述薄膜122的、处于底部空隙120的区域中的部分上，使得所述薄膜122也在这个区域中进行偏移。在此将所述流体挤压到所述微型空穴130中。
本发明的一种实施例规定集成一个储存器，该储存器作为用于借助于图8来描述的液态介质800的流体容器900。通过向这个储存器加载压力这种方式来将所述介质800引导到也被称为连接通道915的输送通道915中。所述介质800而后使所述聚合物膜片122偏移，由此又蒸汽密封地将所述空穴阵列封闭。
这种实施方案具有以下优点：不必从外部输送介质，这简化了所述过程控制。因为所述介质800在这种实施方式中没有通往外界的直接入口，所以此外产生另一优点：所述介质800即使在所述过程结束之后在取消所有激励压力时也不会流出并且例如不会污染外部的控制单元。
图10示出了用于运行根据本发明的一种实施例的分析单元的方法1000的流程图。在步骤1005中首先将流体施加到所述流体接纳面上。随后在步骤1010中将压力导入到所述压力通道中，用于使所述流体从所述流体接纳面运动到所述由微型空穴构成的布置结构中。
根据本发明的一种实施例，将有待检验的试样量135引导到所述通道200中并且引导到所述扁形室120的一部分中并且在那里将其拦住。将过压加载到所述穿孔110上，由此使所述聚合物膜片122偏移。在此，所述聚合物膜片122从左向右下降。由此如在图1b中所示出的那样，使处于其下面的试样量135朝所述空穴阵列130的方向运动。一旦所述膜片122完全下降，所有空穴130则以毛细管的方式用所述试样135来填满（参见图1c、7b和8）。在实施所述聚合酶链式反应的过程中，所述膜片122保持下降，由此所述空穴130保持被封闭。
图11示出了用于制造根据本发明的一种实施例的分析单元的方法1100的流程图。在步骤1105中，提供具有至少一个底部空隙的底部元件、具有至少一个压力通道的盖部元件以及薄膜，其中所述底部空隙具有流体接纳面和由微型空穴构成的布置结构，并且其中所述压力通道被构造用于将压力引导到所述流体接纳面的区域中。在此所述薄膜被构造用于在将所述压力引导到所述流体接纳面的区域中时通过所述压力来以下述方式进行变形：流体从所述流体接纳面运动到所述由微型空穴构成的布置结构中。
在另一个步骤1110中，将所述盖部元件、所述底部元件和所述薄膜组合起来。在此以下方式进行所述组合过程：所述底部空隙与所述盖部元件对置并且所述薄膜在所述盖部元件与所述底部元件之间布置在所述底部空隙的区域中。
最后，在步骤1115中，在所述盖部元件与所述底部元件之间形成至少一个流体通道，用于将所述流体引导到所述底部空隙的流体接纳面上。
所述聚合物基片105、115中的必要的结构例如可以通过铣削、压铸、热冲压或者激光结构化来产生。所述空穴阵列要么可以直接构造在所述聚合物中，要么可以作为例如由玻璃制成的插入件来引入到所述聚合物层结构中。
作为材料实例，对于所述聚合物基片来说可以使用热塑性塑料例如聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、环烯烃聚合物（COP）或环烯烃共聚物（COC），并且对于所述聚合物膜片来说可以使用弹性体、聚氨酯热塑性弹性体（TPU）、苯乙烯嵌段共聚物（TPS）、热塑性塑料、用于微量滴定盘的热胶粘薄膜或者密封膜。
作为所述实施例的示范性的尺寸，所述聚合物基片的厚度可以为0.5至5mm，所述聚合物基片中的通道直径可以为10μm至3mm，所述聚合物膜片的厚度可以为5至500μm，并且整个实施例的侧向尺寸可以为10×10mm2至200×200mm2。
所述阵列的空穴的体积可以为1 fL至100μL。
所述空穴的数目例如可以达到101至109。
仅仅示范性地选择了所描述的并且在附图中示出的实施例。不同的实施例可以完全或者关于各个特征彼此相组合。一种实施例也可以通过另一种实施例的特征来得到补充。
此外，根据本发明的方法步骤可以重复地以及以与所描述的顺序不同的顺序来执行。
如果一种实施例包括第一特征与第二特征之间的“与/或”联结，则可以以下述方式对此进行解读：所述实施例按照一种实施方式不仅具有所述第一特征而且具有所述第二特征并且按照另一种实施方式要么仅仅具有所述第一特征要么仅仅具有所述第二特征。

Claims (14)

1.用于执行聚合酶链式反应的分析单元（100），其中所述分析单元（100）具有以下特征：
盖部元件（105）；
具有至少一个底部空隙（120）的底部元件（115），其中所述底部空隙（120）具有流体接纳面（125）和由微型空穴（130）构成的布置结构，其中所述底部空隙（120）与所述盖部元件（105）对置地布置；
至少一个流体通道（200），所述流体通道构造在所述盖部元件（105）与所述底部元件（115）之间，用于将流体（135）引导到所述底部空隙（120）的流体接纳面（125）上；
至少一个压力通道（110），所述压力通道构造在所述盖部元件（105）中，用于将压力引导到所述流体接纳面（125）的区域中；以及
薄膜（122），所述薄膜在所述盖部元件（105）与所述底部元件（115）之间布置在所述底部空隙（120）的区域中，其中所述薄膜（122）被构造用于在将压力引导到所述流体接纳面（125）的区域中时通过所述压力来以下述方式进行变形：所述流体（135）从所述流体接纳面（125）运动到所述由微型空穴（130）构成的布置结构中。
2.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，所述压力通道（110）构造为所述盖部元件（105）中的直通孔，其中所述底部空隙（120）以下述方式布置：所述流体接纳面（125）与所述直通孔对置并且所述由微型空穴（130）构成的布置结构在侧面相对于所述直通孔错开。
3.根据前述权利要求中任一项所述的分析单元（100），其特征在于，所述薄膜（122）至少在所述流体接纳面（125）的区域中并且/或者在由微型空穴（130）构成的布置结构的区域中以能够松开的方式被固定在所述盖部元件（105）上。
4.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，所述薄膜（122）此外被构造用于通过所述压力来以下述方式进行变形：由微型空穴（130）构成的布置结构流体密封地被封闭。
5.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，在所述由微型空穴（130）构成的布置结构与所述流体接纳面（125）之间构造了分隔元件（300），用于在将所述压力引导到所述流体接纳面（125）的区域中之前阻止所述流体（135）从所述流体接纳面（125）运动到所述由微型空穴（130）构成的布置结构中。
6.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，所述流体接纳面（125）至少部分地用能够压缩的纤维层（500）来覆盖，用于吸收并且/或者排出所述流体（135）。
7.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，所述底部元件（115）在所述由微型空穴（130）构成的布置结构的区域中具有预先确定的最大厚度。
8.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，所述薄膜（122）至少在所述由微型空穴（130）构成的布置结构的区域中具有隔离层（700）并且/或者构造为多层复合结构，用于降低所述薄膜（122）的蒸汽渗透性。
9.根据权利要求8所述的分析单元（100），其特征在于，所述隔离层（700）构造在所述薄膜（122）的、朝向盖部元件（105）的一面上。
10.根据权利要求1所述的分析单元（100），其特征在于，在所述底部元件（115）中构造了一流体容器（900）作为另外的底部空隙（905），其中在所述盖部元件（105）中构造了至少另一个压力通道（910），用于将压力引导到所述流体容器（900）中，其中在所述盖部元件（105）中构造了至少一个连接通道（915），用于将所述流体容器（900）和所述压力通道（110）流体地耦接起来，其中，所述流体容器（900）被构造用于将所述压力通过所述连接通道（915）和所述压力通道（110）引导到所述流体接纳面（125）的区域中。
11.根据权利要求10所述的分析单元（100），其特征在于一种器件，该器件被构造用于将压力导入到所述压力通道（110）和/或另外的压力通道（910）中。
12.根据权利要求9所述的分析单元（100），其特征在于，所述隔离层（700）由石蜡构成。
13.用于运行根据权利要求1至12中任一项所述的分析单元（100）的方法（1000），其中所述方法（1000）包括以下步骤：
将流体（135）施加（1005）到所述流体接纳面（125）上；并且
将压力导入（1010）到所述压力通道（110）中，用于使所述流体（135）从所述流体接纳面（125）运动到由微型空穴（130）构成的布置结构中。
14.用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的分析单元（100）的方法（1100），其中所述方法（1100）包括以下步骤：
提供（1105）：具有至少一个底部空隙（120）的底部元件（115），所述底部空隙具有流体接纳面（125）以及由微型空穴（130）构成的布置结构；具有至少一个压力通道（110）的盖部元件（105），所述压力通道被构造用于将压力引导到所述流体接纳面（125）的区域中；以及薄膜（122），所述薄膜被构造用于在将所述压力引导到所述流体接纳面（125）的区域中时通过所述压力来以下述方式进行变形：流体（135）从所述流体接纳面（125）运动到所述由微型空穴（130）构成的布置结构中；
将所述盖部元件（105）、所述底部元件（115）和所述薄膜（122）组合（1110）起来，其中以下方式进行所述组合（1110）：所述底部空隙（120）与所述盖部元件（105）对置并且所述薄膜（122）在所述盖部元件（105）与所述底部元件（115）之间布置在所述底部空隙（120）的区域中；并且
在所述盖部元件（105）与所述底部元件（115）之间形成（1115）至少一个流体通道（200），用于将所述流体（135）引导到所述底部空隙（120）的流体接纳面（125）上。
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