JP2020513733A - 核酸を分析するためのマイクロ流体装置及び方法 - Google Patents

核酸を分析するためのマイクロ流体装置及び方法 Download PDF

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Abstract

核酸を分析するためのマイクロ流体装置（１）は、ポンプ容積（４）を有するポンプユニット（３）と、溶解物を加えるためのフィルタユニット（５）と、反応チャンバ（６）とを少なくとも有しており、ポンプユニット（３）、フィルタユニット（５）及び反応チャンバ（６）は、ポンプユニット（３）のポンピング方向において、記載の順序で配置されており、またマイクロ流体装置（１）は、溶出媒体を、ポンプユニット（３）を介して、溶出のためにフィルタユニット（５）に、続いて、さらなる処理のために反応チャンバ（６）に、ポンピングするように構成されている。

Description

本発明は、核酸を分析するためのマイクロ流体装置及び方法に関する。
種々の用途に関して、マイクロ流体装置が公知である。もっとも、核酸の分析について、公知のマイクロ流体装置は、特に分析の効率及び精度に関する欠点を有している。
このことを起点として、独立請求項の特徴部分に記載のマイクロ流体装置及び方法を説明する。各従属請求項に記載されている特徴によって、マイクロ流体装置及び方法の有利な発展形態及び改善形態が実現される。
「マイクロ流体」という用語は、ここでは特に、マイクロ流体装置の寸法に関する。マイクロ流体装置は、内部に配置されている流体チャネル及びチャンバにおいて、一般的にマイクロ技術に分類される物理的な事象が重要であることによって特徴付けられている。そのような事象には、例えば、毛細管現象、流体の表面張力と関係する現象（特に機械的な現象）が含まれる。そのような現象にはさらに、熱拡散及び電気泳動のような現象も含まれる。それらの事象は、マイクロ流体力学においては、重力のような作用に対して一般的に優勢である。マイクロ流体装置は、また、少なくとも部分的に層状の方式によって製造されており、層構造の各層間にチャネルが配置されていることによっても特徴付けられていると考えられる。また、「マイクロ流体」という用語は、装置内の、流体を案内するために使用される横断面によっても特徴付けることができる。通常、例えば、横断面は、１００μｍ（マイクロメートル）×１００μｍから８００μｍ×８００μｍまでの範囲にある。
マイクロ流体装置とは、特に、いわゆる「ラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）」であると考えられる。その種の「ラボオンチップ」は、生化学処理を実施するように指定されかつ構成されている。このことは、巨視的な試験室の機能が、例えばプラスチック基板に集積されることを意味している。マイクロ流体装置は、例えば、チャネル、反応チャンバ、事前に貯蔵された試薬、弁、ポンプ及び／又は駆動ユニット、検出ユニット及び制御ユニットを有することができる。マイクロ流体装置は、生化学処理を全自動で処理することを実現することができる。これによって、例えば、流体の試料の検査を実施することができる。この種の検査を、例えば、医学において用いることができる。マイクロ流体装置を、マイクロ流体カートリッジと称することもできる。特に、マイクロ流体装置への試料の投与によって、マイクロ流体装置において、生化学処理を実施することができる。この際、試料に、生化学反応を引き起こす、加速させる、及び／又は、実現する付加的な物質を加えることもできる。
マイクロ流体装置は、好適には特に、核酸を分析するように構成されかつ指定されている。この分析には、特に、ＤＮＡの分析が含まれると考えられる。特にマイクロ流体装置は、複数の分析方式及び／又は検出方式の実施、また、特に異なる分析方式及び／又は検出方式の実施を容易にすることができる。マイクロ流体装置は、好適には、以下において説明するような核酸の分析を実施するように構成されかつ指定されている。分析すべき試料が、例えば、内部にＤＮＡを含む細胞を有する場合には、先ず、細胞を破砕する必要がある。このことは、好適には、溶解によって、即ち、細胞への化学作用、酵素作用及び／又は（例えば、超音波を用いた）機械作用によって行われる。その種の溶解の生成物は、溶解物である。溶解の際に細胞から遊離された核酸を、続けて、精製することができる、さらに処理することができる、及び／又は、分析することができる。例えば、核酸を、増幅によってさらに処理することができる。増幅とは、特に、酵素（例えば、ポリメラーゼなど）によるＤＮＡの増加であると解される。特に、増幅に関しては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）が好適である。ここで、連鎖反応（「ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ」）という用語は、増幅反応の生成物が再度、新たな増幅反応の起点材料となり得ることに関する。
細胞から遊離された核酸を精製するために、溶解から生じた溶解物を、例えば、結合バッファと混合することができ、また、固相マトリクスと接触させることができる。固相マトリクスとしては、特に、フィルタが好適である。好適には、核酸がフィルタに吸着される。
特に、核酸を吸着させるために、マイクロ流体装置は、フィルタユニットを有している。フィルタユニットは、好適には、既述のように固相マトリクスとして、核酸自体との結合に適しているフィルタを有している。この場合には、特にシリカフィルタが好適である。何故ならば、その種の核酸を、特に良好にそれ自体で結合させることができるからである。従って、シリカフィルタは、核酸を分析するための使用に、特に良好に適している。好適には、フィルタユニットは、溶解物のための入口を有しており、この入口を介して、溶解物をフィルタユニット内に及びフィルタ（特にシリカフィルタ）に供給することができる。好適には、フィルタユニットを介して溶解物が送られることによって、フィルタユニットに溶解物を加えることができる。その際に、核酸をフィルタに結合させることができる。
フィルタユニットに溶解物を加えることは、好適には、溶解物をフィルタに圧送するポンプユニットを用いて行われる。
核酸が溶解物から（特にフィルタユニット内の）フィルタに結合された後に、オプションとして、さらなる精製プロセス及び／又は洗浄プロセスを実施することができる。続いて、核酸を溶出させることができる。即ち、核酸をフィルタから溶かし出すことができる。このために、フィルタが、好適には溶出媒体によって洗浄される。溶出媒体は、好適には、水、Ｔｗｅｅｎが混合された水、又は、溶出バッファである。
溶出媒体は、好適には、貯蔵容器に提供されている。好適には、貯蔵容器は、マイクロ流体装置に含まれている。特に好適には、マイクロ流体装置が、そのマイクロ流体装置を用いた分析プロセスに必要とされる量だけの溶出媒体を収容する貯蔵容器を有している。また、その種の貯蔵容器を複数設けることもでき、それに応じて、（例えば、貯蔵容器の再充填が必要になる前に）複数の分析プロセスをマイクロ流体装置によって実施することができる。代替的に、マイクロ流体装置外の入口を介しても、溶出媒体をマイクロ流体装置に投与することができる。
溶出媒体は、好適には、ポンプユニットを介してフィルタユニットにポンピングされる。このために、ポンプユニットは、好適には、接続管路を介して、貯蔵容器又は溶出媒体用のマイクロ流体装置の入口及びフィルタユニットに接続されている。接続管路は、特に、マイクロ流体網のチューブ及びチャネルなどの構成部材であってよい。
ポンプユニットは、好適には、流体（特に液体）を、管路を介して圧送するように指定されかつ構成されている。ポンプユニットを、機械式、電気式、又は、液圧式に駆動させることができる。例えば、ポンプユニットは、可変の容積を備えたポンプ室を有することができ、このポンプ室を手動で（例えば手で）圧縮することによって空にすることができる。そのようにして空にすることによって、ポンプユニット内又はポンプユニットのポンプ室内に存在する液体を、ポンプユニットから圧送することができる。特に、好適には、ポンプユニットがマイクロダイヤフラムポンプを有している。
ポンプ容積は、どの程度の流体を、ポンピングのためにポンプユニット内に同時に収容することができるかを表す。周期的に運転することができるポンプにおいては、ポンプ容積は、１回のポンプ周期によって圧送することができる流体の量に対応する。周期的に作業するポンプのポンプ周期とは、ポンプユニットに流体が充填され、続いて再び空にされることと解される。
好適には、ポンプユニットは、流体のための入口及び出口を有している。ポンプユニットは、例えば、流体を継続的に入口において吸引し、かつ、出口において吐出することができる。周期的に作業するポンプユニットにおいては、流体が先ず入口を介して吸引され、続いて（ポンプユニットが満たされた後に）出口から圧送されることによって、ポンプ周期を表すことができる。ポンプユニットのポンピング方向は、入口から出口に向けられている。ポンプユニットの入口は、好適には、貯蔵容器に接続されており、又は、溶出媒体のためのマイクロ流体装置の入口に接続されている。ポンプユニットの出口は、好適には、フィルタユニットに接続されている。
１つの好適な実施の形態のヴァリエーションにおいては、貯蔵容器が交換可能なものであってよい。貯蔵容器は、異なる媒体が供給される複数の（少なくとも２つの）容器チャンバを有することもできる。「異なる媒体」という用語は、ここでは特に、溶解物、溶出媒体、また、場合によっては結合バッファ（又は、洗浄バッファ）を含む。貯蔵容器乃至容器チャンバをポンプユニットに流体接続するチャネルにおいては、貯蔵容器乃至容器チャンバとポンプユニットとの間の流体接続を制御するために、好適には弁なども配置することができる。必要に応じて、ポンプユニットの上流側に（即ち貯蔵用器側に）、媒体（特に、溶解物、溶出媒体、結合バッファ）を装置に供給することができる接続部をさらに設けることができる。
ポンプユニットによって推進される溶出媒体を、好適には、その溶出媒体がフィルタユニット（特にシリカフィルタ）に結合されている核酸をフィルタから溶かし出して受容する（即ち、核酸を溶出させる）ように、フィルタユニットに通流させることができる。溶出の後は、核酸も含む溶出媒体を溶出物と称することができる。特に好適には、フィルタユニットを離れた後の溶出媒体乃至溶出物は、分析すべき核酸を含んでいる。フィルタユニットは、好適には、溶出媒体乃至溶出物のための入口及び出口を有している。好適には、溶出媒体乃至溶出物のためのフィルタユニットの入口及び出口は、上記において説明した、溶解物のためのフィルタユニットの入口とは異なる。代替的に、溶解物も、溶出媒体乃至溶出物のためのフィルタユニットの入口及び／又は出口を介してフィルタユニットに投与することができる。
溶出媒体乃至溶出物（そこに含有されている核酸も含む）を、フィルタユニットから流し出した後にさらに処理することができる。さらなる処理として、特に、酵素反応、例えば増幅（特にＰＣＲ）、シークエンシング及び制限酵素消化が好適である。
精製後にＰＣＲを実施するために、例えば、溶出物、又は、溶出物の部分集合が、好適には試薬と、例えばＰＣＲ反応混合物と混合され、続けて熱サイクル処理される。ＰＣＲ反応混合物は、例えば、オリゴヌクレオチド、プライマー、塩、及び／又は、酵素ポリメラーゼを含むことができる。
試薬と混合するために、及び／又は、特に酵素反応を実施するために、好適には反応チャンバが使用される。反応チャンバは、好適には、接続管路を介してフィルタユニット（特に、溶出媒体乃至溶出物のためのフィルタユニットの出口）に接続されている。好適には、試薬が、特に冷凍乾燥乃至凍結乾燥された形態で、反応チャンバに事前に貯蔵されている。溶出物が流入することによって、そのように事前に貯蔵されている試薬が、溶出物の流入時に溶解される。
好適には、フィルタユニット及び反応チャンバ（並びに特にフィルタユニット及び反応チャンバの容積）が、フィルタユニットから受け取ることができる溶出物体積を完全に反応チャンバに注入することができ、その際に、反応チャンバは好適には完全に満たされるように、相互に調整されている。このことは、溶出物体積の余剰分が余ったままになることもなければ、溶出物体積が反応チャンバの容積よりも小さくなることもないことを意味している。特に好適には、溶出物が反応チャンバに注入される際に、気泡が反応チャンバ内に生じない。さらに、貯蔵容器乃至貯蔵容器チャンバ（及び特にその容積）も、好適には、貯蔵容器から吐出される溶出媒体の体積が、反応チャンバを丁度満たすことができる溶出物の体積に対応するように、フィルタユニット及び反応チャンバ（並びに特にフィルタユニット及び反応チャンバの容積）に適合されている。この場合、必要に応じて、溶出物を反応チャンバに入れる前に又は反応チャンバにおいて試薬と混合し得ることを考慮することができる。試薬の体積は、好適には、貯蔵容器の容積が試薬の体積分、反応チャンバの容積よりも小さくなるように考慮される。さらに好適には、ポンプユニットが周期的に作業するポンプを有している。これによって、ポンピングされる溶出媒体の体積を非常に良好に制御することができる。特に好適には、周期的に作業するポンプのポンプ容積は、溶出媒体の所要量に正確に対応し（即ち、ポンプ容積は、特にフィルタユニットの容積と同一であり）、その結果、フィルタユニットを充填するには１回のポンプ周期で十分である。
フィルタユニット及び反応チャンバ（並びに、必要に応じて貯蔵容器）が上述のように相互に調整されている場合には、溶出物を完全にさらなる処理ステップ（例えば、ＰＣＲなど）のために使用することができる。これによって、溶出された核酸全てを、さらなる処理のために使用することができる。その結果、分析の感度を上昇させることができる。また、そのように溶出物が完全に使用される場合には、さらなる分析を非常に高速に実施することができる。例えば、溶出物の起点量が多い場合、又は、核酸分子の初期数が多い場合には、反復的な増幅を省略することができ、１回の増幅周期を実施するだけで済む。このことは、起点量が増大することによって（又は、溶出物が完全に使用されることによって）、少数の増幅周期で同一の量の生成物を得ることができることを意味している。
さらに、マイクロ流体装置は、好適には、溶出媒体乃至溶出物の流れを制御するための弁を有している。
マイクロ流体装置の１つの好適な実施の形態においては、反応チャンバの容積が、ポンプ容積よりも最大で２０％大きい。
この実施の形態においては、好適には、ポンプユニットが周期的に作業するポンプを有している。ポンプユニット、特にポンプ容積は、好適には、フィルタユニット及び反応チャンバ（並びに、必要に応じて貯蔵容器）に調整されており、又は、各容積に調整されている。好適には、貯蔵容器内に存在する全ての溶出媒体をポンプ容積に注入することができ、その際、ポンプ容積は完全に満たされる。ポンプの周期的な作業様式によって、ポンプ容積を完全に満たすことができる。続いて、溶出媒体が好適にはフィルタユニットにポンピングされる。好適には、ポンプユニットからの全ての溶出媒体でフィルタユニットを満たすことができ、その際、フィルタユニットは完全に満たされる。さらに、溶出媒体（この時点においては、核酸を含んでおり、溶出物として存在している）を、フィルタユニットから反応チャンバに送ることができる。この際、好適には、溶出物を完全に反応チャンバに満たすことができ、その際、反応チャンバを完全に満たすことができる。試薬との混合が行われない場合、好適には、貯蔵容器の容積、ポンプの容積（即ち、ポンプ容積）、フィルタユニットの容積及び反応チャンバの容積は、それぞれ同等の大きさである。反応チャンバに入る際に、又は、フィルタユニットを出てから反応チャンバに入るまでの間に、溶出物と試薬との混合が行われる場合、反応チャンバの容積は、好適には、試薬の体積分、貯蔵容器の容積、ポンプの容積（即ち、ポンプ容積）及びフィルタユニットの容積それぞれよりも小さい。
従って、特に好適には、反応チャンバの容積が、ポンプ容積よりも最大で２０％大きい。このことは、考慮すべき試薬の体積が、反応チャンバの容積とポンプユニットの容積（乃至ポンプ容積）との最大で２０％の差に対応することを意味している。特に好適には、（反応チャンバの容積がポンプ容積よりも最大で２０％大きいという前述の条件が満たされている限り）ポンプ容積が２０μｌ（マイクロリットル）から３０μｌまでであり、反応チャンバの容積が２０μｌから３５μｌまでである。
１つの別の好適な実施の形態においては、マイクロ流体装置が、さらに、ポンプユニットの内容物をポンプユニットの下流側に案内するための第１のサイドチャネルを有している。
第１のサイドチャネルは、好適には、ポンプユニットの下流側において、即ち、ポンプユニットの後段のポンピング方向において、特にポンプユニットとフィルタユニットとの間において分岐している。第１のサイドチャネルは、好適には、第１のサイドチャネルを任意選択でのみ開くために弁を有している。特に好適には、ポンプユニットが充填される間、第１のサイドチャネルが開かれる。その際、ポンプユニットを完全に充填することができ、（溶出媒体のフィルタユニットへの到達が所望となる前に、フィルタユニットに到達するのではなく）余剰の溶出媒体を第１のサイドチャネルを介して排出することができる。ポンプユニットが完全に充填された後に、第１のサイドチャネルが好適には（第１のサイドチャネル内の弁を介して）遮断される。この場合、溶出媒体を、ポンプユニットから、第１のサイドチャネルを通過させて、フィルタユニットにポンピングすることができる。第１のサイドチャネルを、マイクロ流体装置の周囲に案内することができる（また、その周囲において、例えば収集容器に案内することができる）。また、第１のサイドチャネルを収集容器又はマイクロ流体装置内の別の領域（例えばチャネル）に案内することもできる。好適には、第１のサイドチャネルが貯蔵容器に（戻るように）案内され、その結果、第１のサイドチャネルを介して送られる溶出媒体を再利用することができる。
１つの別の好適な実施の形態においては、マイクロ流体装置が、さらに、フィルタユニットの内容物をフィルタユニットの下流側に案内するための第２のサイドチャネルを有している。
第２のサイドチャネルは、好適には、フィルタユニットの下流側において、即ち、フィルタユニットの後段のポンピング方向において、特にフィルタユニットと反応チャンバとの間において、分岐している。第２のサイドチャネルは、好適には、第２のサイドチャネルを任意選択でのみ開くために弁を有している。特に好適には、フィルタユニットが充填される間、第２のサイドチャネルが開かれる。これによって、溶出が実施される前に、溶出媒体によるフィルタユニット（特にシリカフィルタ）の事前充填を実現することができる。洗浄バッファ及び／又は結合バッファによる事前充填を行うこともできる。さらに、溶出が実施される前に、フィルタユニットの汚染物又は洗浄バッファの残留物を洗浄することができる。フィルタユニットを完全に充填することができ、（溶出媒体（乃至、洗浄バッファ及び／又は結合バッファ）の反応チャンバへの到達が所望となる前に、反応チャンバに到達するのではなく）、余剰の溶出媒体（乃至、余剰の洗浄バッファ及び／又は結合バッファ）を第２のサイドチャネルを介して排出することができる。フィルタユニットが完全に充填された後に、第２のサイドチャネルが好適には（第２のサイドチャネル内の弁を介して）遮断される。この場合、溶出媒体を、フィルタユニットから、第２のサイドチャネルを通過させて、反応チャンバにポンピングすることができる。第２のサイドチャネルを、マイクロ流体装置の周囲に案内することができる（また、その周囲において、例えば収集容器に案内することができる）。また、第２のサイドチャネルを収集容器又はマイクロ流体装置内の別の領域（例えばチャネル）に案内することもできる。
１つの別の好適な実施の形態においては、マイクロ流体装置が、さらに、フィルタユニットに並列に配置されている戻り管路を有している。
戻り管路は、好適には、フィルタユニットの下流側において、特にフィルタユニットと反応チャンバとの間において分岐している。そこから、溶出媒体を取り出すことができ（特に、フィルタユニットと反応チャンバとの間の接続管路から取り出すことができ）、かつ、戻り管路を介して戻すことができる。特に、取り出された溶出媒体をフィルタユニットの上流側の個所において再び加えることができるように戻すことができる。このために、戻り管路が、好適には、ポンプユニットとフィルタユニットとの間の接続管路に接続されている（又は、ポンプユニットの出口若しくはフィルタユニットの入口にも接続されている）。戻り管路は、好適には、付加的な戻りポンプを有している。代替的に、溶出媒体を、好適にはポンプユニットによって形成された圧力に基づいて、戻り管路を介してポンピングすることができる。特に好適には、戻り管路が、第１のサイドチャネル及び／又は第２のサイドチャネルと共通して形成されている。このことは、例えば、戻り管路が、第１のサイドチャネルと第２のサイドチャネルとの間の接続管路として形成されていることを意味していると考えられる。また、戻り管路を、例えば、フィルタユニットと反応チャンバとの間の、第２のサイドチャネルの分岐個所とは異なる個所において分岐させ、続いて第１のサイドチャネルに開口させることができる。また、戻り管路を第２のサイドチャネルから分岐させ、第１のサイドチャネルの分岐個所とは異なる個所において、ポンプユニットとフィルタユニットとの間の接続管路に開口させることもできる。
戻り管路を介して、溶出媒体を何度もフィルタユニットに送ることができる。その際、フィルタユニットに結合されている核酸を非常に良好に溶かし出し、溶出媒体によって受容する（即ち、溶出させる）ことができる。
１つの別の好適な実施の形態においては、マイクロ流体装置が、さらに、フィルタユニット及び／又は反応チャンバに接続されている混合チャンバを有している。
好適には、溶出物をフィルタユニットから選択的に反応チャンバ及び／又は混合チャンバに案内することができる。特に、好適には、反応チャンバにおける反応に必要とされる試薬が混合チャンバ内に事前に貯蔵される。混合チャンバにおいては、試薬と溶出物とを混合させることができる、及び／又は、（例えば、試薬が冷凍乾燥されて事前に貯蔵されている限りにおいて）試薬を溶解することができる。混合チャンバによって、試薬と溶出物とを混合させること及び／又は試薬を溶解することと、反応の実施とを空間的に分離させることもできる。これによって、特に気泡を回避しながら、反応チャンバを完全に充填することを達成することができる。このような空間的な分離が行われなければ、試薬と溶出物とを混合させることによって、及び／又は、試薬を溶解することによって、反応チャンバ内に気体が封入される可能性がある。この種の気泡は、実施すべき反応に不利な影響を及ぼす可能性がある。
また、混合チャンバと反応チャンバとを空間的に分離させることによって、非常に高速かつ非常に明確な、溶出物の混合チャンバへの注入を行うことができる。これによって、試薬を非常に良好に溶解することができる。特にその際に、気泡の発生を非常に良好に抑制することができる。
混合チャンバは、好適には、ポンプ容積に対応する容積を有している。
好適には、混合チャンバを、ポンプチャンバとしても利用することができ、それによって溶出媒体（ここでは、場合によっては、溶解された試薬と混合されている）を、好適には混合チャンバから、反応チャンバにポンピングすることができる。この場合、混合チャンバは、好適にはポンプチャンバとして形成されている。このことは、例えば、試薬を、ポンプチャンバとして形成されている混合チャンバに事前に貯蔵することができることを意味している。混合チャンバを、特に溶出物で充填した後に、混合チャンバのダイヤフラムを偏向させることができ、また、そのようにして、混合物を、混合チャンバから反応チャンバに押し出すことができる。
また、溶出物を先ず混合チャンバにおいて試薬と混合させ、反応チャンバにポンピングし、続いてさらなる処理のために、再び混合チャンバにポンピングすることができる。
また、２つの溶出過程、例えば第２のサイドチャネルにおける溶出過程と、反応チャンバにおける溶出過程とを連続して実施することができる。２つの溶出物部分（即ち、相互に別個に処理される部分的な溶出物）を、続いて混合することができる。このことは、溶出物部分の一方に場合によっては含まれている汚染物が希釈されるという利点を有することができる。
別の態様として、請求項７に記載の核酸を分析するための方法が提案される。
マイクロ流体装置の上記において説明した特別な利点及び構成の特徴は、説明した方法に適用及び転用することができ、また、その逆も当てはまる。
上述の方法ステップは、好適には上述の順序で実施されるが、しかしながら、これは必須ではない。
ステップｂ）においては、ステップａ）において提供された試料の溶解物が、好適にはフィルタユニットに投与される。フィルタユニット内には、好適には、フィルタ材料が存在している。フィルタ材料は、特にシリカフィルタの形態で存在していてよい。ステップｃ）においては、溶出媒体のポンピングが、好適にはポンプユニットを介して行われる。好適には相互に調整されている、マイクロ流体装置の構成部材の上述の容積によって、ステップｄ）を、ステップｃ）において使用された全ての溶出媒体（乃至溶出物）を利用して実施することができる。
１つの好適な実施の形態においては、本方法がさらに、以下の方法ステップを備えている：
ｅ）事前に貯蔵されている試薬を、溶出媒体によって溶解するステップ。
ステップｅ）において溶解された試薬は、例えばＰＣＲ試薬であってよい。試薬は、好適には、反応チャンバ及び／又は混合チャンバ内に、特に冷凍乾燥された形態で事前に貯蔵されている。
本方法の１つの別の好適な実施の形態においては、少なくとも一時的に、反応チャンバがフィルタユニットの上方に配置されているように、マイクロ流体装置の位置を定める。
好適には、本方法の全期間にわたり、マイクロ流体装置の位置が上述のように定められている。反応チャンバがフィルタユニットの上方に配置されているということは、地球の引力を基準にしていると解することができる。このことは、反応チャンバがフィルタユニットの上方に配置されているようにマイクロ流体装置の位置が定められている場合には、地球の引力が、例えば反応チャンバからフィルタユニットの方向において溶出媒体に作用することを意味している。これによって、反応チャンバ内での気泡の発生を、特に良好に抑制することができる。
チャンバが完全に充填される場合であっても、凍結乾燥された試薬を溶解する際に、気泡が形成される可能性がある。それらの気泡は、本方法においては、試薬が溶解されるチャンバの上側において収集される。好適には、本方法のこの実施の形態に関して、混合チャンバ及び反応チャンバを備えたマイクロ流体装置が使用される。この際、好適には、混合チャンバと反応チャンバとの間の接続管路が、生じた気泡の（見込まれる）体積に対応する管路容積を有している。これによって、溶出物を混合チャンバから反応チャンバに移すことによって、生じた気体を接続管路において収集することができ、その一方で、気体が封入されることなく溶出物を反応チャンバにポンピングすることができる。
以下においては、図面に基づき、本発明及び技術的な環境を詳細に説明する。図面には、特に好適な実施例が示されているが、しかしながら、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。特に、図面、特に図示した縮尺は、概略的なものに過ぎないことを示唆しておく。
第１の実施の形態による、核酸を分析するためのマイクロ流体装置である。 第２の実施の形態による、核酸を分析するためのマイクロ流体装置である。 第３の実施の形態による、核酸を分析するためのマイクロ流体装置である。
図１は、核酸を分析するためのマイクロ流体装置１の第１の実施の形態を示している。マイクロ流体装置１は、貯蔵容器２、ポンピング方向２０を有するポンプユニット３、溶解物を加えるためのフィルタユニット５、及び反応チャンバ６を有しており、これらは、ポンプユニット３のポンピング方向において記載の順序で配置されている。図１において、ポンピング方向は左から右に向けられており、これはポンプユニット３内の矢印によって表されている。フィルタユニット５は、フィルタ材料１９を有している。ポンプユニット３は、ポンプ容積４を有している。マイクロ流体装置１は、溶出媒体を、貯蔵容器２からポンプユニット３を介して、溶出のためにフィルタユニット５に、続いて、さらなる処理のために反応チャンバ６に、ポンピングするように構成されている。さらに、第１の弁１１及び第２の弁１２が記載されている。
図２は、第１の実施の形態の補完形態を表す、マイクロ流体装置１の第２の実施の形態を示している。下記において説明しない構成要素は、第１の実施の形態に示した構成要素と同一である。第２の実施の形態は、第１の実施の形態に加えて、第１のサイドチャネル７を有しており、この第１のサイドチャネル７は、ポンプユニット３と第１の弁１１との間において、ポンプユニット３とフィルタユニット５との間の接続管路から分岐している。第１のサイドチャネル７は、第３の弁１３を有している。第１のサイドチャネル７は、マイクロ流体装置１から引き出されており、このことは矢印によって示唆されている。第２の実施の形態は、さらに、第１の実施の形態に加えて、第２のサイドチャネル８を有しており、この第２のサイドチャネル８は、フィルタユニット５と第５の弁１５との間において、フィルタユニット５と反応チャンバ６との間の接続管路から分岐している。第２のサイドチャネル８は、第４の弁１４を有している。第２のサイドチャネル８は、マイクロ流体装置１から引き出されており、このことは矢印によって示唆されている。
図３は、第１の実施の形態の補完形態を表す、マイクロ流体装置１の第３の実施の形態を示している。下記において説明しない構成要素は、第１の実施の形態に示した構成要素と同一である。マイクロ流体装置１は、反応チャンバ６の他に、混合チャンバ１０を有している。混合チャンバ１０は、反応チャンバ６と空間的に隔てて、溶出媒体を試薬と混合させるために利用することができる。反応チャンバ６が、第５の弁１５を介してフィルタユニット５に接続されているのに対し、混合チャンバ１０は、第６の弁１６及び第７の弁１７を介してフィルタユニット５に接続されている。第６の弁１６と第７の弁１７との間の個所において、戻り管路９が分岐しており、この戻り管路９は、ポンプユニット３と第２の弁１２との間の個所において、ポンプユニット３とフィルタユニット５との間の接続管路に開口している。戻り管路９は、フィルタユニット５に並列に配置されており、溶出媒体を何度もフィルタユニットに送ることを実現する。戻り管路は、第８の弁１８を有している。
この実施の形態においては、好適には、ポンプユニットが周期的に作業するポンプを有している。ポンプユニット、特にポンプ容積は、好適には、フィルタユニット及び反応チャンバ（並びに、必要に応じて貯蔵容器）に調整されており、又は、各容積に調整されている。好適には、貯蔵容器内に存在する全ての溶出媒体をポンプ容積に注入することができ、その際、ポンプ容積は完全に満たされる。ポンプの周期的な作業様式によって、ポンプ容積を完全に満たすことができる。続いて、溶出媒体が好適にはフィルタユニットにポンピングされる。好適には、ポンプユニットからの全ての溶出媒体でフィルタユニットを満たすことができ、その際、フィルタユニットは完全に満たされる。さらに、溶出媒体（この時点においては、核酸を含んでおり、溶出物として存在している）を、フィルタユニットから反応チャンバに送ることができる。この際、好適には、溶出物を完全に反応チャンバに満たすことができ、その際、反応チャンバを完全に満たすことができる。試薬との混合が行われない場合、好適には、貯蔵容器の容積、ポンプの容積（即ち、ポンプ容積）、フィルタユニットの容積及び反応チャンバの容積は、それぞれ同等の大きさである。反応チャンバに入る際に、又は、フィルタユニットを出てから反応チャンバに入るまでの間に、溶出物と試薬との混合が行われる場合、反応チャンバの容積は、好適には、試薬の体積分、貯蔵容器の容積、ポンプの容積（即ち、ポンプ容積）及びフィルタユニットの容積それぞれよりも大きい。
図２は、第１の実施の形態の補完形態を表す、マイクロ流体装置１の第２の実施の形態を示している。下記において説明しない構成要素は、第１の実施の形態に示した構成要素と同一である。第２の実施の形態は、第１の実施の形態に加えて、第１のサイドチャネル７を有しており、この第１のサイドチャネル７は、ポンプユニット３と第２の弁１２との間において、ポンプユニット３とフィルタユニット５との間の接続管路から分岐している。第１のサイドチャネル７は、第３の弁１３を有している。第１のサイドチャネル７は、マイクロ流体装置１から引き出されており、このことは矢印によって示唆されている。第２の実施の形態は、さらに、第１の実施の形態に加えて、第２のサイドチャネル８を有しており、この第２のサイドチャネル８は、フィルタユニット５と第５の弁１５との間において、フィルタユニット５と反応チャンバ６との間の接続管路から分岐している。第２のサイドチャネル８は、第４の弁１４を有している。第２のサイドチャネル８は、マイクロ流体装置１から引き出されており、このことは矢印によって示唆されている。

Claims (9)

  1. 核酸を分析するためのマイクロ流体装置（１）において、
    ポンプ容積（４）を有するポンプユニット（３）と、
    溶解物を加えるためのフィルタユニット（５）と、
    反応チャンバ（６）と、
    を少なくとも有しており、
    前記ポンプユニット（３）、前記フィルタユニット（５）及び前記反応チャンバ（６）は、前記ポンプユニット（３）のポンピング方向（２０）において、記載の順序で配置されており、
    前記マイクロ流体装置（１）は、溶出媒体を、前記ポンプユニット（３）を介して、溶出のために前記フィルタユニット（５）に、続いて、さらなる処理のために前記反応チャンバ（６）に、ポンピングするように構成されている、マイクロ流体装置（１）。
  2. 前記反応チャンバ（６）の容積は、前記ポンプ容積（４）よりも最大で２０％大きい、請求項１に記載のマイクロ流体装置（１）。
  3. 前記ポンプユニット（３）の内容物を前記ポンプユニット（３）の下流側に案内するための第１のサイドチャネル（７）をさらに有している、請求項１又は２に記載のマイクロ流体装置（１）。
  4. 前記フィルタユニット（５）の内容物を前記フィルタユニット（５）の下流側に案内するための第２のサイドチャネル（８）をさらに有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロ流体装置（１）。
  5. 前記フィルタユニットに並列に配置されている戻り管路（９）をさらに有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロ流体装置（１）。
  6. 前記フィルタユニット（５）及び／又は前記反応チャンバ（６）に接続されている混合チャンバ（１０）をさらに有している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロ流体装置（１）。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のマイクロ流体装置（１）を用いて、核酸を分析するための方法において、
    少なくとも以下の方法ステップ、即ち、
    ａ）試料の溶解物を供給するステップと、
    ｂ）前記溶解物をフィルタ材料（１９）に結合させるステップと、
    ｃ）前記フィルタ材料（１９）を介して溶出媒体をポンピングすることによって、前記溶解物を溶出させるステップと、
    ｄ）前記溶出媒体に溶解している核酸を、前記ステップｃ）の前記溶出媒体を使用して処理するステップと、
    を有する、方法。
  8. ｅ）事前に貯蔵されている試薬を、前記溶出媒体によって溶解するステップ
    をさらに有する、請求項７に記載の方法。
  9. 少なくとも一時的に、前記反応チャンバ（６）が前記フィルタユニット（５）の上方に配置されているように、前記マイクロ流体装置（１）の位置を定める、請求項７又は８に記載の方法。
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