JP2023543064A - 試料キャリア及び回転装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＤＮＡを複製又は検出するための回転ベースの方法に使用するための試料キャリア（１）に関し、その試料キャリア（１）は、円板状の基体（２）と、基体（２）に形成され、意図した方法ステップ（Ｓ１，…，Ｓ４）において、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液を収容する所定数のキャビティ（４，６，８）と、を備える。基体（２）の円板面は熱入力側（４０）を形成し、その円板面の反対側の平坦面は熱放出側を形成する。１つのキャビティ（６）、又は、複数のキャビティ（４，６，８）のうちの１つは、長手方向の両端において、それぞれ接続部（５４）によって流体的に接続されている第１及び第２のチャネル部（５０，５２）を有する環状チャネルによって形成される。第１のチャネル部（５０）は、第２のチャネル部（５２）に対して、基体（２）の厚み方向にオフセットして配置されている。

Description

本発明は、ＤＮＡを複製するための方法において使用するための試料キャリア、並びにそのような方法において使用するために構成され、設けられた回転装置に関する。また、本発明は、ＤＮＡを複製するための方法における、そのような試料キャリアの使用、並びにそのような回転装置の使用それぞれに関する。

ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）は、科学的な遺伝物質分析、父子鑑定などのほか、存在する病気の検査のために頻繁に分析され、又は病原体の検証のために検出される。今日、これは、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２の感染拡大、及び検出に必要な検査によって、比較的知られるようにもなっている。その分析（または：検出）のために、その際、例えば、粘膜組織又は血液試料などの試料から、そこに含まれるＤＮＡ（オプションとしてＲＮＡも）の特定部位を複製する必要がある。試料中のＲＮＡを検出又は分析する場合（ウイルスの検出など）には、これは、まずいわゆる「逆転写」によってＤＮＡに転写され、その後、複製される。

ＤＮＡを複製するためには、通常、液体反応混合物内において、いわゆるポリメラーゼ連鎖反応（略してＰＣＲ）が使用される。ＤＮＡは通常、２本の相補的なＤＮＡ一本鎖からなる二重らせん構造の形をしている。ＰＣＲにおいては、まず液体反応混合物の温度を通常９０～９６℃の間に上昇させることによって、ＤＮＡを２本の一本鎖に分離する（「変性段階」）。

続いて、温度を再び下げ（「アニーリング段階」、通常５０～７０℃の範囲）、いわゆるプライマー分子を一本鎖に特異的に付着させる。プライマー分子は、相補的な短いＤＮＡ鎖であり、そのＤＮＡ鎖は、決められた位置において一本鎖のＤＮＡに結合する。プライマーは、いわゆるポリメラーゼという酵素のための出発点となり、その酵素は、いわゆる伸長段階において、一本鎖の既存のＤＮＡ配列に相補的な、ＤＮＡの基本構成要素（ｄＮＴＰｓ）を充填する。この過程において、プライマー分子を起点として再び二本鎖のＤＮＡが形成される。伸長は、通常、アニーリング段階と同じ温度、又は、通常６５～７５℃のやや高い温度において行われる。伸長後、変性段階のために、再び温度を上昇させる。プライマー分子、並びに上記の基本構成要素は、同様に反応混合物中に存在する。通常、これらは試料が加えられる出発混合物に含まれている。

このように液体反応混合物中の温度を２～３段階の温度範囲で循環させることは、ＰＣＲ熱サイクルと呼ばれ、通常、３０サイクル、及び５０サイクル、繰り返される。各サイクルにおいて、特定のＤＮＡ領域が複製される。一般に、液体反応混合物の熱サイクルは、反応容器内において外部温度を制御することによって転換される。反応容器は、例えば、サーモブロック内に配置され、その内において、ＰＣＲ熱サイクルは、反応容器と熱的に接触する固体を加熱及び冷却することによって行われる。このようにして、熱が反応混合物の液体に供給及び除去される。代替的には、ＰＣＲ熱サイクルの転換のための加熱及び冷却コンセプトは、反応容器の周囲を流れる流体（特に空気及び水）の温度制御であり、並びに、例えば、赤外線照射又はレーザー照射を用いた熱供給による放射に基づくコンセプトである。

従来のポリメラーゼ連鎖反応において、処理期間は、通常４５分～３時間の範囲にあり、したがって、比較的時間を要するものである。

本発明の課題は、ポリメラーゼ連鎖反応、特に分析の全進行を加速させるということにある。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する試料キャリアによって解決される。更に、この課題は、本発明によれば、請求項９の特徴を有する回転装置によって解決される。更に、この課題は、本発明によれば、請求項１５の特徴を有する使用方法、及び請求項１６の特徴を有する使用方法によって解決される。本発明の更に有利で、且つ部分的にそれ自体において発明的な実施形態及び更なる形態は、従属請求項及び以下の説明において示されている。

本発明による試料キャリアと本発明による回転装置とは、ＤＮＡの複製又は検証（「検出」）のための方法において、好ましくは一緒に、しかしながら、代替的には互いに独立して（すなわち、試料キャリアが回転装置から独立して、又はその逆に）使用される。この方法によれば、好ましくは、最初に、試料キャリア（又は本発明による試料キャリア）、具体的には、試料キャリアの少なくとも１つのキャビティは、好ましくは又は（例えば病原体の検査の場合）少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液によって満たされている。その後、試料キャリアを、回転装置（又は本発明による回転装置）によって、回転軸を中心に回転させる。その際、キャビティ、好ましくは、試料キャリアは、加熱装置によって、回転面内に横たわる（すなわち、特に回転面に平行な）熱入力側において高温値に加熱される。好ましくは、熱入力側の反対側への加熱は行わない。加熱によって、試料液の対流がキャビティ内において発生する。好ましくは、その際、対流が実質的に環状に発生し、第１の流れ区間が、特に熱入力側とほぼ平行に延び、第２の流れ区間が、熱入力側から反対側の熱放出側（「冷却側」ともいう）へ延び、第３の流れ区間が、熱放出側と平行に延び、第４の流れ区間が、（熱放出側から）熱入力側へ戻るように延びる。それによって、試料液は、好ましくは、変性ゾーン（特に高い温度値を有する）、いわゆるアニーリングゾーン（プライマーハイブリダイゼーションゾーンともいう）、及び伸長ゾーンを経て、変性ゾーンに戻るようにガイドされる。対流の流路に沿った試料液の液体粒子の循環時間は、その際特に、上記回転の回転数によって設定（特に「制御」）される。

特に、液体粒子の循環期間は、更に、キャビティの形状、試料液の粘度、試料液の密度、生じる温度勾配など、他のパラメータによっても影響される。

上記のキャビティの片側加熱によって、言い換えれば、温度勾配（したがって熱入力側から熱放出側へ向かって減少する方向にある）が、好ましくは、優勢である力、特に回転から生じる遠心力に対して垂直にキャビティ内の試料液に加えられる。

特に、ポリメラーゼ連鎖反応に必要な変性ゾーンとアニーリングゾーンとの間の流体交換は、上記の、回転面に垂直に向けられたこれらの流れ部分、或いは流れ区間（すなわち、第２及び第４の流れ区間）を通して行われる。

好ましくは、上記の４つの流れ区間と並んで、遠心力及び／又はコリオリ力によって、それらに対して横方向に流れる部分が存在する。これは、好適にも、試料液の混合を更に進め、それによって、反応パートナー（すなわち、複製されるＤＮＡ、プライマー分子、及び「鎖の構成要素」）のできるだけ均一な混合が可能になる。

「循環期間」という用語は、ここ及び以下において、（特に微小の）液体粒子が変性ゾーン、アニーリングゾーン（プライマーハイブリダイゼーションゾーンともいう）、及び伸長ゾーンを経由して変性ゾーンに戻って流れるために要する期間（時間）を意味すると解される。循環期間を、回転数によって（したがって回転速度によって）０．１秒～２０秒の範囲に設定することができる。試料キャリアの反応チャンバに相当するキャビティの内においては、平均流速を、最大２２ｍｍ／ｓのオーダーに設定することが可能である。

このように循環期間が短く、及び／又は、流速が速いことによって、特に高速なポリメラーゼ連鎖反応が可能となり、それによって処理時間を有利に節約することができる。

方法の好ましい一変形例においては、対応するキャビティを、熱入力側と反対側の熱放出側（又は：「冷却側」とも）において、熱入力側の高温度値に比べて低温度値に冷却する。それによって、有利にも、アニーリングゾーン（及び、オプションとして、これに含まれる伸長ゾーン）の温度を調節することができ、特に、アニーリングゾーンの領域において試料液が更に、又は少なくとも無視できない程度に加熱されることを防止することができる。

本発明による試料キャリアは、上記した、並びに、以下に説明する、ＤＮＡを複製するための回転ベースの方法において使用するために構成され、設けられたものである。試料キャリアは、円板状の基体を備える。更に、試料キャリアは、基体に形成された所定数の、好ましくはマイクロ流体状のキャビティを備え、そのキャビティは、その中に、少なくとも潜在的に（これは特に病原体の存在に関する分析の場合に）、ＤＮＡ（又は場合によっては代替的にＲＮＡ）を含む試料液を、意図する方法ステップにおいて収容する。その際、基体の１つの平坦面（又は：円板面）は、好ましくは熱入力側を形成し、その平坦面（すなわち、熱入力側）と反対側の平坦面（又は：円板面）は、特に、熱放出側（「冷却側」ともいう）を形成する。１つのキャビティ、又は、場合により複数のキャビティのうちの１つは、第１及び第２のチャネル部を有する環状チャネル（すなわち、好ましくはループ状の又はリング状のチャネル）によって形成されている。これら２つの（すなわち、第１及び第２の）チャネル部は、長手方向の両端において、それぞれ接続部（又は接続チャネル）によって、少なくとも間接的に、流体的に接続されている。また、第１のチャネル部は、第２のチャネル部に対して、基体の厚み方向（すなわち、特に、意図する回転軸の方向）にオフセットして配置される。言い換えれば、２つのチャネル部の一方は熱入力側の方向にオフセットされ、他方は冷却側の方向にオフセットされている。

「円板状」とは、ここ及び以下において、特に「板状」の意味に、すなわち、対応する本体が、その厚さの何倍も大きい平面的な広がりを（好ましくは、平面的な広がりを画定するその外側輪郭の幾何学的形状とは基本的に無関係に）有するという意味に解される。

用語「所定数」は、ここ及び以下において、特に用語「数量」の意味に解され、そのため、所定数の要素は、単一の要素と、少なくとも２つの要素との両方を表す。

「マイクロ流体の」は、ここ及び以下において、少なくとも１つのキャビティが０．５ミリメートル未満、又は、０．１ミリメートルから１０～１５ミリメートルまでの寸法を有することの意味に解される。特に、少なくとも１つの寸法、例えば幅又は深さは、０．５ミリメートル未満の範囲にある。長手方向の延在、特にチャネルを形成するキャビティの長手方向の延在は、上記の１５ミリメートルを超えることもできる。

好ましくは、環状チャネルは、試料キャリアの意図した使用において、ポリメラーゼ連鎖反応（略してＰＣＲ）が行われる処理又は反応チャンバを形成する。これは、キャビティの形状が環状チャネルであることによってサポートされる。これは、特に、それぞれの「液体粒子」が上記の説明に従って個々のチャネル部を次々に流れることによって、特に、対流及び重力駆動の流れが容易に形成されるからである。特に、より加熱されたチャネル部において、回転の際に、液体粒子は、遠心力に逆らって「上昇」することができ、一方、他のチャネル部の冷却された、したがって密度が高く又は重い液体粒子は、遠心力の方向に「沈む」。上記した第２及び第４の流れ区間は、ここでは第１及び第２のチャネル部の間の接続チャネルを走り抜けている。特に、その際、環状チャネルに収容された試料液全体の混合及び移動、ひいては処理が改善される。また、第１のチャネル部及び第２のチャネル部がそれぞれ熱入力側及び冷却側に向かって（すなわち厚み方向に）オフセットされていることによって、熱入力及び熱放出（すなわち特に冷却）が、対応する（すなわち近くに配置された）チャネル部に対して主に効果を発揮すること、好ましくはそのャネル部に限定することが、更に有利にできる。言い換えれば、熱入力側の方向にオフセットされたチャネル部に対する冷却の効果は、低減される。冷却側の方向にオフセットされたチャネル部には、その逆が当てはまる。

好ましくは、第１のチャネル部は熱入力側に（すなわち、熱入力側に向かって）配置され、第２のチャネル部は試料キャリアの冷却側に（すなわち、冷却側に向かってオフセットされて）配置される。好ましくは、意図した使用において、第１のチャネル部は、試料液への熱入力に使用され、第２のチャネル部は、対応して熱放出に使用される。更に好ましくは、第１及び第２のチャネル部は、また、（意図した処理中に課される）遠心力の方向に対して平行に（意図した使用の際に試料キャリアを回転させる回転軸に対して特に半径方向に）向けられている。

好適な一実施形態においては、第１のチャネル部（上記の場合）は、第２のチャネル部（冷却側にオフセットして配置された）と比較して、（少なくとも一部の領域において）縮小された断面積を有する。縮小された断面積は、その際、一方において、流速の増加につながり、その結果、第１のチャネル部における個々の「液体粒子」の滞留時間の減少にもつながる。更に、熱入力に利用可能な表面積は、おおよそ小さくなり、それによって可能な熱入力が制限されることになる。

更なる好適な一実施形態においては、好ましくは熱入力側に（すなわち、熱入力側に向かってオフセットされて）配置される第１のチャネル部は、特に冷却側に配置される第２のチャネル部（少なくとも一部の領域において）と比較して、基体の円板面方向に向けられ、縮小されたチャネル幅を（縮小された断面積に加えて又は代替的に）有する。それによって、熱入力のための「作用面」が、熱放出のための「作用面」より小さくなる。それによって、熱放出を熱入力に一致させることができる。特に、それによって、周囲の大気による冷却を特にシンプルに形成することが可能になる。能動的な、したがってエネルギーを消費する冷却発生を有利に省略することができる。それに対して、能動的な加熱は、いずれにせよ定期的に必要とされる。

特に、第２のチャネル部が冷却側にオフセットされている実施形態においては、第２のチャネル部は、冷却チャネルと、アニーリングチャネルとを含み、アニーリングチャネルは、好ましくは、処理中の試料液の意図する流れ方向において、冷却チャネルに接続し、冷却チャネルに比べてチャネル幅が縮小されて形成されている。この場合、冷却チャネルは、処理液ができるだけ早く冷却されるために使用される。それに対して、アニーリングチャネル内の冷却は減らされ、それによって、ここの温度条件はできるだけ一定となる。オプションとして、冷却チャネル及びアニーリングチャネルの断面積が同じに選択される、及び／又は、アニーリングチャネルにおいて、より「深さ」が大きく、すなわち基体の厚み方向へより大きく延在するように選択される。特に前者の場合、流速も少なくともほぼ同じに保たれる。しかしながら、代替的には、アニーリングチャネルの断面積も冷却チャネルと比較して小さくし、それによって、ここにおいて流速が増加し、その結果、滞留時間も短縮される。「冷却チャネル」及びアニーリングチャネルという名称にかかわらず、既に冷却チャネル内において、第１のチャネル部から、そこにおける加熱によって、供給され、変性されたＤＮＡ鎖に、ＤＮＡ基本構成要素の蓄積が起こり得る。

好ましい一実施形態においては、アニーリングチャネルは、代替的に、冷却チャネルと同一のチャネル幅を有し、しかしながら、後者とは対照的に、より大きな深さを有する。それによって、アニーリングチャネル内の容積が冷却チャネルに比べて大きくなり、その結果、より多くの量（具体的には、より大きな容積）の試料液が冷却を妨げ、それによって、冷却を遅らせることができる。

オプションの一実施形態においては、第１のチャネル部は、「変性チャネル」及び「抵抗チャネル」という２つの部分チャンバ（又は「部分区間」）を含む。抵抗チャネルは、その際、「上流に」、すなわち、意図された流れ方向において変性チャネルの前（したがって、特にアニーリングチャネルの下流）に配置されている。更に、抵抗チャネルは、変性チャネルと比較して縮小された幅を有して、好ましくは縮小された断面積を有して形成されている。それによって、抵抗チャネルにおいては、試料液の加速が生じる。特に、この抵抗チャネルは、一方においては、アニーリングチャネル内の流速に影響を与え、また、他方においては、（例えば４０％以上、好ましくは５０％以上に）環状チャネル内の流体抵抗、したがってそれぞれのチャネル部を通る（少なくとも理論上の）液体粒子の循環時間にも影響する。循環時間は、吸収及び放出される熱の量に影響を与え、それによって試料液内において発生する温度値に影響を与える。したがって、抵抗チャネルは、有利には、試料液内のそれぞれの温度値に対する設計技術上の「制御要素」でもある。

代替的には、変性チャネルは省略される。変性は、特に適切なプロセス実行（例えば外部からの加熱、及び／又は比較的低い回転速度）の際に、また、この場合、特に抵抗チャネルとしてのみ形成された第１のチャネル部において行われ得る。

環状チャネルの上記の成形（又は：「構造化」）は、チャネル断面又はチャネルプロファイルによって、及び／又は回転速度によって、有利には、循環時間及び個々の温度値の設定（又は：「制御」）を可能にする。特に、チャネル形状は、時間的な制限が主に加熱又は冷却持続時間によって（もはや）規定されず、生化学的プロセスによって少なくとも２０％以上規定されるように、分析装置（特に、以下でより詳細に説明する回転装置）によって規定されるプロセスパラメータ（例えば加熱及び冷却温度値）に、適合され得る。

好適な一実施形態においては、厚さ方向にオフセットされていることに加えて、第１及び第２のチャネル部は、円板面方向にも互いにオフセットされている。

更なる好適な一実施形態おいては、試料キャリアは、断熱層を備える。これは、第２のチャネル部の長さの少なくとも一部に対して、熱入力側への方向において下側に配置される（又は、観察方向によっては上側に配置される。一般的に言えば、断熱層は、第２のチャネル部と熱入力側との間に配置される）。それによって、有利には、意図した操作において、加熱チャンバから第２のチャネル部への熱入力が（特に、厚さ方向にオフセットされている場合には、更に）防止される。オプションとして、断熱層は、その際、上記の冷却チャネルにのみに割り当てられ（例えば、下側に配置される）、それによって、冷却チャネルへの熱入力は防止されるか、少なくとも無視できるレベルまで減少され、また、熱放出が著しく優位になる。そのため、後続のアニーリングチャネルへの熱入力は、このオプションの場合には「許容」され、それによって、このチャネル内の試料液は、より少ない程度にしか冷却されない、又は、温度をほぼ一定に（すなわち、少ない温度差℃において、例えば１０℃又は５℃以下の差において）保つことができる。

好ましい一実施形態においては、環状チャネルは、意図した使用において、環状チャネルの充填（特に試料液の充填）が行われる流入口領域において泡トラップチャンバに接続されている。好ましくは、この場合、泡トラップチャンバを環状チャネルに接続するゲートは、環状チャネルから泡トラップチャンバへの、従来のように発生する気泡の通過が可能である程度の大きな厚さに作られている。例えば、少なくとも１００マイクロメートルのゲートの厚さは、特に２０Ｈｚの回転速度において、気泡が泡トラップチャンバに通過するのに十分な厚さである。気泡は、特に試料液の加熱によって発生する。気泡が環状チャネルに留まる場合、気泡は、特に小さい断面の通過部において、特に狭いスリットにおいて、ガス塞栓のような閉塞に至ることがある。上記の方法における試料キャリアの意図した使用の際に、好ましくは、試料液が少なくとも部分的に泡トラップチャンバを満たすように、多くの試料液が環状チャネルに充填される。それによって、液体と気体の界面を乗り越える必要がないため、環状チャネルから泡トラップチャンバへの気泡の流れが更に簡素化される。更に、泡トラップチャンバは、好適には、試料キャリアの意図した回転の際に、環状チャネルに対して半径方向内側に配置される。それによって、試料液よりも軽い気泡が、回転駆動の重力場に抗して「上昇」する、すなわち半径方向内側に移動することができる。

好ましくは、泡トラップチャンバは、第１のチャネル部及び第２のチャネル部の各々に設けられ、更に好ましくは、半径方向に延在する。

オプションの一実施形態においては、環状チャネルは、第１のチャネル部と第２のチャネル部との間、特に第２のチャネル部の下流に流体的に接続されている第３のチャネル部を有する。好ましくは、この第３のチャネル部は、第１及び第２のチャネル部と（少なくともほぼ）平行に方向づけられている。しかしながら、試料キャリアの基体の厚さ方向においては、第３のチャネル部は、第１のチャネル部と第２のチャネル部との間に配置されている。それによって、意図した操作において、好ましくは、第１及び第２のチャネル部のそれぞれの（平均）温度値の間にある温度値が、第３のチャネル部内に確立される。例えばＤＮＡ伸長をサポートする場合、例えば、第１のチャネル部における目標温度値は、約８５～１００、特に約９５℃であり、第２のチャネル部においては約５０～７５、好ましくは約６０℃であり、（存在する場合）第３のチャネル部においては約６５～８０、好ましくは約７２℃である。

更なるオプションの一実施形態においては、試料本体は、上記の環状チャネルを複数有し、その各々は、異なる構造（すなわち、好ましくは寸法、特にそれらの断面及び幅に関して）を有する。それによって、個々の領域における試料液の滞留時間が異なり、その結果、試料キャリアにおいて、特に一定の加熱及び冷却条件下において、異なる処理パラメータ（特に異なる温度値及び／又は循環時間）の際に、オプションとして、異なる生化学によって、試験を実施することができる。

以下により詳細に説明する本発明による回転装置は、オプションとして、独立した発明であり、したがって上記した試料キャリアから独立した発明である。それにもかかわらず、ここ及び以下において説明する回転装置における上記の試料キャリアの使用は、特に有利である。その際、本発明による回転装置は、上記した回転ベースの方法における使用のために構成され、設けられる。そのために、回転装置は、分析チャンバと、分析チャンバ内に配置された試料ホルダとを備える。後者は、少なくとも１つの試料キャリア、特に、（又は）基体に形成された所定数のキャビティを有する上記の試料キャリアを取り付けるためのものであり、そのキャビティには意図した方法ステップにおいて、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液が収容される。更に、回転装置は、試料ホルダを、意図した操作において、回転軸を中心に回転させる回転駆動装置を備える。更に、回転装置は、意図した操作において、分析チャンバの、加熱チャンバを形成する部分領域内の大気を、目的加熱温度に温度調節する加熱装置と、意図した操作において、分析チャンバの、冷却チャンバを形成する部分領域内の大気を、目的冷却温度に温度調節する冷却装置とを備える。その際、加熱チャンバと冷却チャンバとは、試料ホルダによって、少なくともそこに取り付けられた試料キャリアとの協働において、互いに流体的に分離されている。更に、回転装置はコントローラ（「制御装置」ともいう）を備える。そのコントローラは、回転駆動装置及び加熱装置、並びに冷却装置と制御技術上、結合し、試料ホルダの回転速度、並びに目標加熱温度及び目標冷却温度を設定するように構成されている。

好ましくは、加熱及び冷却は、従って、加熱チャンバ又は冷却チャンバのそれぞれの温度調節された大気を介して行われる。特に好ましくは、それぞれの大気は空気である。それによって、回転装置の簡素な構造が得られる。

好ましい実施形態においては、そのコントローラは、少なくともコアにおいて、プロセッサ及びデータメモリを有するマイクロコントローラによって形成され、その中において、本発明による方法を実行するための機能が、動作ソフトウェア（ファームウェア）の形態においてプログラム的に実装されている。それによって、動作ソフトウェアがマイクロコントローラにおいて実行されるときに、本方法が自動的に、必要に応じてオペレータとの対話において、実行される。しかしながら、本発明の範囲において、コントローラは、代替的に、非プログラマブル電子部品、例えばＡＳＩＣによっても形成することができ、その中において、方法を実行するための機能が回路技術的手段によって実装されている。

好ましい一実施形態においては、回転装置は、分析チャンバ、したがって加熱チャンバ及び冷却チャンバを共に囲むハウジングを備える。言い換えれば、ハウジングは、分析チャンバを分割しない。加熱チャンバと冷却チャンバとへの分割は、むしろ、試料ホルダ又は試料キャリアによって行われる。試料ホルダ、又は、意図した操作においてそれに取り付けられる試料キャリアは、その際、ハウジングの壁、特にハウジングの側壁と共にシール間隙を形成する。シール間隙は、加熱チャンバと冷却チャンバの間のガス交換を低減すること、あるいは抑制することが可能なように算定されている。例えば、シール間隙は、１ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ未満、特に０．５ｍｍ以下の幅（すなわち、試料ホルダ又は試料キャリアと側壁との間の距離）を有する。

加熱チャンバと冷却チャンバとの間のシール効果に関して有利な更なる形態として、ハウジング壁は、試料ホルダ又は試料キャリアと共に、加熱チャンバと冷却チャンバとの間に一種のラビリンスシールを形成している。ラビリンスシールは、通常、非接触型のシールコンセプトにおいて、比較的高いシール効果を有する。この場合、好ましくは、ハウジングの壁、特に側壁には、試料ホルダ又は試料キャリアが係合する円周方向の溝が形成されている。この場合も同様に、シール間隙は、好ましくは１ｍｍ以下の寸法を有する。

好ましくは、分析チャンバは円筒形である。試料ホルダは、その際、自身単独において、又は少なくとも１つ以上の試料ホルダに取り付けられた試料キャリアとともに、円形の板を分析チャンバに模して形成している。それによって、好ましくは、シール間隙は、全周において同一である。好ましくは、ラビリンスシールの場合、試料ホルダを装填するために、及び、オプションとしてメンテナンスのために、ハウジングをヒンジ開放又は分解することができる。ハウジングの切離し面は、この場合、好都合にも上記の溝内に位置する。

更なる好適な一実施形態においては、回転装置の試料ホルダは、加熱チャンバに面する熱入力側（ここでは試料ホルダの）において試料キャリアを受け入れるように構成されている。これは、特に、回転駆動装置が冷却チャンバの領域に配置されている場合に当てはまる。しかしながら、代替的には、回転駆動装置を加熱チャンバの側に配置して、それによって、試料ホルダが特に冷却チャンバに面した（試料ホルダの）冷却側において試料キャリアを受け入れるようにすることも同様に可能である。いずれにしても、試料ホルダは、（試料ホルダの）熱入力側と冷却側とを互いに接続する少なくとも一つの窓を有する。この窓を通して、試料キャリアの、冷却又は加熱されるべき（特に第１又は第２のチャネル部の）所定数のキャビティの領域は、意図した操作において、対応して冷却チャンバ或いは加熱チャンバと熱伝達技術上、接続状態にある。すなわち、試料キャリアの冷却されるべき領域（特に第２のチャネル部）は、試料キャリアが試料ホルダの熱入力側に位置している場合（したがって加熱チャンバ内にある場合）、冷却チャンバと接続状態にある。本発明による上記の試料キャリアの場合、冷却側にオフセットされたそのチャネル部（特に第２のチャネル部）は、オプションとして、冷却側に向かって窓の中に突出するか、又は窓を通って突出する。試料キャリアが試料ホルダの冷却側に配置される場合、これは、加熱されるべき領域についても同様に当てはまる。

オプションの一実施形態においては、好ましくは、本発明による試料キャリアが回転装置と共に使用される場合、試料ホルダは、断熱層を有する。これは、試料キャリアの所定数のキャビティの、冷却及び／又は加熱されるべき領域の少なくとも一部が、意図した操作において、加熱チャンバ或いは冷却チャンバの温度影響から遮蔽されるように配置されている。これは、特に、試料キャリア自体が断熱層を有していない場合に当てはまる。試料ホルダの断熱層は、オプションとして、試料ホルダに個別に配置された要素、例えば熱伝導率が低い材料によって形成されている。試料ホルダの断熱層は、上記した本発明による試料キャリアの断熱層と同じ目的に使用される。

好適な一実施形態においては、回転装置の冷却装置は、冷却チャンバを回転装置の周囲に接続するための制御可能な弁、及び／又は、冷却チャンバに周囲の大気、好ましくは周囲空気を（特に積極的に）流入させるためのファンを有する。それによって、一種の空調システムなど（すなわち能動的な冷気発生）による能動的な冷却を省略することができる。このことは、この形態（制御可能な弁又はファン）が技術的に簡単に実施できる点において特に有利である。冷却チャンバ内の目標冷却温度は、コントローラによって、およそ（すなわち、例えば±５℃の偏差を有する）５０℃に設定される。通常の周囲温度と比較してこの比較的高い温度値は、上記のシール間隙を介した（オプションとして、意図した）漏れ、及び／又は、試料ホルダを介した熱伝導作用から生じる。好ましくは、この温度値に温度調節するために、温度センサが冷却チャンバ内に配置され、コントローラに接続される。コントローラは、温度が上昇した場合に１つ又は複数の弁を開き、それによって、周囲との交換が行われる。必要に応じて、及び存在する場合には、コントローラは、より多くの周囲の大気、特に空気を、冷却チャンバ内にくまなく輸送させることができるために、また、それによって冷却効果を高めるために、ファンを作動させる。

好ましくは、コントローラは、加熱チャンバ内の温度値が約８０～１２０℃であるように、加熱装置を制御するように構成される。好ましくは、このために、温度センサも加熱チャンバ内に配置される。加熱装置は、オプションとして、ヒータ線、面ヒータ等を有する。意図した操作において、試料ホルダは、そこに取り付けられたそれぞれの試料キャリアとともに回転するため、有利にも、加熱チャンバ内の大気が旋回され、それによって、温度が均質化される。更に、大気に対する試料キャリアの相対的な移動によって、対流的な熱伝達が改善される。それは、特に、試料キャリアと加熱チャンバとの間の、断熱効果のある定常の境界層が常に解消される、又は形成されないためである。

本発明によれば、本発明による上記の試料キャリアは、上記冒頭において説明した方法によって使用される。その際、試料キャリアを、まず、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液によって充填し、そして、回転装置、オプションとして、上記の本発明による回転装置によって回転軸を中心に回転させる。その際、少なくとも第１のチャネル部を、加熱装置によって温度調節された大気によって、少なくとも部分的に高温値に加熱し、それによって、試料液の対流を、対応するキャビティの環状チャネル内に発生させる。本発明による回転装置の代替として、オプションとして、加熱チャンバ内の大気の温度調節のための上記の加熱装置の代わりに、好ましくは試料ホルダに組み込まれた接触型の又は面状ヒータを有するものが使用される。この場合、第１の（又は加熱される）チャネル部は、熱伝導によって、例えばペルチェ素子又は抵抗加熱素子によって、その片側が加熱される。

更に本発明によれば、冒頭において説明した方法において、上記の本発明による回転装置が使用される。オプションとして、上記の本発明による試料キャリア以外の試料キャリアを使用することもできる。しかしながら、好ましくは、本発明による試料キャリアが使用される。方法の範囲において、その際、試料キャリアの、１つのキャビティの少なくとも一部分、又は、場合により複数のキャビティのうちの１つのキャビティの少なくとも一部分を、加熱装置によって温度調節された大気によって、少なくとも部分的に高温値に加熱し、並びに、好ましくは、別の部分（好ましくは同じキャビティの）を、冷却チャンバに存在する、好ましくはより低温の大気によって冷却する。加熱によって、特に追加冷却による温度差によって、試料液の対流を、対応するキャビティ内に発生させる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照してより詳細に説明する。

所定数のキャビティを有する試料キャリアの下面を示す概略的な図である。 本方法において使用する回転装置の実施例の概略的な準透明の側面図である。 本方法において使用する回転装置の別の実施例の概略的な準透明の側面図である。 ＤＮＡを複製する方法の概略的なフローチャートである。 試料キャリアのキャビティの実施例を下側から見た概略的な詳細図である。 試料キャリアのキャビティの実施例を側方から見た概略的な詳細図である。 試料キャリアのキャビティの別の実施例を下側から見た概略的な詳細図である。 試料キャリアのキャビティの別の実施例を側方から見た概略的な詳細図である。 試料キャリアのキャビティの別の実施例を下側から見た概略的な詳細図である。 試料キャリアのキャビティ別の実施例を側方から見た概略的な詳細図である。

すべての図において、対応する部品には常に同一の参照符号を付す。

図１には、図４を参照して以下に詳細に説明する、ＤＮＡを複製又は検出するための回転ベースの方法において使用するために構成され、設けられた試料キャリア１が、大まかに概略的に示される。試料キャリア１は、円板状の、すなわち平坦な、本実施例においては半円形の基体２を備える。この基体には複数のマイクロ流体キャビティが形成されており、ここでは単に例として、取得された試料を導入することができる充填チャンバ４、この「下流」に配置された処理チャンバ６、及びこれらの間の接続チャネル８が示されている。基体２に対する処理チャンバ６の大きさは、以下においてより詳細に説明する特性を説明するために、ここにおいては非常に誇張して示されている。

図２及び図３には、ＤＮＡを複製するための回転ベースの方法において、好ましくは試料キャリア１とともに使用するために構成され、設けられたた回転装置１０の２つの実施例が示されている。回転装置１０は、ハウジング１２を備え、そのハウジングは、その側壁１４によって、円筒形のハウジング内部（以下、「分析チャンバ１６」という）を囲んでいる。更に、回転装置１０は、試料ホルダ１８を備える。その上に、試料キャリア１が、方法が実施されるときに（すなわち、意図した操作において）、取り付けられてる。試料ホルダ１８は、回転駆動装置２０によって回転軸２２を中心に回転させることができる。したがって、試料ホルダ１８は、ターンテーブルである。

試料ホルダ１８は、分析チャンバ１６内を２つに分割するように配置されている。図２及び図３における上部は、加熱チャンバ２４を形成している。回転装置１０は、大気、具体的には加熱チャンバ２４内の空気を加熱するように構成された加熱装置２６を備えている。図２及び図３における分析チャンバ１６の下部は、冷却チャンバ２８を形成している。その温度調節のために、回転装置１０は、冷却装置３０を備える。図示の実施例においては、冷却装置はファン３２を含み、このファンによって、冷却チャンバ２８は、意図した操作において、吸引された外気によって形成される冷却空気流によって貫流される。更に、冷却装置３０は、制御可能な弁３４を含み、この弁を通して、空気を冷却チャンバ２８から周囲に排出すること、又は、ファン３２の作動なしに、空気を冷却チャンバに入れることができる。

回転駆動装置２０、加熱装置２６、及び冷却装置３０（すなわちファン３２及び弁３４）を制御するための、回転装置１０のコントローラが存在するが、詳細には図示されていない。

加熱チャンバ２４から冷却チャンバ２８への温風の移動を最小限に維持するために、側壁１４と試料ホルダ１８との間のシール間隙３６は１ｍｍ以下に保たれる。

更なる一実施例においては、ハウジング１２は、加熱チャンバ２４と冷却チャンバ２８との間において、ヒンジ３８によって開放できるように形成されている。これによって、試料ホルダ１８を容易に装備すること、及び／又は、回転装置１０を整備することができる。その際、試料ホルダ１８の外縁は、側壁１４に刻まれた溝３９に入り込んでいる。これによって、ラビリンスシールが形成される（図３参照）。原理的には、図２による実施例のハウジング１２も、試料ホルダ１８を装備できるように、同様にヒンジ開放できるが、必ずしも試料ホルダ１８の平面内である必要はない。

図示しない更なる一実施例においては、回転装置１０への試料キャリア１の自動供給（ＣＤ又はＤＶＤドライブに匹敵する）が意図される。

更に、回転装置１０は、好適な一実施例において、例えばバーコード及び／又はＱＲコード（登録商標）によって読み取るためのコードリーダを備え、これによって、現在の試料について詳述された分析結果を、ネットワークを介してデータベースに転送することができる。

ＤＮＡを複製するために、第１の方法ステップＳ１（図４参照）において、試料キャリア１とＤＮＡを含む試料とを準備する。試料液は、試料が充填チャンバ４に導入された後に生成され、複製すべきＤＮＡに加えて、プライマー分子、新しいＤＮＡ鎖を形成するための構成要素であるデオキシヌクレオシド三リン酸（「ｄＮＴＰｓ」）、並びに、ポリメラーゼ及びポリメラーゼのコファクターも含む。更に、液体を緩衝化する。好ましくは、充填チャンバ４又は図示しない別のチャンバ内には、試料キャリア（例えば、綿棒）から試料材料を「洗い落す」ため、並びに、上記試薬のためのキャリア液体として機能する液体が予め保存されている。オプションとして、これらの試薬のいくつかは、処理チャンバ６内に予め保存された（乾燥した）物質の形態においても最初に付け加えられる。第２の方法ステップＳ２においては、充填された試料キャリア１を、試料ホルダ１８に載置し、そこに固定する。その際、試料キャリア１を、試料ホルダ１８の、加熱チャンバ２４に位置する熱入力側４０に載せる。

第３の方法ステップＳ３においては、加熱チャンバ２４内の空気を、加熱装置２６によって約１００℃に温度調節する。これは、説明した方法における高温値である。温度調節と並行して、回転駆動装置２０によって、試料ホルダ１８を、回転軸２２を中心に回転するように駆動し、それによって、試料キャリア１の各キャビティも回転軸２２を中心に回転する。冷却装置３０によって、冷却チャンバ２８内の空気を、約５０℃の低温値に温度調節する。試料ホルダ１８の回転によって、加熱チャンバ２４内の空気、並びに冷却チャンバ２８内の空気の移動、したがって混合が生じる。

図１及び図５から分かるように、試料キャリア１の処理チャンバ６は、環状のチャネル構造を有し、このチャネル構造は、順に、第１のチャネル部５０と第２のチャネル部５２とによって形成されている。これらのチャネル部５０及び５２は、細長く形成され、及び、（少なくとも、ほぼ、すなわちオプションとして、わずかな、一桁の角度のオフセットを伴って）互いに平行に延び、並びに、（意図した操作状態において、回転軸２２に垂直に位置する）放射状の線に対して平行に（少なくとも、ほぼ平行に）延びる。言い換えれば、２つのチャネル部５０及び５２は、意図した回転の際に、処理の間において遠心力の方向に向けられる。チャネル部５０及び５２は、それぞれ、端部において、接続チャネル５４によって流体的に接続されている。また、チャネル部５０及び５２は、基体２の厚み方向、すなわち回転軸２２の方向に互いにオフセットされている。具体的には、第１のチャネル部５０は、試料キャリア１の意図した使用状態において熱源に向かって、すなわち本実施例の回転装置１０における加熱チャンバ２４に向けてオフセットされている。逆に、第２のチャネル部５２は、冷却チャンバ２８に向けてオフセットされている。冷却チャンバ２８内の空気と処理チャンバ６との、少なくとも第２のチャネル部５２との熱交換を可能にするために、試料ホルダ１８は、空気が冷却チャンバ２８から第２のチャネル部５２に流れることができる窓５６を有している。オプションとして、第２のチャネル部５２は、試料ホルダ１８の熱入力側４０の平面より突出し、したがって窓５６に入る、あるいは下側に向かって、すなわち試料ホルダ１８を越えて冷却チャンバ２８に突出する（図示せず）。

それによって、方法ステップＳ３においては、加熱チャンバ２４に対する（第２のチャネル部５２との関係において見た）より大きな「近接」によって、第２のチャネル部５２よりも第１のチャネル部５０の方に比較的多くの熱が導入される。試料ホルダ１８の回転、及びその結果生じる空気に対する相対的な移動によって、加熱チャンバ２４或いは冷却チャンバ２８とともに、２つのチャネル部５０及び５２の対流的な熱交換もまたサポートされる。

加熱チャンバ２４による第１のチャネル部５０の加熱と、冷却チャンバ２８による第２のチャネル部５２の冷却とによって、処理チャンバ６のチャネル構造内に、回転軸２２と平行に延びる温度勾配が形成される。回転に起因して、回転軸２２に対して半径方向に人工重力場が形成される。更に、温度勾配は、試料液内に密度差をもたらす。

この温度による密度差は、人工重力場と相まって、浮力駆動の対流をもたらし、その主な流れ方向は人工重力場によって基本的に半径方向となる。言い換えれば、主な浮力成分は半径方向内側に向けられる。処理チャンバ６の環状構造によって、液体要素は、第１のチャネル部５０におけるそれらの加熱及び関連する密度の減少のために、半径方向内側に流れる。これに対応して、液体要素は、第２のチャネル部５２における冷却と、それに関連した密度の増加とのために、重力によって半径方向外側に流れる。２つのチャネル部５０及び５２は、リングを形成するように接続されているため、流体要素は、半径方向内側に、第１のチャネル部５０から接続チャネル５４を通って第２のチャネル部５２に流れ、その末端において対応して第１のチャネル部５０に戻る。しかしながら、回転による遠心力（図５では右向き）及び回転によるコリオリ力も存在するため、対流の基本的な流路を横切る試料流体の（均質な）混合も存在する。その際、対流の速度は、回転数の増加とともに増加する。

図５及び図６から分かるように、第２のチャネル部５２は、２つの部分チャンバ又は「副チャンバ」を有し、そのうち半径方向内側のものを「冷却チャネル５８」といい、それに接続する半径方向外側のものを「アニーリングチャネル６０」という。冷却チャネル５８は、基体２の平面方向において、アニーリングチャネル６０よりも大きな幅を有し、それによって約６５℃の「アニーリング温度」へのできるだけ早い冷却が可能となる。また、本実施例において、アニーリングチャネル６０の断面は、冷却チャネル５８の断面よりも小さく選定されており、それによって、比較的高い流出速度が得られる。その結果放熱を少なく、並びに、第１のチャネル部５０への移行時の熱損失も少なくできる。

第１のチャネル部５０は、同様に、２つの部分チャンバを有し、そのうち半径方向外側のものは抵抗チャネル６２といい、半径方向内側のものは変性チャネル６４という。抵抗チャネル６２は、アニーリングチャネル６０及び接続チャネル５４と比較して、更に縮小された断面を有する。これによって、試料液が加速され、また、アニーリングチャネル６０を通る流れが制御（又は：設定される）される。変性チャネル６４においては、その再び（本実施例においては）拡大された断面によって、（例えば９０～１００、特に約９５℃の）温度を少なくともほぼ一定に保つことができる。

図７及び図８には、処理チャンバ６の更なる実施例が示される。先の実施例との違いは、本実施例においては、冷却チャネル５８に対するアニーリングチャネル６０の寸法、並びに、第１のチャネル部５０の形状にある。アニーリングチャネル６０は、冷却チャネル５８と同一の「深さ」又は「高さ」（すなわち、回転軸２２の方向に延びる寸法）を有する。それによって、図５及び図６による実施例と比較して、流れが加速されることは少ない。第１のチャネル部５０は、その全長にわたってほぼ同一に形成されている。抵抗チャネル６２と変性チャネル６４との間の区別は、本実施例においては行われない。第１のチャネル部５０は、比較的細長く、テーパー状の中間部を有し、ほぼノズル状に形成されている。変性は、対応する温度に達するとすぐに、テーパー状の中央部分において、ここおいても同様に起こる。これは、例示的な実施形態（少なくとも接触ヒータを備えた回転装置の場合）において可能である。その際、第１のチャネル部５０の断面積（そのテーパー領域）は０．１６２ｍｍ^２であり、第２のチャネル部５２は、試料キャリア１の回転速度１０Ｈｚにおいて、試料液が、変性温度値に達するほど長い時間、第１のチャネル部５０内に留まるように、形成されている。より大きな回転数に対しては、第１のチャネル部５０の断面積を、そのときのより高い流速のために、それに応じて縮小させることができる。

加熱チャンバ２４の加熱空気（又は別の加熱媒体）が第２のチャネル部５２に及ぼす影響を低減するために、その下に断熱層６６が配置されている。例えば、断熱層は、ガスが充填された「クッション」、例えば、中空の又は発泡した板である。

図９及び図１０には、処理チャンバ６の更なる実施例が示される。本実施例においては、アニーリングチャネル６０は、冷却チャネル５８よりも幅狭く、しかしながら、より深く形成されている。これよって、アニーリングチャネル６０内の容積が増加し、その結果、本実施例においては断熱層６６が冷却チャネル５８の下にしか配置されていないにもかかわらず、熱損失を低く抑えることができる。（本実施例において明白に存在する）変性チャネル６４は、抵抗チャネル６２に比べて拡大された断面によって、図５及び図６による実施例と同等に形成されている。

上記の各実施例において、第１のチャネル部５０及び第２のチャネル部５２は、接線方向において互いにオフセットされている。それによって、一方においては、断熱層６６の中間配置が簡略化される。しかしながら、他方においては、特に基体２が少なくとも処理チャンバ６の領域において透明化されて形成されている場合には、例えば蛍光検出器等によって２つのチャネル部５０及び５２内の経過を監視することも可能となる。

更に、上記の各実施例においては、２つのチャネル部５０及び５２に流入口６８（あるいは：「流入領域」）が属しており、この流入口を通して試料液が充填される。この流入口６８は、「泡トラップ７０」ともいう２つの流入口チャンバを有し、その各々は、ゲート７２を介して２つのチャネル部５０及び５２のうちの１つと流体的に接続されている。試料液の供給量は、チャネル部５０及び５２が意図したように充填された後において、すなわち、試料液が両方のチャネル部５０及び５２、並びに接続チャネル５４に存在する場合において、試料液の一部が泡トラップ７０にもまだ存在するように選択される。その際、ゲート７２は、試料液の加熱によって意図した操作において形成される気泡が、人工重力場に逆らって液体を通って泡トラップ７０に「上昇」し、ゲートを「塞ぐ」ことなくそこに集まれるように、見積もられている。これは、部分的に充填された泡トラップ７０によって促進される。

その際、チャネル部５０及び５２、並びに接続チャネル５４の寸法を、５～４０Ｈｚの範囲の回転数において、アニーリングチャネル６０内の試料液が約６５℃の温度値を有するように、及び、第１のチャネル部５０内においては、試料液がＤＮＡの融解温度以上、具体的には９０℃以上、特に約９０℃の温度値を有するように、選択する。

特に、方法ステップＳ１～Ｓ３は、少なくとも部分的に互いに同時に実行することもできる。特に、試料ホルダ１８は、処理チャンバ６の充填の間、静止している必要はない。同様に、加熱装置２６は、既に加熱チャンバ２４内の空気を加熱することもできる。

オプションとして、方法の一実施形態においては、方法ステップＳ３は、所定の時間維持される。その後、第４の方法ステップＳ４において、試料ホルダ１０の回転、並びに加熱装置２６による加熱を停止する。オプションとして、第４の方法ステップＳ４は、上記の蛍光検出器によって、試薬の十分に高い変換が検出された場合にも、開始され得る。

なお、本発明の対象は、上記した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の更なる実施形態は、当業者によって上記の説明から導き出すことができる。特に、様々な実施例によって説明した本発明の、及び変形実施形態の個々の特徴は、他の方法において組み合わせることも可能である。

１ 試料キャリア
２ 基体
４ 充填チャンバ
６ 処理チャンバ
８ 接続チャネル
１０ 回転装置
１２ ハウジング
１４ 側壁
１６ 分析チャンバ
１８ 試料ホルダ
２０ 回転駆動装置
２２ 回転軸
２４ 加熱チャンバ
２６ 加熱装置
２８ 冷却チャンバ
３０ 冷却装置
３２ ファン
３４ 弁
３６ シール間隙
３８ ヒンジ
３９ 溝
４０ 熱入力側
５０ チャネル部
５２ チャネル部
５４ 接続チャネル
５６ 窓
５８ 冷却チャネル
６０ アニーリングチャネル
６２ 抵抗チャネル
６４ 変性チャネル
６６ 断熱層
６８ 流入口
７０ 泡トラップ
７２ ゲート
Ｓ１～Ｓ４ 方法ステップ

Claims (16)

1. ＤＮＡを複製又は検出するための回転ベースの方法に使用するための試料キャリア（１）であって、
   円板状の基体（２）と、
   前記基体（２）に形成され、意図した方法ステップ（Ｓ１，…，Ｓ４）において、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液を収容する所定数のキャビティ（４，６，８）と、を備え、
   前記基体（２）の円板面は熱入力側（４０）を形成し、その円板面の反対側の平坦面は熱放出側を形成しており、
   前記１つのキャビティ（６）、又は、複数のキャビティ（４，６，８）のうちの１つは、長手方向の両端において、それぞれ接続部（５４）によって流体的に接続されている第１のチャネル部（５０）及び第２のチャネル部（５２）を有する環状チャネルによって形成されており、
   前記第１のチャネル部（５０）は、前記第２のチャネル部（５２）に対して、前記基体（２）の厚み方向にオフセットして配置されている、試料キャリア（１）。
2. 前記第１のチャネル部（５０）は、前記熱入力側（４０）に配置され、前記熱放出側に配置された第２のチャネル部（５２）と比較して縮小された断面積を有している、請求項１に記載の試料キャリア（１）。
3. 前記第１のチャネル部（５０）は、前記熱入力側（４０）に配置され、前記熱放出側に配置された前記第２のチャネル部（５２）と比較して、前記基体（２）の円板面方向に向けて、縮小されたチャネル幅を有している、請求項１又は２に記載の試料キャリア（１）。
4. 前記第２のチャネル部（５２）は、冷却チャネル（５８）と、その冷却チャネルに接続し、前記冷却チャネル（５８）と比較して増大された深さを有して形成されたアニーリングチャネル（６０）とを含む、請求項３に記載の試料キャリア（１）。
5. 前記第１のチャネル部（５０）は、変性チャネル（６４）と、その変性チャネルに先行し、前記変性チャネル（６４）と比較して縮小された幅を有して形成された抵抗チャネル（６２）とを含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の試料キャリア（１）。
6. 前記第１のチャネル部（５０）及び前記第２のチャネル部（５２）は、円板面方向に互いにオフセットされている、請求項１～５のいずれか一項に記載の試料キャリア（１）。
7. 前記第２のチャネル部（５２）の少なくともその長さの一部に対して、前記熱入力側への方向において下側に配置された断熱層（６６）を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の試料キャリア（１）。
8. 前記環状チャネルは、意図した使用において、前記環状チャネルの充填が行われる流入口領域（６８）において泡トラップチャンバ（７０）に接続されており、
   前記泡トラップチャンバ（７０）を前記環状チャネルに接続するゲート（７２）は、前記環状チャネルから前記泡トラップチャンバ（７０）への、従来のように発生する気泡の通過が可能であるような、大きな厚さを有している、請求項１～７のいずれか一項に記載の試料キャリア（１）。
9. ＤＮＡの複製又は検出のための回転ベースの方法に使用するための回転装置（１０）であって、
   分析チャンバ（１６）と、
   少なくとも１つの、請求項１～８のいずれか一項に記載の、試料キャリア（１）を取り付けるために、前記分析チャンバ（１６）内に配置された試料ホルダ（１８）と、ここで、その試料キャリアは、基体（２）内に形成された、意図した方法ステップにおいて、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液を収容する所定数のキャビティ（４，６，８）を有するものであり、
   前記試料ホルダ（１８）を、意図した操作において、回転軸（２２）を中心に回転させる回転駆動装置（２０）と、
   意図した操作において、前記分析チャンバ（１６）の、加熱チャンバ（２４）を形成する部分領域内の大気を、目標加熱温度に温度調節する加熱装置（２６）と、
   意図した操作において、前記分析チャンバ（１６）の、冷却チャンバ（２８）を形成する部分領域内の大気を、目標冷却温度に温度調節する冷却装置（３０）と、ここで、加熱チャンバ（２４）と冷却チャンバ（２８）とは、前記試料ホルダ（１８）によって、少なくともそこに取り付けられた試料キャリア（１）との協働において、互いに流体的に分離されているものであり、
   前記回転駆動装置（２０）、前記加熱装置（２６）、及び前記冷却装置（３０）と制御技述上、結合し、前記試料ホルダ（１８）の回転速度、並びに前記目標加熱温度及び前記目標冷却温度を設定するように構成されたコントローラと、を備えた回転装置（１０）。
10. 前記加熱チャンバ（２４）及び前記冷却チャンバ（２８）を共に囲むハウジング（１２）を備え、
    前記試料ホルダ（１８）、又は、意図した操作においてそこに取り付けられる試料キャリア（１）は、前記ハウジング（１２）のハウジング壁（１４）と供に、シール間隙（３６）を形成し、このシール間隙は、前記加熱チャンバ（２４）と前記冷却チャンバ（２８）との間のガス交換を低減するために形成されている、請求項９に記載の回転装置（１０）。
11. 前記ハウジング壁（１４）は、前記試料ホルダ（１８）又は前記試料キャリア（１）と共に、前記試料ホルダ（１８）或いは前記試料キャリアが、前記ハウジング壁（１４）に円周方向に形成された溝（３９）内に、はまり込むことによって、前記加熱チャンバ（２４）と前記冷却チャンバ（２８）との間に一種のラビリンスシールを形成している、請求項１０に記載の回転装置（１０）。
12. 前記試料ホルダ（１８）は、前記加熱チャンバ（２４）に面する熱入力側（４０）又は前記冷却チャンバ（２８）に面する冷却側において前記試料キャリア（１）を受け入れるように構成されており、
    前記試料ホルダ（１８）は、前記熱入力側（４０）と前記冷却側とを互いに接続する少なくとも１つの窓（５６）を有し、この窓を介して、前記試料キャリア（１）の冷却又は加熱されるべき前記所定数のキャビティ（４，６，８）の領域が、意図した操作において、対応して前記冷却チャンバ（２８）或いは前記加熱チャンバ（２４）に熱伝達技術上、接続されている、請求項９～１１のいずれか一項に記載の回転装置（１０）。
13. 断熱層を備え、その断熱層は、前記試料キャリア（１）の前記所定数のキャビティ（４，６，８）の冷却及び／又は加熱されるべき領域の少なくとも一部が、意図した操作において、前記加熱チャンバ（２４）或いは前記冷却チャンバ（２８）の温度影響から遮断されるように、配置されている、請求項１２に記載の回転装置（１０）。
14. 前記冷却装置（３０）は、前記冷却チャンバ（２８）を前記回転装置（１０）の周囲に接続するための制御可能な弁（３４）、及び／又は、前記冷却チャンバ（２８）に周囲の大気を流入させるためのファン（３２）を有する、請求項９～１３のいずれか一項に記載の回転装置（１０）。
15. ＤＮＡの複製又は検出のための方法における、請求項１～８のいずれか一項に記載の試料キャリア（１）の使用方法であって、
    少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液を収容している前記試料キャリア（１）を、請求項９～１４のいずれか一項に記載の回転装置（１０）によって回転軸（２２）を中心に回転させ、
    少なくとも第１のチャネル部（５０）を、加熱装置（２６）によって温度調節された環境によって、少なくとも部分的に高温値に加熱し、
    加熱によって、前記試料液の対流を、対応するキャビティ（６）の環状チャネル内に発生させる、試料キャリア（１）の使用方法。
16. ＤＮＡの複製又は検出のための方法における、請求項９～１３のいずれか一項に記載の回転装置（１０）の使用方法であって、
    請求項１～８のいずれか一項に記載の、所定数のキャビティ（４，６，８）を有する試料キャリア（１）であって、そのキャビティのうちの少なくとも１つに、少なくとも潜在的にＤＮＡを含む試料液を収容している試料キャリア（１）を、前記回転装置（１０）によって回転軸（２２）を中心に回転させ、
    前記１つのキャビティ（６）の少なくとも一部分、又は、複数のキャビティ（４，６，８）のうちの１つのキャビティの少なくとも一部分を、加熱装置（２６）によって温度調節された大気によって、少なくとも部分的に高温値まで加熱し、
    加熱によって、前記試料液の対流を、対応するキャビティ（６）内に発生させる、回転装置（１０）の使用方法。

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