DE112015001061T5

DE112015001061T5 - Analysenvorrichtung

Info

Publication number: DE112015001061T5
Application number: DE112015001061.0T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Yamashita; Hirokazu Kato; Tomohiro Shoji; Hiroyuki Higashino; Mitsuru Harigae
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-12-01
Also published as: WO2015151738A1; GB2539580A; GB201615488D0; JP6185151B2; GB2539580B; CN106170688B; US20170089836A1; JPWO2015151738A1; CN106170688A

Abstract

Es wird eine Analysenvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Durchflusschip, der mindestens mit einem lichtdurchlässigen ersten Substrat und einem zweiten Substrat mit einem Einlass und einem Auslass für eine Flüssigkeit versehen ist, ein Halteelement zum Halten des Durchflusschips, ein Fixierungselement, an dem das Halteelement platziert wird und das in Kontakt mit dem zweiten Substrat des Durchflusschips kommt, eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung zur Zufuhr der Flüssigkeit zum Einlass und zum Entleeren der Flüssigkeit aus dem Auslass, eine auf der ersten Substratseite des Durchflusschips angeordnete optische Nachweiseinrichtung und eine Antriebseinrichtung zum Transportieren des Halteelements in der X- und Y-Richtung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Analysenvorrichtung.
Stand der Technik
Im Rahmen des Humangenomprojekts, das in den Jahren 1990 bis 2005 über ein Budget von 3 Milliarden Dollar verfügte, wurden die zum Dekodieren der Genome erforderlichen Techniken und Verfahren entwickelt. Diese Techniken wurden seitdem weiter verbessert. Derzeit lassen sich Genome mit Kosten von etwa 1000 Dollar mit einer Genauigkeit, die den Anforderungen der Praxis standhält, dekodieren.
Im Kern erfolgt die Sequenzbestimmung der nächsten Generation in einem Durchflusschip, an dem zahlreiche Mikroreaktionsfelder fixiert sind. Eine chemische Reaktion wird auf dem am Durchflusschip fixierten Mikroreaktionsfeld durchgeführt und ein davon emittiertes Fluoreszenzsignal wird analysiert, so dass die Basensequenz der Nucleinsäure analysiert werden kann. Bei einem Durchflusschip handelt es sich um einen Gebrauchsgegenstand aus einem Glasobjektträger, auf dem zahlreiche Mikroreaktionsfelder fixiert sind. Er umfasst einen Durchflusskanal mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für Reagenz. 10 bis 40 Typen von Reagenzien, wie für die Basenelongationsreaktionen erforderliche Enzyme, Nucleotide, die mit mehrfachen verschiedenen Fluorochromen modifiziert sind, ein Reagenz zur Zersetzung einer die Elongation blockierenden Schutzgruppe und ein Abbildungspuffer, der einen Durchflusschip-Flüssigkeitskanal während der Abbildung füllt, werden durch die Einlassöffnung und die Auslassöffnung des Durchflusschips geleitet. Ein typisches Beispiel für ein hier erläutertes Mikroreaktionsfeld umfasst 1 μm-Kügelchen.
Nach der Zufuhr eines Reagenz kann es erforderlich sein, die Temperatur des Reagenz im Durchflusschip entsprechend dem Reagenztyp im Durchflusskanal des Durchflusschips zu steuern. Dies ist notwendig, um die chemische Reaktion exakt und in wirksamer Weise ablaufen zu lassen. Der Durchflusschip wird hierfür in engen Kontakt mit einer Aluminiumplatte gebracht, die im Allgemeinen als Heizblock bezeichnet wird, so dass die Temperatur des Durchflusschips im Bereich von 10 bis 80°C eingestellt wird. Die Reagenzzufuhr und die Einstellung der Temperatur erfolgen stufenweise und ein fluoreszierendes Nucleotid für eine einzelne Base kann in der DNA auf dem Mikroreaktionsfeld aufgefunden werden. Anschließend wird eine optische Messung durchgeführt. Im Allgemeinen befindet sich eine Seite des Durchflusschips in engem Kontakt mit dem Heizblock, der die Temperatureinstellung vornimmt, und daher wird eine Objektlinse an der anderen Seite des Durchflusschips angeordnet. Wenn ein Anregungslicht über die Objektlinse zum Mikroreaktionsfeld auf dem Durchflusschipsubstrat emittiert wird, wird Fluoreszenz emittiert. Diese Fluoreszenz wird von einem zweidimensionalen Sensor, wie einer CMOS-Kamera, eingefangen, so dass Fluoreszenzinformationen über zahlreiche Mikroreaktionsfelder, die auf dem Durchflusschipsubstrat fixiert sind, in Form von Bildern erhalten werden können.
Anschließend ist es erforderlich, das Messsichtfeld des Durchflusschips in Bezug auf die optische Achse der fixierten Objektlinse zu bewegen. Speziell wird der Heizblock, an dem der Durchflusschip fixiert ist, an einem XY-Tisch fixiert und der XY-Tisch wird über eine bestimmte Strecke bewegt, so dass eine benachbarte Gruppe anschließend auf der optischen Achse positioniert wird. Demzufolge handelt es sich beim Durchflusschip-Peripheriebereich um einen Bereich, an dem Komponenten und Vorgänge zur Steuerung der Reagenzzufuhr, die Temperatursteuerung, der optische Nachweis und der Tischantrieb lokal in verdichteter Weise konzentriert sind. Daher ist es erforderlich, zu verhindern, dass die einzelnen Komponenten mechanisch aneinander stoßen und sich gegenseitig stören. Ferner ist es notwendig, für einen reibungslosen Antrieb zu sorgen.
Andererseits macht die Anwendung von Sequenziervorrichtungen der nächsten Generation für diagnostische Zwecke rasch Fortschritte. Ein wichtiger Gesichtspunkt der expandierenden Sequenziertechnik der nächsten Generation auf dem Gebiet der Diagnostik umfasst eine Verringerung der Diagnosekosten. Unter diesen Umständen kommt der Kostensenkung für einen Durchflusschip, bei dem es sich um einen Verbrauchsartikel handelt, eine Schlüsselrolle bei der Verringerung der Diagnosekosten zu. Speziell muss das Problem der Verringerung der Größe des Durchflusschips gelöst werden.
Zur Lösung des vorgenannten Problems beschreibt PTL 1 eine Konfiguration, bei der ein Flüssigkeitskanal in einem Durchflusschip abweichend so angeordnet wird, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung im Flüssigkeitskanalsystem enger zusammengebracht werden. Gemäß dieser Konfiguration können die Positionen der Flüssigkeitskanal-Verbindungskomponenten auf den Durchflusschip so konvergieren, dass die Anzahl der Positionen der Flüssigkeitskanal-Verbindungskomponenten auf dem Durchflusschip von 2 auf 1 verringert werden kann. Demzufolge kann die Anzahl der Bereiche, an denen die Objektlinse und die Flüssigkeitskanal-Verbindungseinheit sich gegenseitig beeinträchtigen, verringert werden und es lässt sich eine Verringerung der Größe des Durchflusschips erreichen. Insbesondere beträgt die Größe des Durchflusschips 75 mm × 25 mm, wobei diese Größe auf 30 mm × 15 mm verringert werden konnte. Ferner beschreibt PTL 1 eine Durchflusschip-Kartusche zum Festhalten eines Durchflusschips im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Durchflusschips.
Ein Bereich eines Durchflusschips, der mit einem einzelnen Bild vermessen werden kann, wird als ein einzelnes Feld bezeichnet. Die Größe eines einzelnen Durchflusschips beträgt 30 mm × 15 mm, wobei gemäß den Angaben in NPL 1 14 Felder gemessen werden. Nach einer Schätzung beträgt die Größe eines einzelnen Feldes bis zu 0,75 mm × 0,75 mm, so dass die für die optische Messung verwendete Fläche eine Größe von 10,5 mm × 0,75 mm aufweist. Insbesondere werden nur 2% der Fläche des Durchflusschips tatsächlich für die optische Messung verwendet. Daher ergibt sich noch ein großer Spielraum zur weiteren Verringerung der Größe des Durchflusschips. In PTL 1 besteht der Grund dafür, warum die Anordnung des Flüssigkeitskanals abgeändert wird, darin, dass die Anzahl der Felder auf 12 × 1 beschränkt ist. Insbesondere sind die Felder nur in Richtung einer Reihe angeordnet und der Tischantrieb ist nur auf die X-Richtung beschränkt, so dass sich eine abgeänderte Anordnung des Flüssigkeitskanals im Durchflusschip ergibt. Für den Fall, dass der Durchflusschip so ausgebildet ist, dass er in den zwei Richtungen X und Y angetrieben wird, kann die Konfiguration zur Bildung des abweichenden Flüssigkeitskanals die Größe des Durchflusschips aufgrund der Flüssigkeitskanalwände nicht erhöhen. Bei der Konfiguration zur Bildung eines abweichenden Flüssigkeitskanals ergibt sich eine komplizierte Gestaltung des Flüssigkeitskanals, was die Kosten erhöht. Daher ist das Flüssigkeitskanal-Divergenzverfahren von PTL 1 nur dann wirksam, wenn die Anzahl der Felder auf etwa 10 beschränkt wird und auch der Durchsatz beschränkt wird, so dass die Anwendungsmöglichkeit auf Fälle mit geringem Durchsatz beschränkt ist.
Die Gründe, warum eine Größe von 30 mm in Längsrichtung des Durchflusschips erforderlich ist, sind nachstehend aufgeführt. Es ist erforderlich, zur Temperatureinstellung an einer Oberfläche des Durchflusschips einen Heizblock zu installieren. Ferner ist es erforderlich, die Zufuhr von Reagenz und die Durchführung der optischen Messung an der anderen Oberfläche des Durchflusschips vorzunehmen. Um daher eine mechanische Störung zwischen der Objektlinse und der Flüssigkeitskanal-Verbindungseinrichtung des Durchflusschips zu vermeiden, muss eine bestimmte Mindestgröße des Durchflusschips gegeben sein. Daher war es bisher schwierig, die Größe des Durchflusschips zu verringern.
Als wichtiger Index auf dem Gebiet der Sequenzbestimmung der nächsten Generation wird der Durchsatz angesehen. Beim Durchsatz handelt es sich um die Gesamtzahl an Basen, die pro Ansatz eingesetzt werden können. Um diesen Wert zu vergrößern, wurden verschiedene Techniken entwickelt. In der Vergangenheit wurden die Reaktionsfelder willkürlich auf dem Durchflusschipsubstrat verstreut und fixiert. Jedoch bringt die Konfiguration einer willkürlichen Fixierung verschiedene Probleme mit sich, zum Beispiel (1) ist es aufgrund der Tatsache, dass die Reaktionsfelder mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit nahe beieinander liegen, schwierig, die nahe beieinander liegenden Reaktionsfelder unter Auflösung oder dergleichen zu analysieren, und (2) aufgrund der Tatsache, dass der Abstand zwischen hellen Flecken willkürlich ist, ist der Einfluss des Nebensprechens zwischen hellen Flecken für jeden hellen Fleck unterschiedlich, so dass es zu starken Variationen der Nachweisgenauigkeit kommt. Um diese Probleme zu überwinden, wendet man sich neuerdings einer Technik zu, die dazu befähigt ist, die Reaktionsfelder auf einem Substrat in matrixartiger Weise anzuordnen.
NPL 2 beschreibt eine Technik zur Anordnung von Aminosilan-Filmen auf einem Siliciumsubstrat in matrixartiger Weise, indem man sich einer Halbleiter-Lithographietechnik bedient. NPL 3 beschreibt ein Verfahren zur Anordnung von Proben auf einem Substrat in matrixartiger Weise für eine Einzelmolekül-Sequenziervorrichtung. Gemäß der gegenwärtigen Technik werden als Nanoaperturen bezeichnete Löcher unter Anwendung von Licht-Lithographie auf einem Glassubstrat gebildet. Die Nanoaperturen werden auf einem Substrat in regelmäßiger Weise gemäß einer Halbleiter-Lithographietechnik gebildet. Der Durchmesser der Nanoapertur ist kleiner als die Wellenlänge, und daher kann das Anregungslicht zur Anregung von fluoreszierenden Einzelmolekülen, die an der Nanoapertur fixiert sind, nicht direkt die Nanoapertur passieren. Jedoch kann aufgrund von ausgetretenem Licht nur ein sehr geringer Bereich in der Nähe der Nanoapertur beleuchtet werden. Aufgrund dieser Wirkung wird eine Anregung der in einer Lösung schwimmenden Fluorochrome verhindert und das Anregungslicht kann nur zu einer sehr kleinen, nachzuweisenden Fläche emittiert werden. Demzufolge kann eine Einzelmolekül-Sequenzierung in Echtzeit erreicht werden. Bei der Einzelmolekül-Sequenzierung in Echtzeit wird während der Sequenzierungsreaktion ein Gesichtsfeld fixiert, und die Reaktion wird kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit mit einer Bildrate von 100 Hz von einer zweidimensionalen Kamera eingefangen. Daher ist es nicht notwendig, das Reagenz bei der Reaktion zu ersetzen.
Die vorstehend erläuterte Technik zur regelmäßigen Anordnung der Reaktionsfelder auf einem Durchflusschip trägt in starkem Maße zur Erhöhung des Durchsatzes bei, wobei zur gleichen Zeit die für die Herstellung des Substrats erforderlichen Kosten steigen. Ein herkömmliches Substrat, das für eine willkürliche Fixierung verwendet wird, benötigt keinen lithographischen Schritt, während zur regelmäßigen Anordnung von Reaktionsfeldern auf dem Substrat ein lithographischer Schritt erforderlich ist. Dadurch ist eine Erhöhung der Kosten für den Durchflusschip, d. h. einen Verbrauchsgegenstand, unvermeidlich. Somit ist es in diesem Fall ebenfalls notwendig, eine Störung zwischen der Objektlinse und der Flüssigkeitskanal-Verbindungseinheit zu vermeiden sowie eine Erhöhung der Kosten aufgrund einer Verringerung der Größe des Durchflusschips zu verhindern.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

PTL 1: US 2012/0270305 A1

Nichtpatentliteratur

NPL 1: ”MiSeq System User Guide”, Part # 15027617, Rev. F, Illumina, Inc., November 2012, Seiten 8, 13
NPL 2: Science. 2010 Jan. 1; 327(5961): 78–81
NPL 3: Proc Natl Acad Sci USA. 2008 Jan. 29; 105(4): 1176–1181.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der herkömmlichen Sequenzbestimmung ist es erforderlich, einen Heizblock auf einer Oberfläche des Durchflusschips für die Temperatureinstellung zu installieren, und ferner ist es erforderlich, die Zufuhr eines Reagenz und den optischen Nachweis auf der anderen Oberfläche des Durchflusschips vorzunehmen. Um daher eine mechanische Störung zwischen der Objektlinse und der Flüssigkeitskanal-Verbindungseinheit des Durchflusschips zu vermeiden, muss die Größe des Durchflusschips eine bestimmte Größe erreichen oder diese übersteigen. Es war schwierig, die Kosten für den Durchflusschip, einen Verbrauchsartikel, zu verringern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Analysenvorrichtung bereitzustellen, bei der die Größe des Durchflusschips verringert werden kann, während eine mechanische Störung zwischen der Objektlinse und der Flüssigkeitskanal-Verbindungseinheit des Durchflusschips vermieden wird.
Lösung der Aufgabe
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird beispielsweise eine in den Patentansprüchen beschriebene Konfiguration herangezogen. Die vorliegende Anmeldung umfasst mehrere Mittel zur Lösung der vorerwähnten Probleme, wobei als ein Beispiel hierfür eine Analysenvorrichtung bereitgestellt wird, die Folgendes umfasst: einen Durchflusschip, der mindestens ein erstes Substrat mit lichtdurchlässiger Beschaffenheit und ein zweites Substrat mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für eine Flüssigkeit umfasst, ein Halteelement zum Halten des Durchflusschips, ein Befestigungselement, an dem das Halteelement angeordnet ist und das in Kontakt mit dem zweiten Substrat des Durchflusschips kommt, eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung, die die Flüssigkeit in die Einlassöffnung transportiert und die Flüssigkeit aus der Auslassöffnung entleert, eine optische Nachweiseinrichtung, die an einer Seite des ersten Substrats des Durchflusschips angeordnet ist, und eine Antriebseinrichtung, zum Antreiben des Halteelements in XY-Richtung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß lässt sich die Größe eines Durchflusschips verringern, so dass auch die für den Durchflusschip erforderlichen Kosten gesenkt werden können.
Weitere Merkmale in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Weitere Probleme, Konfigurationen und Wirkungen, die über die vorstehenden Ausführungen hinausgehen, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine Konfiguration eines Durchflusschips mit einem Flüssigkeitskanalloch an einer rückwärtigen Substratoberfläche gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar.
2A erläutert ein Verfahren zur Befestigung einer Kartusche an einem Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2B erläutert ein Verfahren zur Befestigung einer Kartusche an einem Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2C erläutert ein Verfahren zur Befestigung einer Kartusche an einem Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2D erläutert ein Verfahren zur Befestigung einer Kartusche an einem Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3A erläutert die Positionsbeziehung einer Objektlinse in Bezug zum Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3B zeigt den Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von einem Deckglas aus.
3C erläutert die Positionsbeziehung einer Objektlinse in Bezug auf einen Durchflusschip gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Ausführungsform.
3D zeigt einen Durchflusschip gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von der Deckglasseite aus.
4A zeigt den Aufbau einer Temperatureinstelleinrichtung zur Befestigung des Durchflusschips gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
4B zeigt den Aufbau eines Heizblocks gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5A zeigt eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Konfiguration zur Befestigung einer Durchflusschipkartusche an einer Temperatureinstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5B zeigt eine Querschnittansicht zur Erläuterung einer weiteren Konfiguration zur Befestigung einer Durchflusschipkartusche an einer Temperatureinstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6A erläutert die Befestigung eines Durchflusschips unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6B erläutert eine Befestigungsstruktur eines Durchflusschips unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6C erläutert eine Befestigungsstruktur eines Durchflusschips unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
7 erläutert eine weitere Befestigungsstruktur für einen Durchflusschip unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 7.
9 erläutert ein Sequenzierungsverfahren unter Verwendung des Durchflusschips gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
10 erläutert die Konfiguration eines herkömmlichen Durchflusschips.
11A erläutert die Positionsbeziehung einer Objektlinse in Bezug zu einem herkömmlichen Durchflusschip.
11B zeigt einen herkömmlichen Durchflusschip bei Betrachtung von der Deckglasseite aus.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die beigefügten Zeichnungen spezielle Ausführungsformen, die auf dem erfindungsgemäßen Prinzip beruhen, erläutern, dass diese Ausführungsformen aber lediglich zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung vorgelegt werden und keinesfalls als eine Beschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen sind. Die nachstehend beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf eine Analysenvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Ausführungsform auf eine Analysenvorrichtung zur Nucleinsäuresequenzierung zur Bestimmung der Basensequenz von Nucleinsäuren, wie DNA oder RNA.
10 zeigt die Konfiguration eines herkömmlichen Durchflusschips. Ein herkömmlicher Durchflusschip 1000 wird durch Verklebung von drei Elementen, d. h. einem Deckglas 1001, einem Abstandshalter 1004 und einem Substrat 1006, hergestellt. Das Deckglas 1001 umfasst eine Einlassöffnung 1002 und eine Auslassöffnung 1003 eines Flüssigkeitskanals. Im Allgemeinen wird der Abstandshalter 1004 aus einem Material, wie PDMS, hergestellt. Die Dicke des Abstandshalters 1004 beträgt 30 bis 100 μm und insbesondere beträgt die Dicke des Abstandshalters 1004 50 μm. Der Abstandshalter 1004 weist ein Durchgangsloch 1005 auf, das einen Flüssigkeitskanal bildet, wenn die drei Elemente miteinander verbunden sind. Der Flüssigkeitskanal wird durch sandwichartige Anordnung des Abstandshalters 1004 zwischen dem Deckglas 1001 und dem Substrat 1006 gebildet. Die Oberfläche des Substrats 1006 ist chemisch so modifiziert, dass DNA-Fragmente in wirksamer Weise verbunden werden können. Typische Verfahren zur Oberflächenmodifikation des Substrats 1006 umfassen eine Beschichtung mit Polylysin, Aminosilan oder Epoxyharz. Alle diese Verfahren sind dadurch charakterisiert, dass eine positive elektrische Ladung in Bezug zu einem DNA-Molekül, das eine negative elektrische Ladung aufweist, bereitgestellt wird.
Dagegen zeigt 1 die Konfiguration eines Durchflusschips mit einem Flüssigkeitskanalloch auf einer rückwärtigen Substratoberfläche gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Ein erfindungsgemäßer Durchflusschip 100 wird durch Verkleben von drei Elementen hergestellt, d. h. einem Deckglas 101, einem Abstandshalter 102 und einem Substrat 103 mit optisch durchsichtiger Beschaffenheit (optische Transparenz). Der Abstandshalter 102 umfasst ein Durchgangsloch 104 zur Bildung eines Flüssigkeitskanals. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat 103 eine Einlassöffnung 105 und eine Auslassöffnung 106 des Flüssigkeitskanals umfasst. Die restliche Konfiguration ist die gleiche wie beim vorstehend erläuterten herkömmlichen Durchflusschip.
Beim Substrat 103 des Durchflusschips 100 handelt es sich um ein Silicium-Substrat. Das Substrat 103 ist mit einem Absorptionsort ausgestattet, der zur Auswahl von absorbierender DNA bei einem lithographischen Schritt mit Halbleiterlicht ausgestattet ist. Insbesondere umfasst das Substrat 103 Reaktionsbereiche in matrixartiger Weise und in regelmäßiger Weise mit einem regelmäßigen Abstand, die bei der lithographischen Stufe mit Halbleiterlicht gebildet werden. Der Absorptionsort wird insbesondere mit Aminosilan, Polylysin oder Epoxyharz, die zur selektiven Bindung mit DNA befähigt sind, verbunden. Alternativ wird eine Oberflächenbehandlung, die eine Bindung von DNA ermöglicht, am Absorptionsort vorgenommen.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Größe des Durchflusschips verringert werden. Die spezielle Größe des Durchflusschips 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass 1 ein Beispiel zur Bildung eines Flüssigkeitskanals unter Verwendung des Abstandshalters 102 zeigt, wobei die Konfiguration aber nicht hierauf beschränkt ist. Beispielsweise kann der Durchflusschip durch Verkleben von zwei Elementen hergestellt werden, z. B. von einem Deckglas und einem Substrat. In diesem Fall wird der Flüssigkeitskanal durch Bildung einer Rille am Deckglas oder am Substrat gebildet.
Die 2A bis 2D erläutern Konfigurationen einer Kartusche für einen Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei die Durchflusschipkartusche 201 von der rückwärtigen Seite aus zu sehen ist. Die Durchflusschipkartusche 201 hält den Durchflusschip 100, um die Handhabungseigenschaften des Durchflusschips 100 mit verringerter Größe zu verbessern. In diesem Beispiel hat der Durchflusschip 100 folgende Maße: Breite 50 mm, Länge 10 mm und Dicke 0,9 mm.
Wie in 2A dargestellt ist, weist die Durchflusschipkartusche 201 in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf. Sie umfasst eine Chiphalteeinrichtung 202 und eine Kartuschenbefestigungseinrichtung 203. Die Chiphalteeinrichtung 202 umfasst eine Apertureinrichtung 204. Mit der Apertureinrichtung 204 wird eine Seite des Durchflusschips 100 am Deckglas 101 dem optischen Nachweissystem ausgesetzt. Das Substrat 103 des Durchflusschips 100 kann in Kontakt mit einer Temperatureinstelleinrichtung, die nachstehend erläutert wird, gebracht werden. Eine Einführungsöffnung 205 für den Durchflusschip 100 ist an einem Endbereich der Durchflusschipkartusche 201 in Längsrichtung vorgesehen. Wie in 2B erläutert ist, kann der Durchflusschip 100 durch die Einführungsöffnung 205 bis zur Position der Apertureinrichtung 204 eingeführt werden.
Wie in 2C dargestellt ist, sind Kontakteinrichtungen 207, 208 an der längeren Seite der Apertureinrichtung 204 vorgesehen. Wenn der Durchflusschip 100 weiter in Tiefenrichtung in Bezug auf die Durchflusschipkartusche 201 geschoben wird, gelangen die Kontakteinrichtungen 207, 208 in Kontakt mit dem Durchflusschip 100. Beispielsweise beträgt die Kontaktlänge der Kontakteinrichtungen 207, 208 (Länge der Ausdehnung zur Seite der Apertureinrichtung 204) 1 mm, und demzufolge kann der Durchflusschip 100 an der Position der Apertureinrichtung 204 gehalten werden.
Eine Klemmeinrichtung 206 ist an der Position der Einführungsöffnung 205 der Durchflusschipkartusche 201 vorgesehen. Wie in 2D dargestellt, drückt dann, wenn der Durchflusschip 100 zum Ende der Durchflusschipkartusche 201 geschoben wird, die Greifeinrichtung 206 auf den Endbereich des Durchflusschips 100. Demzufolge wird der Durchflusschip 100 befestigt. Die Größe der Durchflusschipkartusche 201 beträgt 65 mm × 30 mm, so dass das Bedienungspersonal den Durchflusschip 100 leicht handhaben kann. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Kartuschenbefestigungseinrichtung 203 mit einem ersten Loch 209 und einem zweiten Loch 210 versehen ist. Dabei handelt es sich beim ersten Loch 209 um ein Langloch und beim zweiten Loch 210 um ein kreisförmiges Loch. Das erste Loch 209 und das zweite Loch 210 werden in Befestigungsstifte des Heizblocks, der nachstehend erläutert wird, eingeführt und zur genauen Positionierung der Durchflusschipkartusche 201 verwendet.
Nachstehend wird die Positionsbeziehung zwischen einer Objektlinse und einem Durchflusschip mit einem Flüssigkeitskanalloch an der rückwärtigen Substratoberfläche erläutert. Zunächst wird die herkömmliche Konfiguration erläutert. 11A zeigt die Positionsbeziehung einer Objektlinse bei einem herkömmlichen Durchflusschip. 11B zeigt einen herkömmlichen Durchflusschip bei Betrachtung von der Seite des Deckglases aus.
Das Deckglas 1001 des Durchflusschips 1000 umfasst eine Einlassöffnung 1002 und eine Auslassöffnung 1003 für Reagenz. Ein Flüssigkeitskanal ist im Durchflusschip 1000 ausgebildet. Die Einlassöffnung 1002 und die Auslassöffnung 1003 sind an Schläuche 1101 bzw. 1102 angeschlossen. Das Siliciumsubstrat 1006 des Durchflusschips 1000 wird bei einem Halbleiter-Lithographieschritt einer solchen Oberflächenbearbeitung unterzogen, dass es dazu befähigt ist, selektiv DNA zu fixieren. Am Substrat 1006 können DNBs 1008, bei denen es sich um Amplifikationsprodukte von DNA handelt, in selektiver Weise und in matrixartiger Weise mit einem Abstand von 600 nm angeordnet werden. Die DNBs 1008 werden durch Amplifikation einer Ziel-DNA gemäß dem Rolling-circle-Amplifikationsverfahren erhalten und weisen eine kugelförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 300 nm auf.
Obgleich in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist der Durchflusschip 1000 auf dem Heizblock angeordnet und die Temperatur wird auf einen Bereich von 10 bis 80°C eingestellt. Ferner wird ein Reagenz über den Schlauch 1101 der Einlassöffnung 1002 des Deckglases 1001 des Durchflusschips 1000 zugeführt und anschließend wird das Reagenz durch die Auslassöffnung 1003 über den Schlauch 1102 entleert. Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, ist der Heizblock zum Halten des Durchflusschips 1000 auf dem XY-Tisch fixiert. Daher bewegen sich der Durchflusschip 1000 und die Schläuche 1101, 1102 relativ in Bezug zur Objektlinse 1103. Jedoch können die Schläuche 1101, 1102 und die Objektlinse 1103 entsprechend dem Antrieb des XY-Tisches eine mechanische Störung verursachen. Daher ist der Bereich, in dem der XY-Tisch bewegt werden kann, auf den Bereich beschränkt, in dem sich die Schläuche 1101, 1102 und die Objektlinse 1103 gegenseitig nicht beeinträchtigen. Insbesondere ist der Bereich, in dem die Fluoreszenzmessung tatsächlich im Durchflusschip 1000 durchgeführt werden kann, auf einen Bereich 1021 beschränkt, der durch diagonale Linien gekennzeichnet ist. Daher ist in einem Bereich außerhalb der Fläche 1021 des Durchflusschips 1000 die DNB-Probe fixiert, jedoch kann die Fluoreszenzmessung aufgrund der Störung zwischen der Objektlinse 1103 und den Schläuchen 1101, 1102 nicht durchgeführt werden. Daher kann bei der herkömmlichen Konfiguration ein DNB-Fixierungsbereich des Durchflusschips 1000 nicht effektiv ausgenützt werden.
3A zeigt die Positionsbeziehung der Objektlinse in Bezug zum Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3B zeigt einen Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von der Seite des Deckglases aus. Wie vorstehend ausgeführt, umfasst das Substrat 103 an der unteren Oberfläche des Durchflusschips 100 eine Einlassöffnung 105 und eine Auslassöffnung 106 eines Flüssigkeitskanals. Die Einlassöffnung 105 und die Auslassöffnung 106 sind mit Schläuchen 301 bzw. 302 verbunden. Eine Objektlinse 303 ist über dem Deckglas 101 des Durchflusschips 100 angeordnet. Daher kann eine mechanische Störung zwischen der Objektlinse und den Schläuchen, wie sie bei der herkömmlichen Konfiguration (11A) auftritt, nicht erfolgen. Wie in 3B dargestellt, handelt es sich bei der Fläche, auf der beim Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Fluoreszenzmessung tatsächlich durchgeführt werden kann, um die mit diagonalen Linien gekennzeichnete Fläche 321. Daher besteht ein Vorteil darin, dass selbst dann, wenn ein Durchflusschip die gleiche Größe wie ein herkömmlicher Durchflusschip aufweist, die Fläche, in der die Messung durchgeführt werden kann, vergrößert ist, so dass sich ein erhöhter Durchsatz ergibt. Dadurch werden auch die Kosten des Durchflusschips erheblich verringert.
3C zeigt die Positionsbeziehung einer Objektlinse in Bezug zum Durchflusschip gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Ausführungsform. 3D zeigt einen Durchflusschip gemäß diesem weiteren Beispiel der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von der Seite des Deckglases aus. Bei den Beispielen von 3C und 3D ist die Größe des Durchflusschips 100 weiter verringert. Wie vorstehend ausgeführt, umfasst das Substrat 103 an der unteren Oberfläche des Durchflusschips 100 eine Einlassöffnung 105 und eine Auslassöffnung 106 für einen Flüssigkeitskanal. Die Einlassöffnung 105 und die Auslassöffnung 106 sind mit den Schläuchen 301 bzw. 302 verbunden. Die Objektlinse 303 ist über dem Deckglas 101 des Durchflusschips 100 angeordnet. Demzufolge kann eine mechanische Störung zwischen den Schläuchen 301, 302 und der Objektlinse 303 verhindert werden. Daher kann bei einer Größe der Fläche 331, in der die Fluoreszenzmessung durchgeführt werden kann, die der Größe der Fläche 1021 von 11B entspricht, die Größe des Durchflusschips 100 im Vergleich zum herkömmlichen Durchflusschip 1000 (11B) verringert werden. Dadurch verringern sich die Kosten aufgrund der geringeren Größe des Durchflusschips 100.
Dabei beträgt gemäß 11A und 11B die Größe der Fläche 1021, in der die DNBs 1008 fixiert werden 40 mm × 5 mm. Speziell beträgt in 11B die Länge 1022 40 mm und die Länge 1023 5 mm. In 11A und 11B ist es erforderlich, die Größe des Durchflusschips 1000 zu erhöhen, um eine Störung zwischen der Objektlinse 1103 und den Schläuchen 1101, 1102 zu vermeiden. Die Länge 1024, die für den Verbindungsbereich der Schläuche 1101, 1102 erforderlich ist, beträgt 21 mm. Daher beträgt die Größe des Durchflusschips 1000 in der X-Richtung 40 mm + 21 mm·2 = 82 mm. Die Verbindung des Schlauchs in der Y-Richtung braucht nicht berücksichtigt zu werden. Somit beträgt die Länge 1025 5 mm und die Länge 1026 2,5 mm. Daher beträgt die Länge des Durchflusschips 1000 in der Y-Richtung 5 mm + 2,5 mm·2 = 10 mm.
In 3C und 3D beträgt die Länge 332 der Fläche, in der die DNBs 304 fixiert sind, 40 mm, während die Länge 333 5 mm beträgt. Daher beträgt die Länge des Durchflusschips in der Y-Richtung 40 mm + 5 mm·2 = 50 mm. Somit kann durch Vermeiden einer Störung zwischen den Flüssigkeitskanal-Verbindungseinrichtungen (die Schläuche 301, 302) und der Objektlinse 303 die Größe des Durchflusschips 100 auf eine Größe von 50 mm/82 mm ≈ 60% verringert werden. Dies bewirkt eine Kostenreduzierung des Durchflusschips 100 auf 60%.
Nachstehend wird die genaue Gestalt des Heizblocks zum Fixieren des Durchflusschips 100 mit dem Flüssigkeitskanalloch auf der rückwärtigen Substratoberfläche erläutert. 4A zeigt die Konfiguration einer Temperatureinstelleinrichtung zum Fixieren des Durchflusschips 100.
Eine Barcode-Markierung ist auf der Durchflusschipkartusche 201 von 4A angebracht. Demgemäß erfolgt die Steuerung in Bezug auf Versuchsdurchführung, Inventar, Verwendungsdauer und dergleichen des Durchflusschips 100. Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich bei der Barcode-Markierung um eine elektrische Markierung, z. B. RFID, handeln kann.
Die Durchflusschipkartusche 201, die den Durchflusschip 100 hält, ist an der Temperatureinstelleinrichtung 401 fixiert. Die Temperatureinstelleinrichtung 401 bewirkt eine Fixierung der Durchflusschipkartusche 201 und führt die Temperatursteuerung des Reagenz im Flüssigkeitskanal des Durchflusschips 100 durch. Die Temperatureinstelleinrichtung 401 umfasst mindestens einen Heizblock 402, eine Peltier-Vorrichtung 403 und einen Kühlkörper 404. Die Durchflusschipkartusche 201 ist am Heizblock 402 fixiert. Die Peltier-Vorrichtung 403 ist unter dem Heizblock 402 angeordnet.
Temperatursensoren 405, 406 sind in den Heizblock 402 eingesetzt, um die Temperatur des Heizblocks 402 zu überwachen. Mit den Temperatursensoren 405, 406 wird eine PID-Kontrolle auf eine vorgegebene Temperatur durchgeführt, so dass die Temperatur des Heizblocks 402 auf die vorgegebene Temperatur eingestellt werden kann. Bei dieser Konfiguration kann das dem Durchflusschip 100 zugeführte Reagenz, das dem Durchflusschip mit der vorgegebenen Temperatur im Bereich von 10 bis 80°C zugeführt wird, der Temperatureinstellung unterworfen werden.
Um die von der Peltier-Vorrichtung 403 erzeugte Wärme abzuführen, ist der Kühlkörper 404 unter der Peltier-Vorrichtung 403 angeordnet. Ein nicht abgebildeter Ventilator wird dazu verwendet, Luft zum Kühlkörper zu blasen, so dass die Wärme vom Kühlkörper 404 abgeführt wird. Demgemäß wird die von der Peltier-Vorrichtung 403 erzeugte Wärme zügig abgeführt und die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Vorder- und der Rückseite der Peltier-Vorrichtung 403 lässt sich verringern. Dies bewirkt eine Verbesserung des Wärmeübertragungswirkungsgrads der Peltier-Vorrichtung 403. Infolgedessen lässt sich eine hohe Rampensteigung realisieren. Wie in 4A dargestellt ist, können mehrere Elemente zum Fixieren des Heizblocks 402, der Peltier-Vorrichtung 403 und des Kühlkörpers 404 zwischen der Peltier-Vorrichtung 403 und dem Kühlkörper 404 angeordnet werden.
4B zeigt die Konfiguration eines Heizblocks. Der Heizblock zum Fixieren des Durchflusschips 100 mit der Einlassöffnung 105 und der Auslassöffnung 106 für Reagenz am Substrat 103 wird nachstehend erläutert. Der Heizblock 402 ist mit dem Substrat 103 des Durchflusschips 100 an der Position, die dem Durchflusschip 100 entspricht, versehen. Er weist eine Installationseinrichtung 421 auf, die in engen Kontakt mit dem Substrat 103 gelangt. Kerbeinrichtungen 411, 412 sind an beiden Enden der Installationseinrichtung 421 des Heizblocks 402 ausgebildet. Die Kerbeinrichtungen 411, 412 sind an den Positionen vorgesehen, die der Einlassöffnung 105 und der Auslassöffnung 106 des Substrats 103 entsprechen. Somit werden die Schläuche 301, 302 von der Unterseite der Kerbeinrichtungen 411, 412 aus eingeführt, so dass die Schläuche 301, 302 mit der Einlassöffnung 105 und der Auslassöffnung 106 des Substrats 103 des Durchflusschips 100 verbunden werden können. Daher stören sich die Objektlinse 303 und die Schläuche 301, 302 an der Oberflächenseite des Durchflusschips 100 gegenseitig nicht auf mechanische Weise. Somit lässt sich, wie vorstehend ausgeführt, die Größe des Durchflusschips 100 verringern und ferner lassen sich die Kosten für den Durchflusschip 100, bei dem es sich um einen Verbrauchsgegenstand handelt, verringern. Auf der Oberfläche des Substrats 103 des Durchflusschips 100, die in Kontakt mit dem Heizblock 402 kommt, wird die Temperatureinstellung mit einer Genauigkeit von ±0,5°C durchgeführt und die chemische Reaktion kann exakt ablaufen.
Der Heizblock 402 der vorliegenden Ausführungsform ist mit Fixierungsstiften 423, 424 an den Positionen des ersten Lochs 209 und des zweiten Lochs 210 der Durchflusschipkartusche 201 versehen. Die Fixierungsstifte 423, 424 sind am Heizblock 402 beispielsweise durch Einpressen befestigt. Wenn daher die Durchflusschipkartusche 201 am Heizblock 402 fixiert wird, erleichtern die Fixierungsstifte 423, 424 die Positionierung der Durchflusschipkartusche 201. Die vorliegende Ausführungsform erläutert eine Konfiguration zum Fixieren der Durchflusschipkartusche 201, um den Durchflusschip 100 an der Temperatureinstelleinrichtung 401 festzuhalten, wobei die vorliegende Ausführungsform aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Beispielsweise kann je nach Reagenztyp die Temperatureinstelleinrichtung entbehrlich sein. Daher kann in einem derartigen Fall an Stelle der Temperatureinstelleinrichtung 401 ein Fixierungselement zum Fixieren der Durchflusschipkartusche 201 vorgesehen sein. Dieses Fixierungselement kann einen Fixierungsstift und dergleichen entsprechend den vorstehenden Ausführungen aufweisen.
Nachstehend wird ein Verfahren erläutert, wie der Durchflusschip 100, der die Einlassöffnung 105 und die Auslassöffnung 106 für das Reagenz am Substrat 103 umfasst, am Heizblock fixiert wird. 5A ist eine Querschnittansicht einer Konfiguration zum Fixieren der Durchflusschipkartusche 201 an der Temperatureinstelleinrichtung. Während der Durchflusschip 100 an der Durchflusschipkartusche 201 gehalten wird, steht der Durchflusschip 100 in Kontakt mit dem Heizblock 402. Die Länge, die für das Halten des Durchflusschips 100 an der Durchflusschipkartusche erforderlich ist, beträgt 1 mm. Die Kontakteinrichtungen 207, 208 (vergleiche 2C) der Durchflusschipkartusche 201 halten einen 1 mm langen Randbereich vom äußeren Umfang des Durchflusschips 100. Die DNBs, bei denen es sich um die Amplifikationsprodukte der DNA handelt, werden gitterförmig in regelmäßiger Weise auf dem Siliciumsubstrat 103, das die untere Oberfläche des Durchflusschips 100 darstellt, angeordnet.
Die Peltier-Vorrichtung 403 ist unmittelbar unter dem Heizblock 402 angeordnet. Ferner ist der Kühlkörper 404 unter der Peltier-Vorrichtung 403 angeordnet. Im Beispiel von 5A sind Kunstharzelemente 501, 502 an den Positionen der Kerbeinrichtungen (411, 412 von 4B) des Heizblocks 402 angeordnet. Die einzelnen Kunstharzelemente 501, 502 sind mit einem Flüssigkeitskanal versehen. Die Flüssigkeitskanäle der Kunstharzelemente 501, 502 sind mit der Einlassöffnung 105 und der Auslassöffnung 106 des Substrats 103 verbunden. Die Flüssigkeitskanäle der Kunstharzelemente 501, 502 sind mit den Schläuchen 301 bzw. 302 verbunden.
Die Durchflusschipkartusche 201 wird durch die Durchflusschipklemmen 503, 504 nach unten gedrückt, so dass der Durchflusschip 100 sich in engem Kontakt mit dem Heizblock 402 befindet. Demgemäß gelangt der Durchflusschip 100 in engen Kontakt mit dem Heizblock 402 und eine bevorzugte Temperatursteuerung lässt sich mit der Temperatureinstelleinrichtung 401 vornehmen. Da es sich bei 5A um eine Querschnittansicht handelt, sind nur zwei Durchflusschipklemmen 503, 504 dargestellt, wobei aber, wie nachstehend erläutert wird, vier Durchflusschipklemmen vorgesehen sein können, um die vier Ecken der Durchflusschipkartusche 201 nach unten zu drücken. Die Durchflusschipklemmen 503, 504 üben einen Druck auf die Durchflusschipkartusche 201, die den Durchflusschip 100 hält, aus, so dass der Durchflusschip 100 indirekt in engen Kontakt mit dem Heizblock 402 gelangt.
5B ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Konfiguration zum Fixieren der Durchflusschipkartusche 201 an der Temperatureinstelleinrichtung. Bei diesem Beispiel üben die Durchflusschipklemmen 505, 506 direkt Druck auf die vier Ecken des Durchflusschips 100 aus, so dass der Durchflusschip 100 in engen Kontakt mit dem Heizblock 402 gelangt. Bei diesem Beispiel kann im Vergleich zur Konfiguration von 5A der Durchflusschip 100 in zuverlässigerer Weise Druck gegen den Heizblock 402 ausüben, so dass sich ein Vorteil dahingehend ergibt, dass die Gefahr des Austritts von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal verringert werden kann und der Vorgang der Temperatureinstellung in zuverlässigerer Weise erfolgt. Bei den Konfigurationen von 5A und 5B ist die Objektlinse 303 an einer Oberfläche des Durchflusschips 100 angeordnet und die Flüssigkeitskanal-Verbindungseinrichtung ist an der anderen Oberfläche angeordnet, so dass sich ein Vorteil dahingehend ergibt, dass verhindert werden kann, dass sich die beiden Bestandteile mechanisch stören. Ferner besteht ein Vorteil insofern, als die Größe des Durchflusschips 100 verringert werden kann und sich die Kosten für den Durchflusschip 100 senken lassen. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Konfiguration herangezogen werden kann, um beide Endbereiche des Durchflusschips 100 oder der Durchflusschipkartusche 201 in Längsrichtung anzudrücken, indem man zwei Durchflusschipklemmen verwendet. Um daher den Durchflusschip 100 oder die Durchflusschipkartusche 201 anzudrücken, können mindestens zwei Durchflusschipklemmen vorgesehen werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Fixieren eines Durchflusschips unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung erläutert. Die 6A bis 6C zeigen eine Konfiguration einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Eine Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 ist an einem Bauteil 603 angebracht, das an der Durchflusschipkartusche 201 mit einer Drehwelle 602 installiert ist. Die Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 umfasst eine Apertureinrichtung 604. Die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 sind an den vier Ecken der Apertureinrichtung 604 vorgesehen. Die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 sind so ausgebildet, dass sie nach innen vom äußeren Umfang der Apertureinrichtung 604 aus vorstehen und konisch ausgestaltet sind.
Die Kerbeinrichtung des Heizblocks 402 ist mit den Kunstharzelementen 501, 502 versehen, die mit Flüssigkeitskanälen ausgebildet sind. Der Durchflusschip 100 mit der Einlassöffnung 105 und der Auslassöffnung 106 auf dem Substrat 103 ist am Heizblock 402 angeordnet, so dass die Flüssigkeitskanäle gebildet werden. An der Einlassöffnung und der Auslassöffnung der Kunstharzelemente 501, 502 sind O-Ringe vorgesehen. Der Durchflusschip 100 wird von der oberen Seite aus angedrückt, so dass Flüssigkeitskanäle gebildet werden können, aus denen keine Flüssigkeit austritt. Wie vorstehend ausgeführt, ist der Heizblock 402 mit den Fixierungsstiften 423, 424 versehen. Wie in 6B dargestellt ist, nehmen das erste Loch 209 und das zweite Loch 210 der Durchflusschipkartusche 201 die Fixierungsstifte 423, 424 auf, so dass die Durchflusschipkartusche 201 am Heizblock 402 fixiert wird. Gemäß dieser Konfiguration kann der Durchflusschip 100 am Heizblock 402 genau installiert werden, ohne dass ein Fehler in Bezug auf die Installationsrichtung des Durchflusschips 100 gemacht wird.
Wie in 6C dargestellt ist, wird nach der Installation der Durchflusschipkartusche 201 am Heizblock 402 die Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 um die Drehwelle 602 gedreht. Wenn die Drehung der Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 beendet ist, üben die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 einen Druck auf die vier Ecken der Durchflusschipkartusche 201 aus. Da die Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 die Apertureinrichtung 604 aufweist, kann Anregungslicht auf das Mikroreaktionsfeld auf dem Substrat 103 des Durchflusschips 100 von der Objektlinse 303 oberhalb des Durchflusschips 100 mit der Apertureinrichtung 604 emittiert werden.
7 erläutert eine weitere Fixierungsstruktur eines Durchflusschips unter Verwendung einer Durchflusschipabdeckung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Im Beispiel von 7 üben die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 der Durchflusschip-Klemmabdeckung 601 Druck auf die vier Ecken des Durchflusschips 100 aus, so dass der Durchflusschip 100 gehalten wird. Die Größe des Durchflusschips 100 beträgt 50 mm × 10 mm. Daher gelangt der Durchflusschip 100 in engen Kontakt mit dem Heizblock 402, so dass sich eine bevorzugte Temperatureinstellung ergibt und eine Flüssigkeitskanaleinrichtung gebildet wird, bei der keine Leckagen auftreten.
8 ist eine Querschnittansicht, entlang der Linie A-A von 7. Bei der Fokussierung gelangt die Objektlinse in die Nähe des Deckglases 101 an der oberen Oberfläche des Durchflusschips 100 unter Einhaltung eines Abstands von 0,6 mm. Das Bezugszeichen 801 von 8 zeigt eine relative, überstreichbare Fläche der Objektlinse für den Fall, dass ein XY-Tisch (nicht dargestellt) eine Positionierung einer Fluoreszenz-Nachweisfläche von 35 mm × 4 mm auf dem Durchflusschip 100 vornimmt. Die Kunstharzelemente 501, 502 sind in den Kerbeinrichtungen des Heizblocks 402 angeordnet und darin sind die Flüssigkeitskanäle ausgebildet. Bei dem verwendeten Kunstharz handelt es sich idealerweise um PEEK mit einer starken Wärmeisolationswirkung und einem hohen Maß an maschineller Bearbeitbarkeit zur Bildung eines Flüssigkeitskanals.
In 8 wird der Durchflusschip 100 mit Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 nach unten gedrückt und befindet sich in engem Kontakt mit dem Heizblock 402. Die Peltier-Vorrichtung 403 stellt die Temperatur des Durchflusschips 100 über den Heizblock 402 ein. Die Flüssigkeitskanäle sind in den Kunstharzelementen 501, 502 aus PEEK ausgebildet. Die Flüssigkeitskanäle der Kunstharzelemente 501, 502 sind an die Schläuche 301 bzw. 302 angeschlossen. O-Ringe sind zwischen dem Durchflusschip 100 und den Flüssigkeitskanälen der Kunstharzelemente 501, 502 vorgesehen. Bei Druckausübung durch die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 werden die O-Ringe zur Abdichtung der Flüssigkeitskanäle deformiert, so dass ein Austritt von Flüssigkeit aus den Flüssigkeitskanälen verhindert wird.
Wie vorstehend ausgeführt, zeigt die überstreichbare Fläche 801 der Objektlinse in schematischer Weise einen Bereich, in dem sich die Objektlinse relativ zum Durchflusschip 100 bewegt, wenn der XY-Tisch angetrieben wird. Was den Umfangsbereich des Durchflusschips 100 betrifft, sind die Durchflusschipklemmen 605, 606, 607, 608 an der oberen Oberfläche des Durchflusschips 100 angeordnet und der Heizblock 402 und die Flüssigkeitskanal-Verbindungseinrichtungen (die Verbindungseinrichtungen mit den Schläuchen 301, 302) sind an der unteren Oberfläche des Durchflusschips 100 angeordnet. Wie in 8 dargestellt ist, sind die Komponenten für die Befestigung des Durchflusschips, die Temperatureinstelleinrichtung, das Bauteil zur Flüssigkeitszufuhr, das optische Messsystem und das Antriebsbauteil des Durchflusschips um den Durchflusschip 100 herum konzentriert. Im Hinblick auf die Konzentration dieser Komponenten ergibt sich eine Schwierigkeit bei der Verringerung der Größe des Durchflusschips 100 und bei der Verbesserung des Durchsatzes. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann bei der Struktur derartiger konzentrierter Komponenten die Größe des Durchflusschips 100 verringert werden, verglichen mit einem herkömmlichen Fall, und die Kosten lassen sich senken. Beim Durchflusschip gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht ein Vorteil darin, dass die Fläche, in der die Messung vorgenommen werden kann, erweitert ist und der Durchsatz erhöht werden kann.
9 zeigt ein Sequenzierungsverfahren unter Verwendung eines Durchflusschips gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Zunächst wird die Durchflusschipkartusche 201 mit der Durchflusschipklemme 909 angedrückt, so dass der Durchflusschip 100 am Heizblock 402 fixiert wird. Die Peltier-Vorrichtung 403 ist an der unteren Oberfläche des Heizblocks 402 angeordnet, und die Temperatur des Durchflusschips 100 wird eingestellt. Der Temperatursteuerbereich beträgt 10 bis 80°C. Die Temperatursteuerung ist für die Dissoziation und dergleichen eines Primers erforderlich, der als Basis für die Elongation und die Basenelongation, die durch enzymatische Reaktionen in einer Durchflusszelle hervorgerufen werden, dient. Innerhalb des Heizblocks 402 ist ein Temperaturmessungs-Widerstandskörper (nicht dargestellt) als Temperatursensor angeordnet und wird für das Feedback der Temperatursteuerung verwendet. Der Kühlkörper 404 gelangt in Kontakt mit der Peltier-Vorrichtung 403 und führt die durch den Betrieb der Peltier-Vorrichtung 403 erzeugte Wärme ab. Die Wärmeabstrahlung vom Kühlkörper 404 wird durch Einblasen von Luft mittels eines Ventilators (nicht dargestellt) auf den Kühlkörper 404 erreicht.
Der Durchflusschip 100 und ein Bauteil zum Halten des Durchflusschips 100 (die Durchflusschipkartusche 201 und dergleichen) werden am XY-Tisch (Antriebsmechanismus) 910 gehalten. Der XY-Tisch 910 bewegt den Durchflusschip 100 in horizontaler Richtung (XY-Richtung) in Bezug zur Objektlinse 930. Die Objektlinse 930 ist an einem Z-Tisch 919 fixiert und kann sich nach oben und nach unten bewegen, um eine Fokussierung auf das am Durchflusschip 100 fixierte Mikroreaktionsfeld vorzunehmen. Die Objektlinse 930 ist üblicherweise mit einem Luftspalt versehen, es ist aber auch möglich, ein Verfahren unter Einfüllen von reinem Wasser zwischen den Durchflusschip 100 und die Objektlinse 930 anzuwenden.
Reagenzien, wie Enzyme, vier Typen von fluoreszierenden Reagenzien, Puffer, Nucleotide, Reinigungsflüssigkeit und dergleichen, sind auf einer Reagenzkartusche 902 angeordnet. Die Reagenzkartusche 902 ist auf dem Reagenzgestell 901 installiert und wird auf 4°C gekühlt. Eine Peltier-Vorrichtung 905 kühlt einen Heizblock 904 und ein Ventilator 906 bläst Luft im Reagenzgestell 901 auf den Heizblock 904. Die gekühlte Luft wird im Reagenzgestell 901 im Kreislauf geführt und das Reagenz 903 wird indirekt auf 4°C gekühlt.
Nachstehend wird die Flüssigkeitszufuhreinrichtung zur Zufuhr von Reagenz, das in der Reagenzkartusche 902 gehalten wird, zur Einlassöffnung 105 des Durchflusschips 100 sowie zur Entleerung des Reagenz aus der Auslassöffnung 106 erläutert. Die Flüssigkeitszufuhreinrichtung umfasst mindestens eine Spritze und mehrere Ventile. Das Schaltventil 907 kann das Schalten des Flüssigkeitskanals des in der Reagenzkartusche 902 gehaltenen Reagenz durchführen. Demgemäß kann ein beliebiges vorgegebenes Reagenz in den Flüssigkeitskanal eingeleitet werden. Nach der Bildung des Flüssigkeitskanals durchläuft das Reagenz den Flüssigkeitskanal 908 und wird dann dem Durchflusschip 100 zugeführt, in dem sich das Mikroreaktionsfeld befindet. Ein Absaugvorgang wird durchgeführt, indem man eine Spritze 914, die an einem stromabwärtigen Flüssigkeitskanal 911 angeordnet ist, betätigt. Am Flüssigkeitskanal 911 sind zwei Zweiwegventile 912, 913 angeordnet. Wenn das Reagenz angesaugt wird, wird die Spritze 914 betätigt, wobei sich das Zweiwegventil 912 in offenem Zustand befindet und das Zweiwegventil 913 sich in geschlossenem Zustand befindet. Wenn das Reagenz einem Abwasserbehälter 941 zugeführt wird, wird die Spritze 914 betätigt, wobei das Zweiwegventil 912 sich in geschlossenem Zustand befindet und das Zweiwegventil 913 sich in geöffnetem Zustand befindet. Mit dieser Vorgehensweise kann die Zufuhr von mehreren Reagenzien mit einer einzigen Spritze 914 vorgenommen werden.
Das zum Abwasser gewordene verbrauchte Reagenz wird in den Abwasserbehälter 941 geleitet. Sofern kein Abwasserbehälter 941 vorhanden ist, wird das Abwasser in der Vorrichtung verteilt und es kommt zu Schwierigkeiten in Bezug auf elektrische Schläge, Rosten der Vorrichtung und Auftreten von fauligem Geruch und dergleichen. Um dies zu vermeiden, ist es immer erforderlich, den Abwasserbehälter 941 in der Vorrichtung vorzusehen. Zu diesem Zweck wird ein Mikrophotosensor 942 installiert, um zu überwachen, ob ein Abwasserbehälter 941 vorhanden ist oder nicht. Sofern Abwasser austritt, wird ein Flüssigkeitsaufnahmetablett 943 unter dem Abwasserbehälter 941 installiert.
Eine Elongationsreaktion eines DNA-Strangs wird durchgeführt, indem man auf dem Durchflusschip eine Umsetzung mit vier Typen von Nucleotiden und Polymerasen, die mit unterschiedlichen Fluorochromen markiert sind, durchführt. Bei den Nucleotiden handelt es sich um FAM-dCTP, Cy3-dATP, Texas Red-dGTP und Cy5-dTsTP. Die Konzentration der einzelnen Nucleotide beträgt 200 nM. Die Salzkonzentration, die Magnesiumkonzentration und der pH-Wert der Reaktionsflüssigkeit werden so optimiert, dass die Elongationsreaktion in wirksamer Weise abläuft. Die Reaktionslösung umfasst Polymerase und eine einzelne Base eines fluoreszierenden Nucleotids, das komplementär zum aufzuspürenden DNA-Fragment ist. Der Grund, warum in der zweiten Base keine Elongation abläuft, besteht darin, dass eine Substanz, die die Elongation des Pigments der zweiten Base blockiert, an das Fluorochrom der ersten Base gebunden ist. Nachdem die erste Base aufgespürt ist, wird schwimmendes fluoreszierendes Nucleotid durch einen Reinigungsvorgang entfernt und anschließend wird die Fluoreszenzmessung durchgeführt. Um anschließend eine Umsetzung der Minimumeinheit durchzuführen, sind eine Stufe zur Abspaltung des Fluorochroms von der Base mit einer Dissoziationslösung und eine Stufe der Abspaltung einer die Elongation blockierenden Substanz nach der Fluoreszenzmessung erforderlich. Mit dieser Stufe kann anschließend eine Fortsetzung mit einer Basenelongationsreaktion vorgenommen werden. Das fluoreszierende Nucleotid wird erneut der Durchflusszelle zugeführt und die Reaktion wird wiederholt, so dass eine aufeinanderfolgende Sequenzierung ermöglicht wird. Das in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Reaktionsverfahren wird als ”Sequence by Synthesis” (SBS) bezeichnet.
Das optische Nachweissystem ist auf der Seite des Deckglases 101 des Durchflusschips 100 angeordnet. In der nachstehenden Ausführungsform wird das optische Nachweissystem in der Weise erläutert, dass es sich beim optischen Nachweissystem um ein Fluoreszenzmikroskop mit einfallendem Licht handelt. Es umfasst LEDs, einen optischen Filter und eine zweidimensionale Kamera. Zwei LEDs 916, 917 stellen Lichtquellen für die Anregung des Fluorochroms dar. Die zentralen Wellenlängen der LEDs 916 und 917 sind 490 nm bzw. 595 nm. Die LED 916 wird zur Emission von Anregungslicht für FAM-dCTP und Cy3-dATP verwendet und die LED 917 wird zur Emission von Anregungslicht für Texas Red-dGTP und Cy5-dTsTP verwendet. Der dichroitische Spiegel 951 richtet das Licht von den LEDs 916, 917 auf die gleiche optische Achse aus. Ferner bewirkt der dichroitische Spiegel 952, dass das Anregungslicht auf die Pupillenebene der Objektlinse 930 fällt. Das Anregungslicht wird über die Objektlinse 930 auf das Fluorochrom, das im Mikroreaktionsfeld des Durchflusschips 100 aufgespürt worden ist, emittiert und das Fluorochrom emittiert Fluoreszenz. Ein Teil der isotopemittierten Fluoreszenz wird von der Objektlinse 930 erfasst.
Licht, das die Objektlinse 930 durchlaufen hat, wird in paralleles Licht verwandelt und gelangt direkt zum dichroitischen Spiegel 953, wo es aufgespalten wird. Der dichroitische Spiegel 953 weist mäßige Reflexionseigenschaften für Fluoreszenzwellenlängenbereiche in vier Farben auf. Daher können an den Lichtempfangsoberflächen von CMOS-Kameras 922, 924 Fluoreszenzintensitätsverhältnisse der hellen Flecken, die von den Reaktionsfeldern des Durchflusschips 100 emittiert worden sind, berechnet werden. Wenn die Verhältnisse an der Abbildungsoberfläche zwischen den beiden CMOS-Kameras 922, 924 abgeleitet werden, ist es möglich festzustellen, zu welchen der vier Farben der Lichtemissionspunkt gehört. Es ist darauf hinzuweisen, dass parallele Lichtstrahlen, die vom dichroitischen Spiegel 953 aufgeteilt worden sind, die Emissionsfilter 920 bzw. 925 durchlaufen und anschließend die parallelen Lichtstrahlen durch die Tubuslinsen 921, 923 kondensiert werden und Bilder auf den Lichtempfangsoberflächen der CMOS-Kameras 922, 924 entstehen.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird das Reagenz dem Durchflusschip 100 zugeführt und mit der Temperatureinstellung wird das fluoreszierende Nucleotid Base für Base mit Polymerase auf dem Mikroreaktionsfeld aufgespürt und eine Elongationsreaktion wird durchgeführt. Der Nachweis des aufgespürten Fluorochroms wird als eine Abbildung dargestellt und diese wird auf ein benachbartes Feld übertragen, so dass sich große Mengen an Basensequenzinformationen erhalten lassen. Anschließend wird das Fluorochrom mit einem Spaltungsreagenz abgespalten und das Innere des Durchflusschips 100 wird mit einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt. Sodann werden erneut Reagenz, das fluoreszierendes Nucleotid umfasst, und Polymerase dem Durchflusschip 100 zugeführt. Diese Vorgänge werden für die erforderliche Basenlänge durchgeführt, so dass sich eine Basensequenzanalyse von DNA erhalten lässt.
In dieser Vorrichtung kann das Umsetzungsreagenz in freier Weise im Durchflusschip 100 durch Betätigen der Spritze 914 im Flüssigkeitskanal sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung transportiert werden. Dabei ist der Flüssigkeitskanal über das Schaltventil 907 mit dem mit Luft gefüllten Reagenzschlauch verbunden. Speziell kann das Reagenz im Durchflusschip 100 im Flüssigkeitskanal rückwärts und vorwärts bewegt werden. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung der Häufigkeit von Kollisionsreaktionen zwischen Reagenzmolekülen und DNBs, die auf der Substratoberfläche im Durchflusschip 100 fixiert sind, was zu einer Verbesserung des Reaktionswirkungsgrads führen kann. Dadurch lässt sich die Reaktionszeit verkürzen. Ferner wird bei dieser Vorrichtung das DNB, das eine Probe darstellt, direkt innerhalb der Vorrichtung dem Durchflusschip 100 zugeführt und kann dort fixiert werden. Demgemäß kann der Vorgang zur Fixierung des DNB am Durchflusschip, der bisher außerhalb der Vorrichtung als ein Vorbereitungsschritt durchgeführt wurde, vereinfacht werden.
Vorstehend wurde das SBS-Reaktionsverfahren erläutert, jedoch können auch andere Reaktionsverfahren herangezogen werden. Beispielsweise umfasst das zugeführte Reagenz Oligomere, die mit mehreren Fluorochromen modifiziert sind, Ligase zur Addition eines Oligomeren an eine DNA-Base, Reinigungsreagenz, Bildgewinnungsreagenzien und Reagenzien zur Dissoziation von Schutzgruppen, wobei es sich beim Reaktionsverfahren um eine Sequenzierung durch Ligation (SBL) handeln kann.
Gemäß der vorstehend erläuterten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind auf der Oberfläche (Substrat 103) des Durchflusschips 100 auf der Seite, die der Oberfläche des Durchflusschips 100 gegenüberliegt, wo die Objektlinse 303 angeordnet ist, die Einlassöffnung 105 und die Auslassöffnung 106 für Reagenz vorgesehen. Die Gestalt des Heizblocks 402 zur Durchführung der Temperatureinstellung des Durchflusschips 100 ist so optimiert, dass es die optimierte Heizblockgestalt ermöglicht, das Reagenz aus der Richtung der Oberfläche, wo die Temperatur des Durchflusschips 100 eingestellt wird, zu injizieren und zu entleeren. Demgemäß lässt sich eine mechanische Störung zwischen der Objektlinse 303 und der Flüssigkeitskanal-Verbindungseinrichtung des Durchflusschips 100 vermeiden. Infolge dessen lässt sich die Größe des Durchflusschips 100 verringern und Kosten lassen sich einsparen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Sie umfasst vielmehr verschiedene Modifikationen. Die vorstehende Ausführungsform wurde ausführlich erläutert, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Dies bedeutet keinesfalls eine Beschränkung auf Ausführungsformen, die alle vorstehend erläuterten Konfigurationen beinhalten. Einige der Elemente einer gegebenen Ausführungsform können durch Elemente einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Elemente einer weiteren Ausführungsform können den Elementen einer gegebenen Ausführungsform hinzugefügt werden. Was einzelne Elemente der jeweiligen Ausführungsformen betrifft, können weitere Elemente hinzugefügt, weggelassen oder ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

100: Durchflusschip
101: Deckglas
102: Abstandshalter
103: Substrat
105: Einlassöffnung
106: Auslassöffnung
201: Durchflusschipkartusche
202: Chiphalteeinrichtung
203: Kartuschenfixierungseinrichtung
204: Apertureinrichtung
205: Einführungsöffnung
206: Klemmeinrichtung
207, 208: Kontakteinrichtung
209: erstes Loch
210: zweites Loch
301, 302: Schlauch
303: Objektlinse
401: Temperatureinstelleinrichtung
402: Heizblock
403: Peltier-Vorrichtung
404: Kühlkörper
405: Temperatursensor
406: Temperatursensor
411, 412: Kerbeinrichtung
421: Installationseinrichtung
423, 424: Fixierungsstift
501, 502: Kunstharzelement
503, 504, 505, 506: Durchflusschipklemme
601: Durchflusschip-Klemmabdeckung
602: Drehwelle
603: Bauteil
604: Apertureinrichtung
605, 606, 607, 608: Durchflusschipklemme
901: Reagenzgestell
902: Reagenzkartusche
903: Reagenz
904: Heizblock
905: Peltier-Vorrichtung
906: Ventilator
907: Schaltventil
908: Flüssigkeitskanal
909: Durchflusschipklemme
910: XY-Tisch
911: Flüssigkeitskanal
912, 913: Zweiwegventil
914: Spritze
916, 917: LED
919: Z-Tisch
920, 925: Emissionsfilter
921, 923: Tubuslinse
922, 924: CMOS-Kamera
930: Objektlinse
941: Abwasserbehälter
942: Mikrophotografiesensor
943: Flüssigkeitsauffangtablett
951, 952, 953: dichroitischer Spiegel

Claims

Analysenvorrichtung, umfassend: einen Durchflusschip, der mindestens ein erstes Substrat mit lichtdurchlässiger Beschaffenheit und ein zweites Substrat mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung für eine Flüssigkeit umfasst; ein Halteelement zum Halten des Durchflusschips; ein Fixierungselement, an dem das Halteelement angeordnet ist und das in Kontakt mit dem zweiten Substrat des Durchflusschips kommt; eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung, die der Einlassöffnung Flüssigkeit zuführt und die die Flüssigkeit aus der Auslassöffnung entleert; eine optische Nachweiseinrichtung, die auf einer Seite des ersten Substrats des Durchflusschips angeordnet ist; und eine Antriebseinrichtung, die das Halteelement in einer XY-Richtung transportiert.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Druckausübungseinrichtung zum Andrücken des Halteelements oder des Durchflusschips gegen das Fixierungselement.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Druckausübungseinrichtung eine Klemmeinrichtung zum mechanischen Andrücken an mindestens zwei Bereichen des Halteelements oder des Durchflusschips umfasst.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei es sich bei der Druckausübungseinrichtung um eine Abdeckung handelt, die drehbar am Fixierungselement angebracht ist und die eine Apertureinrichtung aufweist, und wobei die Klemmeinrichtung so ausgebildet ist, dass sie vom äußeren Umfang in Richtung zu einer Innenseite der Apertureinrichtung vorsteht.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Fixierungseinrichtung um eine Temperatureinstelleinrichtung zur Durchführung der Temperatureinstellung des Durchflusschips handelt.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Temperatureinstelleinrichtung einen Heizblock, der in Kontakt mit dem zweiten Substrat kommt, eine unterhalb des Heizblocks angeordnete Peltier-Vorrichtung und mindestens einen unterhalb der Peltier-Vorrichtung angeordneten Kühlkörper umfasst.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Heizblock Kerbeinrichtungen, die der Einlassöffnung bzw. der Auslassöffnung entsprechen, aufweist, und wobei die Kerbeinrichtungen einen Flüssigkeitskanal, der sich zur Einlassöffnung erstreckt, und einen Flüssigkeitskanal, der sich von der Auslassöffnung weg erstreckt, umfassen.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Flüssigkeitskanal, der sich zur Einlassöffnung erstreckt, und der Flüssigkeitskanal, der sich von der Auslassöffnung weg erstreckt, aus einem Kunstharzelement gebildet sind.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halteeinrichtung eine Chiphalteeinrichtung mit einer Apertureinrichtung und einer Kartuschenfixierungseinrichtung umfasst, und wobei der Durchflusschip an einer Position der Apertureinrichtung angeordnet ist.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Fixierungseinrichtung einen Fixierungsstift umfasst und wobei die Kartuschenfixierungseinrichtung des Halteelements ein Loch an einer dem Fixierungsstift entsprechenden Position umfasst, und wobei das Halteelement den Fixierungsstift in das am Fixierungselement anzuordnende Loch einführt.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der optischen Nachweiseinrichtung um ein Fluoreszenzmikroskop mit einfallendem Licht handelt und die optische Nachweiseinrichtung eine LED, einen optischen Filter und eine zweidimensionale Kamera umfasst.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Substrat Reaktionsbereiche in matrixartiger Weise und in regelmäßiger Weise umfasst, die mit einem regelmäßigen Abstand bei einer Halbleiterlicht-Lithographiestufe gebildet worden sind.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit ein durch mehrere Fluorochrome modifiziertes Nucleotid, Polymerase zur Durchführung einer Basenelongation, Reinigungsreagenz, Bilderzeugungsreagenz und Reagenz zur Dissoziation von Schutzgruppen umfasst und wobei es sich beim Reaktionsverfahren um ein SBS-Verfahren (Sequence by Synthesis) handelt.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit durch mehrfache Fluorochrome modifizierte Oligomere, Ligase zur Addition eines Oligomers an eine DNA-Base, Reinigungsreagenz, Bilderzeugungsreagenz und Reagenz zur Dissoziation von Schutzgruppen umfasst, und wobei es sich beim Reaktionsverfahren um ein SBL-Verfahren (Sequence by Ligation) handelt.
Analysenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitszufuhreinrichtung mindestens eine Spritze und eine Mehrzahl von Ventilen umfasst.