(57)【要約】  改善された貫流装置が提供され、装置中の流体のポンピングによって生じる気泡は、エアトラップ薄膜として作用する疎水性又は親水性の多孔質膜を経由して反応チャンバの外に保持される。本発明の装置は、流路を有する貫流装置であって、前記流路が、第１チャンバ、第２チャンバ、第１チャンバと第２チャンバとの間の多孔質基板、及び前記基板を通した又は前記基板の周りのチャネルを介した、第１チャンバから第２チャンバへの前記流路に沿ったサンプル液体の通過を確保する流動アクチュエータを含み、少なくとも１つの多孔質基板が第１チャンバと第２チャンバとの間に提供され、少なくとも１つの追加の多孔質膜が前記流路中に提供される。
2009533048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を有する貫流装置であって、前記流路が、
第１チャンバ、
第２チャンバ、
第１チャンバと第２チャンバとの間の多孔質基板、及び
前記基板を通した又は前記基板の周りのチャネルを介した、第１チャンバから第２チャンバへの前記流路に沿ったサンプル液体の通過を確保する流動アクチュエータを含み、
少なくとも１つの多孔質基板が第１チャンバと第２チャンバとの間に提供され、少なくとも１つの追加の多孔質膜が前記流路中に提供される装置。
【請求項２】
第１チャンバと第２チャンバとの間の帰路チャネルを有し、少なくとも１つの多孔質膜が、第２チャンバと第１チャンバとの間の前記帰路チャネル中に提供される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記多孔質膜が親水性である請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記サンプル液体が、第１チャンバと第２チャンバとの間で一方向に動かされる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記流動アクチュエータが双方向フローに適応され、それによって前記サンプル液体を第２チャンバから第１チャンバに前記多孔質基板を通して戻す、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
チャンバ又はチャネルのいずれかにおける気泡の生成を低減又は防止するために、更なる多孔質膜が、第１チャンバの入口に又は第１チャンバの入口に隣接して提供される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
試剤、検体分子又はプローブが、前記多孔質基板に固定又は保持される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記多孔質基板が、オリゴヌクレオチドを共有結合又は非共有結合することができる請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記多孔質膜が、前記多孔質基板上の試剤、検体分子又はプローブに干渉する可能性がある化合物を吸着することができる場所を持つ、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記場所が、増幅プロセスステップにおいて用いられなかった捕獲プライマである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の装置を有するバイオセンサ。
【請求項１２】
検出のためにサンプル液体中に検体を準備する方法であって、
ａ）分析装置の第１チャンバと第２チャンバとの間に配置される多孔質基板に、前記検体に特異的に結合することができるプローブを固定するステップ、
ｂ）第１チャンバ及び第２チャンバを含む流路に沿って前記検体を含む前記サンプル液体を移動させ、それによってサンプル液体を前記多孔質基板を通して流すステップ、
ｃ）オプションとして、前記サンプル液体を帰路チャネルを通して第１チャンバに再循環させるステップを有し、
前記移動の結果としてのチャンバ又はチャネルのいずれかにおける気泡の形成を低減又は防止するために、多孔質膜が前記流路中に提供されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
サンプル液体を処理するための方法であって、
ａ）貫流装置の第１チャンバと第２チャンバとの間に配置される多孔質基板上に第１試剤を固定するステップ、
ｂ）第１チャンバ及び第２チャンバを含む流路に沿って第２試剤を含む前記サンプル液体を移動させて、それによって前記多孔質基板を通してサンプル液体を流すステップ、
ｃ）オプションとして、帰路チャネルを通して第１チャンバに前記サンプル液体を再循環させるステップを有し、
前記移動の結果としてのチャンバ又はチャネルのいずれかにおける気泡の形成を低減又は防止するために、多孔質膜が前記流路中に提供されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、特に分析用の装置又は方法における流体の取扱いに関する。特に本発明は、生体化学反応器、センサ又はセンサの一部、特にバイオセンサの一部に提供されるような、貫流処理、分析又は診断のための装置、及びそのような装置を使用する方法に関する。処理、分析又は診断は、ハイブリッド形成又はリガンド結合を含むことができる。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサは、サンプルの分析用として知られている。一般的に、検体を含むサンプルは、特定のプローブに接触して、光学的に若しくは他の物理的手段によって検出及び/又は定量化されることができる。そのようなバイオセンサは、相補型（オリゴ）ヌクレオチドの相互作用、抗原-抗体、リガンド-レセプタ又は他の特定のタンパク質-タンパク質相互作用に基づく検出方法を利用する。最も都合の良いことに、プローブ又は検体は支持体に固定され、サンプルや試剤中の潜在的な干渉成分の物理的分離を可能にする。例示的な支持体は、マルチウェルプレート、薄膜、カラム、又は関係する検体及び／若しくはプローブを結合することが可能な異なる種類の材料でできているチップを含む。
【０００３】
分析は、定性的及び/又は定量的に（液体）サンプルの組成物を調査するためにしばしば実行され、特に、サンプル中の特定のDNA若しくはRNAシーケンス若しくはタンパク質の有無又は量の検出に関する。特にPCR（ポリメラーゼ連鎖反応）は、DNA又はRNAシーケンスの有無の検出のための全ての種類の分析の発展に非常に寄与した。現在、生物体からDNA含有サンプルを収集して、その中の特定のDNAシーケンスの有無又は量を決定することが可能である。技術は、複数のターゲットシーケンスに対するそのような分析を同時に実行するために（いわゆるターゲットシーケンスの多重検出のために）利用可能であり、それによってスループットを上げる。例えば、血液サンプル中の特定のバクテリア等の検出のために、DNA増殖プロセス及びこのDNAの蛍光トレーサ分子への結合に基づく検出方法が知られている。特定の種類のDNAだけが特定のプローブ分子に結合する。そして、結合されたDNAの存在は、光学的手段（例えば光源による活性化及びカメラによる検出）によって検出される。DNA及び/若しくはRNAの有無又は量の検出は、例えば、遺伝子、遺伝子の対立遺伝子、遺伝子の形質若しくは異常、多形、単一ヌクレオチド多形（SNP）の有無又は量、生物体中の外来性のDNA又はRNAの存在、すなわち生物体中の病原体若しくはバクテリアの有無又は量を示す。
【０００４】
サンプルの大規模な及び/又は時間効率的な処理のために、装置は改良され、検出反応のそれぞれの取扱いステップ（サンプルの適用、洗浄、プローブとの接触）は自動化された。例えば患者サンプル中の伝染病、又は食物バッチ中の混入物の迅速な診断は重大である。より高速なハイブリッド形成又は試剤の結合を達成するために、貫流構成（flow-through configuration）が提案された。US5741647において説明される貫流ハイブリッド形成は、ターゲットオリゴヌクレオチドプローブが固定された多孔質膜を通して反応分子の流れを導くことに基づく。分子相互作用が従来の２次元表面よりむしろ３次元ボリューム中で発生するので、分子結合速度は数桁増加する。
【０００５】
ウェル中に提供される基板を通して交互のフローを発生させるための交互のフローを用いる貫流セルが、EP1419819から知られており、それによって、サンプル流体の液体ボリュームは、サンプルに存在する任意の検体と結合物質との間の反応に有利である条件の下で、基板の上側から基板の下側に基板中のチャネルを通過し、そして少なくとも一度戻ることを強制される。
【０００６】
WO-A-03/005013は、濾過ベースのマイクロアレイチップを開示する。このマイクロアレイチップは、帯電セルロースエーテルのランダム指向マイクロ多孔質濾過基板、及びマイクロアレイ中の基板に取り付けられた複数の異なる検体特異的捕獲分子を有する。実施例によっては、この装置は、任意のチャンバ又はチャネル中に気泡の形成を示す場合がある。気泡は、検体の正確な測定を妨害する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、生体化学反応器、センサ又はセンサのパーツ、特にバイオセンサのパーツに提供されるような、貫流処理又は分析又は診断のための他の又は改善された装置、及びそのような装置を使用する方法を提供することである。処理、分析又は診断は、ハイブリッド形成若しくはリガンド結合を含むことができる。本発明の装置及び方法の利点は、その信頼性が高い分析又は診断が、適切な医療（例えば診断された病気の治療のための薬剤の調合）を開発することを容易にすることである。例えば、生物体（例えば人間）からのサンプル（例えば血液）中の病原体（例えばバクテリア）の検出が、より効果的かつ正確に実行されることができ、診断及び対応する治療（例えば抗生物質）につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
我々は、驚くべきことに、固定されたプローブをその上に具備した多孔質膜に接続されるチャンバにつながる流体経路に少なくとも１つの追加の多孔質膜を含めることで、気泡の形成が低減又は防止されることを見いだした。
【０００９】
第１の態様によれば、本発明は、流路を有する貫流装置であって、当該流路は、
- 第１チャンバ
- 第２チャンバ
- 第１チャンバと第２チャンバとの間の多孔質基板、及び
-前記基板を通した第１チャンバから第２チャンバへの流路に沿った又は前記基板の周りのチャネル若しくは複数のチャネルを介した液体サンプルの通過を確保する流動アクチュエータを含み、少なくとも１つの多孔質基板が第１チャンバと第２チャンバとの間に提供され、少なくとも１つの追加の多孔質膜が前記流路中に提供される。
【００１０】
この装置は、生体化学反応器又はバイオセンサの一部であることができる。そのようなエアトラップ薄膜又はエアフィルタは、気泡が蓄積して以降の流動サイクルの間の流動を妨げて若しくは光学検出経路を乱すことを防止するのを助けることができる。
【００１１】
本装置は、好ましくは、第１チャンバと第２チャンバとの間の帰路チャネルを有する。多孔質膜は、好ましくは、第２チャンバと前記帰路チャネルとの間に提供される。これは、第１チャンバ（図1又は2の上のチャンバ）中に気泡が蓄積することを防ぐことができる。
【００１２】
多孔質膜は、薄膜内部の毛細管圧力が流体を動かすために用いられるエア圧力より高いように、十分に小さな細孔を持たなければならない。水性の流体が用いられる場合、多孔質膜はぬれ性でなければならず、したがって、好ましくは親水性である。これは、水性であってしばしば界面活性剤を含む一般的な生物学的流体中の気泡蓄積を防ぐという利点を有する。
【００１３】
本装置は、流体が第１チャンバと第２チャンバとの間で一方向に動かされるように配置されることができる。一方向の流動は、流動アクチュエータの実現をより単純にする。
【００１４】
本装置は、流体が帰路チャネルを通って第２チャンバから第１チャンバに循環すなわち再循環されるように好ましくは適応される。これは、試剤のより良い使用を可能とし、基板とサンプル液体との間のより長い接触時間を可能にする。
【００１５】
あるいは、流動アクチュエータは双方向の流動に適応され、それによって、前記多孔質基板を通して、前記流体を第１チャンバから第２チャンバに動かし、第２チャンバから第１チャンバに戻す。双方向流動は、多孔質基板とサンプル液体との間のより長い接触時間を可能にする試剤のより良い使用を可能にするだけでなく、より良い混合も提供する。
【００１６】
試剤、検体分子又はプローブは、多孔質基板に固定されることができ、あるいは多孔質基板によって保持されることができる。固定/保持は、例えば蛍光、燐光、化学ルミネセンス、電界発光などによるその後の検出を可能にすることができる。DNA又はRNA分析のために、基板は、好ましくは、オリゴヌクレオチドを共有結合又は非共有結合することが可能である。
【００１７】
本発明はまた、検出のためのサンプル液体中に検体を準備するための方法を提供することができ、当該方法は、
ａ）分析装置の第１チャンバと第２チャンバとの間に配置される多孔質基板上に、前記検体に特異的に結合することが可能なプローブを固定するステップ、
ｂ）前記検体を含む前記サンプル流体を、第１チャンバ及び第２チャンバを含む流路に沿って移動させ、それによって前記サンプル液体を前記多孔質基板を通して流すステップ、
ｃ）オプションとして、前記サンプル液体を帰路チャネルを通して第１チャンバに再循環させるステップを有し、
前記移動の結果としてのチャンバ又はチャネルのいずれかにおける気泡の形成を低減又は防止するために、多孔質膜が前記流路中に提供される。
【００１８】
本発明はまた、サンプル液体を処理するための方法を提供することができ、当該方法は、
ａ）貫流装置の第１チャンバと第２チャンバとの間に配置される多孔質基板上に第１試剤を固定するステップ、
ｂ）第１チャンバ及び第２チャンバを含む流路に沿って第２試剤を含む前記サンプル液体を移動させて、それによって前記多孔質基板を通して前記サンプル液体を流すステップ、
ｃ）オプションとして、帰路チャネルを通して第１チャンバに前記サンプル液体を再循環させるステップを有し、
前記移動の結果としてのチャンバ又はチャネルのいずれかにおける気泡の形成を低減又は防止するために、多孔質膜が前記流路中に提供される。
【００１９】
任意の追加の特徴は、互いに組み合わせられることができ、そして任意の態様に組み合わせられることができる。特に他の従来技術をこえる他の利点が当業者にとって明らかである。多数のバリエーション及び修正が、本発明の請求の範囲から逸脱することなく、行われることができる。したがって、本発明の形式は単に解説用であって、本発明の範囲を制限することを目的としないことが明らかに理解されるべきである。本発明をどのように実施することができるのかが、添付の図面を参照して、以下に一例として説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、特定の実施の形態に関して及び特定の図を参照して説明されるが、本発明はそれらには限定されず、請求の範囲のみによって限定される。請求項中のいかなる引用符号も、範囲を制限するように解釈されてはならない。
【００２１】
説明される図は単に概略であって、制限的ではない。図において、いくつかの要素のサイズは、説明の便宜上、誇張されて縮尺通りに描かれていない場合がある。本明細書及び請求の範囲において「有する；含む」との用語が用いられる場合、それは他の要素又はステップを除外しない。単数形の名詞は、別途特に述べない限り、その名詞の複数を含む。
【００２２】
さらに、本明細書及び請求の範囲中の「第１」「第２」「第３」などの用語は、同様の要素を区別するために用いられ、必ずしも逐次的又は時間的な順序を説明するために用いられるわけではない。そのように用いられる用語は適切な状況の下で相互に交換可能であり、本願明細書において説明される本発明の実施の形態は、本願明細書において説明又は示される以外の他の順序で動作することが可能であることが理解されるべきである。
【００２３】
特に、説明、実施の形態及び請求項において、用語「第１ボリューム」又は「第１チャンバ」、「第２ボリューム」又は「第２チャンバ」は、それらが単に２つのボリューム又はチャンバを識別するために用いられるだけであるので、相互に交換可能であると見なされなければならない。例えば、装置を逆さにひっくり返すことによって、第２ボリューム中にサンプル液体を導入することによって、又は任意の他の態様で、２つのアイテムは相互に交換されることができる。
【００２４】
さらに、表現「流体連絡」は、流体（液体又は気体）が、連通導管中のように、表面又はボリュームに、（基板を通過せずに）単にその表面の方へ流れること又はそのボリューム中に流れ込むことによって接触することができることを意味することが意図される。表面に接触し又はボリューム中に存在する流体が実際に存在する場合に限られることは意図されない。
【００２５】
さらに、第１及び第２ボリュームの各々は、例えばサンプル液体を異なる結合物質を有する基板の異なる並列部分又は複数の基板に導くために、複数のサブボリュームを有することができる。機能上、及びこの文献のために、これらのサブボリュームは、１つのボリューム（第１ボリューム又は第２ボリューム）であるとみなされる。
【００２６】
本発明の目的のために、表現「チャネル」は、一端から他端へのまっすぐな壁のある経路だけでなく、より一般的に、基板の一端と他端との間の流体のための任意の物理的な経路を含む。したがってそのようなチャネルは、湾曲した又は不規則な経路、分岐、基板中の相互に連結したボイドの集まりなどのような、ランダムな流路を含むこともできる。したがって基板は、例えばそのような相互に連結したボイドを持つスポンジ状の材料、繊維間に多数の流路を持つ不織布などを含むことができる。
【００２７】
本発明のために、表現「ポンプ」は、能動ポンプ及び受動ポンプの両方を含むことが明確に注意される。ここで、受動ポンプは、フレキシブルな壁を備えるポンプ容積のような可変容積を有する閉じたチャンバ等を有する装置を意味することが意図される。ここで、そのようなポンプは、能動的に圧力を確立しないが、他の外部のポンプによってそこに及ぼされる圧力を伝えるために用いられるので、受動的であると呼ばれる。能動ポンプは、単独で圧力差を確立することができる。換言すれば、本文脈における「ポンプ」は、その部分の容積を変えるための可動部分を有する閉じた空間を指す。
【００２８】
本発明は、サンプル液体を処理（例えば分析）するための貫流装置に関する。分析は、サンプル液体中の検体の存在又は量に対して行われることができる。本発明の実施の形態による貫流セルが図1に概略的に示され、装置の実施の形態の一部が図2に示される。図1又は図2に示されるような貫流セルは、例えば分子診断のためのカートリッジの形のバイオ処理装置（例えば生体化学反応器又はセンサ又は検出器装置）の一部であることができる。セルは、第１表面12及び対向する第２表面14を持つ多孔質基板3を有し、基板3は、第１表面から第２表面への複数の通過チャネルを持つ。オプションとして、基板3は、少なくとも部分的に、検体に特異的な結合物質を備えることができる。第１チャンバ2すなわち第１ボリュームは、第１表面に流体連絡し、第２チャンバ1すなわちボリュームは、第２表面に流体連絡し、そして加圧流体又はポンプのような加圧手段が、第１チャンバ2と第２チャンバ1との間に圧力差を確立するために提供される。例えば、ポンプが有効に第１チャンバに接続されることができる。
【００２９】
本発明の実施の形態において、ポンプは参照番号20によって示される。帰路チャネル6は、第１開口部32及び第２開口部30を介して第２チャンバ1及び第１チャンバ2を接続して、随意の帰路チャネルバルブ24によって閉鎖されることができる。ポンプ20だけが存在する場合、第１チャンバ1中に超過圧を引き起こすためにバルブ24が必要とされる。バルブ24は、流体が第２チャンバ1から第１チャンバ2にチャネル6を通して戻るように圧力を開放するために開かれる。サンプル液体導入装置26は、吸込バルブ28によって閉鎖されることができる。
【００３０】
本発明の実施の形態において、ポンプ20は、ポンプボリューム40及び圧力入口開口44を伴う対ボリューム42を有し、フレキシブル薄膜46によって分割される。
【００３１】
多孔質基板3は、公知技術において知られた任意の適切な種類の基板であることができる。例えば、不織布、磨かれてエッチングされた中空のガラス繊維に基づく基板又はその他の材料が用いられることができる（電鋳基板など）。好ましくは、基板は、放射線（好ましくは紫外線、可視光又は赤外線のような光学的放射線）に対して少なくとも部分的に透明である。これは、基板に対する検出可能性を改善する。
【００３２】
サンプル液体導入装置26は、一種の導入チャネルとして非常に概略的にのみ表された。原則として、最高水準の技術において知られている任意の所望の導入装置が提供されることができる。サンプル液体導入装置26は、吸込バルブ28によって閉鎖されることができる。吸込バルブ28が閉じている場合、図1の装置は、チャンバ1, 2及び40を含む完全に閉じた系を有することに留意すべきである。これは、コンタミネーションのリスクを大いに低減する。
【００３３】
貫流セルは、本発明の実施の形態に従って次のように操作されることができる。サンプル液体は、最初に上のチャンバ2に挿入される。チャンバ2中の液体の上に流体圧を加えることによって、例えば検体（例えばハイブリッド形成緩衝液中のポリヌクレオチド）を含むサンプル液体は、多孔質基板3を通して上のチャンバ2から第２の下のチャンバ1へポンピングされる。プローブのような化学的若しくは生物学的エンティティ、試剤又は検体分子は、通常、基板によって保持され又は基板上に固定される。例えば、DNA検出に関連して、多孔質基板3は捕獲プローブを保持又は固定する。ポンピングサイクルは、チャンバ1中のサンプル液体とチャンバ2との間に、流体をチャンバ1に押し込んで帰路チャネル6を通してそれをチャンバ2に汲み戻す流体圧差を加えることによって完了する。チャンバ1と2との間の圧力差は、２つの加圧チャンバを用いて正に流体を駆動する正圧を交互に与えることにより、又は１つのチャンバを用いて負圧と正圧とを交互に加えることによって、確立されることができる。いずれの場合においても、圧力差がチャンバ1と2との間に生成され、それによって、それらの間で液体が移動するように強制する。DNA検出のような典型的なアプリケーションにおいて、このポンピングサイクルは、約30回繰り返される。（大きな表面/体積比をもたらす）多孔質基板中の細孔の小さな寸法、及び多数のポンピングサイクルの結果としてのターゲット分子と捕獲プローブとの間の延長された接触時間によって、（例えばハイブリッド形成実験における）ターゲット分子の捕獲効率は非常に高い。
【００３４】
基板3は、第１チャンバ2と第２チャンバ1を接続する通過チャネルを有する。基板が濡れている場合、それは高い気泡圧力を示すことができる。本願明細書において、気泡圧力は、基板を通して気体をポンピングするために必要とされる基板を横切る圧力差に関する。そうするために、基板中の流体は、基板中の細孔の毛管作用に逆らって移動されなければならない。この気泡圧力は好ましくは、液体が基板を通過することを可能にする圧力となるように選ばれるサンプル液体ポンピング圧力より十分に高い。基板3として用いられることができる多くの基板は、数バールのオーダーの気泡圧力を示し、一方、サンプル液体ポンピング圧力は数十ミリバールのオーダーであり、最大で数百ミリバールであるが、もちろん他の値も可能である。これはすべて、とりわけ基板3内のチャネル中の毛細管圧力に依存する。本発明に使用するための後述する装置は、原則として、高い気泡圧力を有する基板3に適しているが、必要があれば、同程度の液体ポンピング圧力及び気泡圧力を持つ基板に対して用いられることができる。
【００３５】
そのような高い気泡圧力は、基板3の一方の側に集められたサンプル液体を、基板3を通してその他方の側にポンピングすることを可能にする。そこで、サンプル液体は基板から離れる。換言すれば、基板は、前記他方の側の気体によって接触される。したがって、その時に圧力（差）が逆転する場合、気体のみが基板を通してポンピングされる。しかしながら、そのためには増加した圧力が必要とされるので、これは起こらずに、圧力は第２チャンバ1の中で増加する。換言すれば、第２チャンバ1中の液体の上の気体圧力を増加させることによってサンプル液体が第２ボリュームからポンピングされることができるように、基板3は、一方向のバルブとして作用する。
【００３６】
特に、液体及び/又は気体に基板3を通過させる上記の議論は、使用中に基板3を実質的に水平に配置する場合に有効である。水平に配置される場合、基板3は一様に濡らされることができ、液体は基板3をだいたい均一に通過する。これは、検出均一性及び精度に関してポジティブな影響を持つ。それにもかかわらず、基板3は傾けられて又は垂直にさえ配置されることができるが、これは検出均一性に影響する可能性がある。
【００３７】
気泡圧力と流体ポンピング圧力とが実質的に変わらない基板3の場合、気体が比較的容易にこの基板を通過することができてしまうので、これは適切に機能しない。したがって、オプションとして、第１チャンバ及び第２チャンバのうちの少なくとも一方が、基板に直接接触するコンタクトボリューム、リザーバボリューム及び前記コンタクトボリュームと前記リザーバボリュームとの間のバルブを有する。分割可能なボリュームを有するこのオプションは、サンプルを通してサンプル液体をポンピングするための液体ポンピング圧力と比較して比較的小さいいわゆる気泡圧力を持つ基板の使用を可能にする。基板を通して基板の第２の側（すなわち反対側）のボリュームに向けてポンピングされるサンプル液体は、前記第２の側（すなわち反対側）に直接接触するボリューム（すなわちコンタクトボリューム）中に集まらず、本明細書において時折コンタクトボリュームバルブと呼ばれる前記バルブを通して流れ、リザーバボリューム中に集まる。コンタクトボリュームバルブは、リザーバボリュームを閉鎖することによって、先だっての基板の高い気泡圧力の機能を引き継ぐことができる。ここで述べられる他の実施の形態の全ての他の機能も、それほど異ならないポンピング圧力及び気泡圧力を有する基板に適用されることができる。換言すれば、コンタクトボリューム、リザーバボリューム及びコンタクトボリュームバルブを有する第２ボリュームによる実施の形態は、より多くのパーツ数を費やすが、基板の選択に関してより汎用的である。
【００３８】
上で述べたように、基板は、例えばサンプル液体に濡れている場合に高い気泡圧力をもち、それを通したサンプル液体の流動を可能にしつつ、気体バリアとして機能することができる。第１チャンバ2と第２チャンバ1との間に、気泡圧力とサンプル液体ポンピング圧力との間の圧力（差）を提供することによって、気体が依然として基板によってせき止められる一方、サンプル液体は基板を通してポンピングされる。したがって、基板の本来の特性は、「エアトラップ薄膜」として機能することもできることである。
【００３９】
有利には、気泡圧力は、前記サンプル液体ポンプ圧力よりも、少なくとも10%高く、好ましくは少なくとも50%高く、より好ましくは少なくとも200%高い。気泡圧力が少なくとも10%高い場合、サンプル液体ポンピング圧力と気泡圧力との間に、適切な圧力差を確立することは比較的容易であり、気体流動を伴わずに流体が流れることを可能にする。さらに、例えば物質の基板への結合に起因した気泡圧力及びポンピング圧力のいずれか又は両方のそれほど重大でない変動は、装置の適切な機能に影響しない。気泡圧力が少なくとも50%高い場合、動作圧力差を確立することが容易なだけではなく、より高い圧力差がより大きな流速を確保するので、サンプル液体流速が有用な範囲内にあるように圧力差が選択されることができる。特に、気泡圧力がサンプル液体ポンピング圧力より少なくとも200%高い場合、非常に有用なサンプル液体フローが確立されることができる。気泡圧力とサンプル液体ポンピング圧力との間の他の相対的な差が、やはり有用な結果につながることができることに注意すべきである。
【００４０】
上記の議論において、相対的な差のみが論じられた。あるいは、気泡圧力とサンプル液体ポンピング圧力との間の絶対的な差が可能な限り大きいように、又は少なくとも所望の量より大きいように、基板を選択することも可能である。特に、気泡圧力は、上述と同様の利点を伴って、濡れた基板に対して、サンプル液体ポンピング圧力より少なくとも100mbar、好ましくは少なくとも1バール高い（但しそれらに制限されない）。また、他の差も望ましい結果をもたらすことができる。
【００４１】
特定の実施の形態において、装置は、第１チャンバ2及び第２チャンバ1のうちの少なくとも一方の周りに少なくとも部分的に透明な壁を有する。前記少なくとも部分的に透明な壁は、例えば基板3上の光学的に可変のプローブ等に結合されているDNAを、装置からそれを取り外すことなく、光学的に検出することを可能にする。もちろん、単純な視覚的な観察も、そのような透明な部分によって可能にされることができる。
【００４２】
「透明」は、少なくとも可視光及び/又は紫外線及び/又は赤外線に対して透明であることを含むことが意図されるが、他の種類の放射に対して透明であることも意図される。少なくとも部分的に透明な壁は、壁の材料それ自体として、又は壁中の孔の中の別の透明な部分（すなわちウィンドウ）等として提供されることができる。
【００４３】
本発明の実施の形態において、装置は検出システムをさらに含む。検出システムを提供することで、装置は全体としてより汎用的になり、検出されるべき特定の生成物に分析装置を適合させることがより容易である。検出装置は、それ自体が透明なウィンドウを有することができ、又は、ウィンドウや壁中の孔などに対して有効な位置に提供されることができる。
【００４４】
検出装置は、光学検出システム（例えば蛍光検出）のような、任意の適切な既知の検出システムを有することができる。望ましい場合は、分析装置及び/又は検出装置は、その機能（例えば結合物質に結合された検体の検出）のために必要とされる追加のパーツ（例えば光源、フィルタなど）を有することができる。これらの追加のパーツは、分析装置の中の単なるオプションである。
【００４５】
装置は、ラベル、長さ、可動度、ヌクレオチド配列、質量又はそれらの組み合わせに基づいて検出を行うことができる。特定の実施の形態において、装置は、光学的、電気化学的、磁気的原理に基づいて検出することができる。原則として、従来技術から知られている任意の適切な検出装置が用いられることができる。
【００４６】
本発明による装置の実施の形態は、オプションとして、検出装置から得られるデータを収集するためのデータ収集装置を有することもでき、又はオプションとして、データを処理するためのデータ処理装置を有することもできる。
【００４７】
サンプル液体の導入を可能にするために、上記した装置は、サンプル液体導入装置をさらに含むことができる。このサンプル液体導入装置は、本発明を制限しない。それは例えば、好ましくは密閉バルブを備えた単なる導入開口部及び/又は導入チャネルからなることができる。サンプル液体を導入した後に、前記バルブは閉じられることができ、完全に密閉した装置が提供され又は少なくとも可能である。サンプル液体導入装置の任意の他の実施態様（例えばサンプル液体の実質的に汚染が無い導入を可能にする実施態様）が、本発明の範囲内に含まれる。
【００４８】
オプションとして、本発明の装置は、実質的に密閉している。もちろん、サンプル液体の導入の間、システムの他の部分との又は外界とのつながりがある。しかしながら、本発明による装置は、装置上に又は装置中に存在する閉鎖手段によって、少なくとも実質的に完全に密閉可能であることができることが意図される。これは、例えば周囲への全ての可能なチャネルにバルブを提供することによって達成されることができる。そのような装置は、例えばオペレータからの外因性DNAによるコンタミネーションのリスクが小さい分析を提供することができる。
【００４９】
特に、本発明は、本発明の貫流装置を有する実質的に密閉可能なカセットとして実現されることができる。そのようなカセットは好ましくは、現場で容易に使用されることができるように、コンパクトで移動可能である。それは好ましくは、本出願において説明されるような、又はさもなければ当業者にとって知られているような、流体の貯蔵のためのような任意の他の所望の装置、１つ以上のポンプなどを有することができる。有利には、カセットは、そのようなカセットを再利用する場合のコンタミネーションを防ぐために、使い捨てである。しかしながら、この発明による再使用可能なカセットを提供することもやはり可能である。
【００５０】
オプションとして、帰路チャネル6は、サンプル液体が基板3の反対側の第１及び/又は第２チャンバ中に流れ出ることを可能にする。これは、サンプル液体を収集するための例えば重力の最適な利用を可能にし、サンプル液体の効果的なポンピングを確保する。この効果は、第１チャンバのまわりの壁及び/又は第２チャンバのまわりの壁が、壁中のそれぞれの開口部に向かって先細りになり、例えば図2において下のチャンバ1に対して示されるように、それぞれのチャンバを帰路チャネルに接続する形状を持つ場合に、さらにいっそう改善される。したがって、下の部分又は第１若しくは第２チャンバのいずれかは、形状が截頭円錐形であることができる。これは、サンプル液体が第１又は第２チャンバ中に残存するリスクを低減する。
【００５１】
しかしながら、上記した装置の欠点は、例えばチャンバ1からチャンバ2に流体が汲み戻される際の気泡の形成である。気飽は、液体とポンピングに用いられる流体（例えば圧縮空気）との混合に起因して、帰路チャネル6中で形成される可能性がある。その気泡は、両方のチャンバを完全に満たす可能性があり、装置の他の部分（例えばポンプチャンバ）に流出して、流体のロス及び効率（例えばハイブリッド形成効率）の低下を引き起こす可能性がある。
【００５２】
気泡は、帰路チャネル中に圧力を印加するために用いられるエアのような気体と液体との混合に起因して形成される可能性がある。最終的には、気泡は有意に又は完全に一方又は両方のチャンバを満たす可能性があり、その後、センサ又は検出器装置の他の部分（例えば分子診断カートリッジの他の部分）に流出する可能性がある。基板上のエアバブルの存在は、試剤及び/又は検体分子及び/又はプローブ間の反応の効率に、これらのうちのどれが基板上に提供されるかに依存して影響を及ぼし、そして、捕獲された分子を検出するための光学的光経路を妨げる可能性がある。流体が装置中を繰り返し循環する場合、これは、2〜3サイクルの後、全ての流体のロスにつながる可能性があり、したがって、どれが基板上にあるかに依存して、試剤及び/若しくは検体分子及び/若しくはプローブの反応又は結合を妨げる。
【００５３】
本発明では、貫流装置の改善が提供され、それは気泡形成の問題に対処する。生体化学反応器のようなバイオ処理装置の又は例えば図1及び2にて模式的に示す分子診断のためのカートリッジの形のセンサ若しくは検出器装置の一部であることができる貫流装置は、サンプル液体流路中に提供される追加の薄膜(5)（本明細書中では「エアトラップ薄膜」と呼ばれる）を持つ。本発明によって、チャンバ1及びチャンバ2を含む流路に沿って液体試剤すなわち検体分子又はプローブを含む液体を動かす（例えばポンピングする）際の気泡の形成は、流体を通して無理に送り込まれることから空気を留めておくことが可能であって流体フローによって生成されるエアバブルを捕獲することが可能な多孔質膜であるエアトラップ薄膜5を用いることにより、防止されることができる。薄膜による空気の捕獲は、流体上の圧力を制限若しくは制御することによって、及び／又は、細孔のサイズが液体は薄膜を通して流れることが可能である一方で空気は薄膜を貫通することができないようなサイズであることを確保することによって、達成される。好ましくは、サンプル液体に対する薄膜のぬれ性能は、印加された圧力において液体が薄膜内部表面上のコーティングとして残存するように、良くなければならない。
【００５４】
エアトラップ薄膜は、いくつかの実施の形態において、チャンバ1及び/又は2のうちの少なくとも一方の出口に、好ましくは配置される。したがって一実施例において、エアトラップ薄膜5は、サンプル液体が帰路チャネル6に出る又は排出のための第２チャンバ1の底に配置される。しかしながら、追加のエアトラップ薄膜が、第２チャンバ1への第１チャンバ2の出口に配置されることができる。この第２のエアトラップ薄膜はまた、一実施例において、多孔質基板3によって提供されることができる。特定の実施の形態によれば、装置中のフローは、１つのチャンバから他のチャンバへの（例えばチャンバ2からチャンバ1への）一方向である。流体は、オプションとして、別の帰路チャネル6、すなわちチャンバ1とチャンバ2とを接続するチャネルを経由してチャンバ2に再循環する。流体をチャンバ2からチャンバ1に移す間、流体は多孔質基板3を通過する。帰路チャネル6に沿った戻り経路は、基板3を回避する。この構成において、エアトラップ薄膜5は、チャンバ1の出口の所に若しくはチャンバ1の出口に隣接して、又はチャンバ2への入口に隣接して、配置されることができる。例えば、薄膜5は、ポンプのような流動アクチュエータとチャンバ1の出口又はチャンバ2の入口との間に配置されることができる。より詳しくは、流動アクチュエータがチャンバ1の下に位置する場合、エアトラップ薄膜5は図2に示すようにチャンバ1の底に配置される。
【００５５】
本発明に関連して用いられるエアトラップ薄膜5は、薄膜中を流れるサンプル液体が水ベースなのか有機溶媒ベースなのかに依存して、親水性又は疎水性の多孔質材料から成ることができる。薄膜は、流体が薄膜の表面を濡らすように選択されなければならない。一実施例において、薄膜5は、本発明の装置のチャンバ中に用いられる試剤を吸着しない材料から成る。他の実施例において、エアトラップ薄膜5は、捕獲基板上の捕獲プロセスを妨害する場合がある化合物を吸着することができるいくつかの位置を含むことができる。例えば、増幅に用いられなかった（ラベルをつけられた）プライマは捕獲されることができ、それは捕獲基板3上のバックグラウンド信号を低減する。あるいは、ラベルをつけられていない単位複製配列ストランド（amplicon strand）を取り除く捕獲プローブが提供されることができる。一般的に、例えば、装置が生物学的流体と共に用いられる場合、薄膜5を通過するサンプル液体は水性である。本発明のエアトラップ薄膜のための適切な材料の例は、銀金属、酸化アルミニウム、オプションとしてナイロンで補強されるニトロセルロース、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート（PCTE）、PTFE、PVDF又はポリエステルの薄膜を含む（但しそれらに限定されない）。あるいは、ナイロン又は混合セルロースエーテルが用いられることができる。材料は、それらの濡れ特性を変化させるために、コーティング又は表面処理されることができる。ポリマーの表面特性を変えることができる処理の１つの例は、表面の親水性を増加させることができるコロナ又はプラズマ放電である。他の表面処理は、コーティング（例えば親水性コーティング）を含む。多孔質膜の例は、「多孔質親水性薄膜」と題されるEP出願1239000において示され、それは親水性多孔質膜及びそれらを調合する方法に関する。その薄膜は、高い透水性を持ち、水に容易に濡れることができ、濡れた状態において、濡れていない状態よりも非常に小さい気体透過性を示す。
【００５６】
薄膜内部の毛細管圧力がポンピングのためにシステムにおいて用いられる空気圧より大きいように、本発明のエアトラップ薄膜の細孔のサイズは十分に小さくなければならない。特定の実施の形態によれば、細孔のサイズは、約1バールのポンピング圧力に対して1ミクロンである。細孔のサイズはまた、試剤及び/又は検体分子及び/又はプローブが薄膜を通過することができるように選択されなければならない。理論によって制限されることなく、平行の円筒状の細孔を有するいくつかの多孔質基板に対して、ハーゲン-ポアズイユ則は、必要とされる細孔のサイズの指針として（必要とされるポンピング圧力の指針として）有用である。
2009533048.tif 000003
ΔPは圧力（降下）、μは粘性率、Lは孔長（すなわち基板厚）、Qはボリュームフロー、Dは細孔直径、Nは細孔の数である。したがって圧力は直径E(-4)に比例する。
【００５７】
上述した式は、薄膜を通したあるフローQ [L/s]を達成するために必要とされる圧力差を表現する。一方、毛細管圧力（気泡圧力）は、
2009533048.tif 000004
によって記述される。γは界面張力（水-空気界面は72 dyn/cmである）、rは細孔サイズ、θはメニスカスと細孔の壁との間の角度である。１ミクロンの細孔及び45度の角度に対して、水空気界面の毛細管圧力は3.5バールである。
【００５８】
また、本発明において、ランダムな細孔を有する多孔質基板又は粒子から作られる多孔質メディアが用いられることができる。後者の場合において、理論によって制限されずに、いくつかのそのような基板に対して、圧力（降下）を細孔直径の立方に比例させることは、必要とされる細孔のサイズに対する指針として有用である。
【００５９】
エアトラップ薄膜内部の高い毛細管圧力のために、流体だけがチャンバ2からチャンバ1にポンピングされ、空気は薄膜を貫通することができない。これは、貫流セルの気泡のない動作につながる。
【００６０】
本発明の装置は、流動アクチュエータ、例えば流体をチャンバ2から基板3を通してチャンバ1へ通過させる手段を有する。この通過させるための手段は、ポンプ又はチャンバ1及び/又は2に向けた流体の加圧されたストリームを切り替えるためのスイッチを有することができる。あるいは、例えば真空ポンプ又はベンチュリ管によって、チャンバの出口において負圧が生み出されることができる。減圧はまた、液体の発泡を引き起こしうるが、それは本発明の方法及び材料によって抑制される。
【００６１】
本発明の別の実施例によれば、本発明の装置は、例えばポンプ又は流体の加圧されたストリームを切り替えるためのスイッチ/バルブコンビネーションのような流動アクチュエータを備えており、それは、２つのチャンバ間を往復する流体の双方向運動を確保することができる。
【００６２】
この実施例によれば、他の実施の形態のように、基板3はエアトラップ薄膜としても機能するように動作する。
【００６３】
この実施の形態によれば、装置は、さらに感度を増加させるために、どれが基板上に提供されるかに依存して、試剤及び/又は検体分子及び/又はプローブの増加した接触を確保することができる。双方向フローを得るために、各々の方向に対して１つの２つの流動アクチュエータ、及びその２つのアクチュエータのうちのどちらが任意の時間において用いられるかを制御するためのコントローラが用いられることができる。
【００６４】
図1に示されるような装置の使用が、ポンプ20である１つの圧力手段を備えた貫流装置についての図3a〜3hを参照して、更に詳細に説明される。第１チャンバ2と第２チャンバ1との間の圧力差は、ポンプ20及び帰路チャネルバルブ24の開閉によって、確立及び/又は開放されることができることに注意すべきである。最初に、サンプル液体が第１チャンバ2中に導入される（図3a及びb）。そしてサンプル液体は、第１チャンバ2中の圧力を増加させることによって、第２チャンバ1に基板3を通してポンピングされる（図3c〜e）。そこで、ポンプ20は、例えば圧力入口開口44を通して対ボリューム42に加圧された気体を導入することによって、ポンプボリューム40の方向にフレキシブル薄膜46を動かすことができる（図3d）。ここで、吸込バルブ28と同様に、帰路チャネルバルブ24は閉じられている。第１チャンバ2中の増加した圧力の影響を受けて、サンプルは第２チャンバ1に向けて基板3を通って流れる。
【００６５】
サンプル液体の所望の量が基板3を通してポンピングされたときに、圧力は開放される（図3e）。サンプル液体を第２チャンバ1から第１チャンバ2に汲み戻すために、帰路チャネルバルブ24が開けられ、例えば対ボリューム42を排気することによって第１チャンバ2中の圧力が下げられて、それによって、ポンプボリューム40が増加するようにフレキシブル薄膜46が動かされる（図3f）。第２チャンバ1の底において第２開口30の近くに集まった任意の液体は、エアトラップ薄膜5及び帰路チャネル6を通して、第１チャンバ2にポンピングされる。これは、追加されたサンプル液体によって高まった第２チャンバ1中の圧力によって引き起こされる（気体は基板3を通過できないことに留意されたい）。この圧力増加が第１チャンバ2へサンプル液体を汲み戻すのに十分でない場合、帰路チャネルバルブ24を開く前に、ポンプ20のポンプ作用を逆転させることによって、第１チャンバ中の圧力が下げられることができる。続いて、帰路チャネルバルブ24が閉じられて、サイクルが繰り返されることができる（図3g及びh）。基板3及びエアトラップ薄膜はこの最初のサイクルの後も濡れたままであり、すなわちそれら両方は、一方向バルブ及び/又は気泡抑制器としてのそれらの十分な機能を発揮することに留意すべきである。
【００６６】
ポンプ20は、ここではフレキシブルかつ実質的に気密な薄膜46の形の可動部分を有することができ、それは、能動的にポンプボリューム40の体積を、ひいては第１チャンバ2中の圧力を変えることができる。あるいは、ポンプ20は、圧力入口開口44を介して別のポンプ手段（図示せず）に接続されることができる。その場合、フレキシブル薄膜又は一般に可動部分は、受動的な部分であることができる。
【００６７】
図3a〜hのポンピングサイクルは、追加のフレキシブル薄膜66によって分割された追加のポンプボリューム62及び追加の対ボリューム64を持つ追加のポンプ60を利用する別の実施例で実行されることもできる。追加のポンプ60を提供することは、第１チャンバ2及び第２チャンバ1の両方において、圧力が互いに独立して増減されることができるという利点を与える。ここでも出発点は、サンプル液体導入装置26、吸込バルブ28、帰路チャネル6の一部及び第１開口32を介した、第１チャンバ2中へのサンプル液体の導入である（図3a及びb）。帰路チャネル6に結合されない別の導入チャネルを提供することが可能である
【００６８】
サンプル液体は、基板3を通してポンピングされる準備ができている。サンプル液体導入バルブ28及び帰路チャネルバルブ24は閉じている。フレキシブル薄膜46は、サンプル液体を導入するときに第１チャンバ2から放出された気体のボリュームをポンプボリューム40中に収容するために、対ボリューム42の方へ動いている場合がある（図3b）。
【００６９】
吸込バルブ28及び帰路チャネルバルブ24が閉じられて、第１チャンバ2と第２チャンバ1との間の圧力差は、サンプル液体が基板3を通して第２チャンバ1の方へ流れるように、ポンプ20と追加のポンプ60との組み合わせられた作用によって確立される。
【００７０】
圧力差を確立するために、ポンプ20によって第１チャンバ2中の圧力を増加させることが可能である（図3d）。ここで、フレキシブル薄膜46は矢印の方向に動く。代わりに又は追加的に、追加のポンプ60によって、第２チャンバ1中の圧力を減少させることが可能である。ここで、追加のフレキシブル薄膜66は、指し示された方向に動く（図3d）。もちろん、両方のチャンバ中の圧力を増加させることも可能であり（但し第１チャンバ2の方が第２チャンバ1よりも高くなるようにする）、又は同様な態様で圧力を減少させることも可能である。
【００７１】
十分なサンプル液体、例えば全てのサンプル液体が、基板3を通して第２チャンバ1にポンピングされると、例えば帰路チャネルバルブ24を開くことによって又はポンプ20及び/若しくはポンプ60中の圧力を開放することによって、圧力差は開放される（図3e）。
【００７２】
サンプル液体を第２チャンバ1からエアトラップ薄膜5を通して第１チャンバ2にポンピングするために、帰路チャネルバルブ24が開かれて、反対の圧力差が確立される。例えば、ポンプ20は、追加のポンプ60によって与えられる第２チャンバ1中の圧力よりも低い圧力を第１チャンバ2に与える（図3f）。これは例えば、フレキシブル薄膜46及び66を指し示された方向に動かすことによって確立されることができる。さらに、ポンプ20及び追加のポンプ60のそれぞれの対ボリュームは、しかるべく加圧されることができる。あるいは、ポンプ20及び60の可動部分は、能動的に圧力を確立するために、それら自身が動かされることができる。
【００７３】
サンプル液体は、第２チャンバ1から、エアトラップ薄膜5、帰路チャネル6及び帰路チャネルバルブ24を通して、第１チャンバ2に流れる。サンプル液体の所望の量（例えばサンプル液体の全て）が第１チャンバ2にポンピングされると、圧力差は開放され、帰路チャネルバルブ24は閉じられる（図3g）。その時分析装置はサイクルを繰り返すための準備ができている（図3h）。
【００７４】
図3a〜hのポンピングサイクルは、図4の貫流装置にて示したように、ポンプ60である１つの圧力手段及び吸込バルブ28である１つのバルブを利用して、またさらに別の態様では実行されることができる。図4に示される装置の使用は、ポンプ60である１つの圧力手段及び吸込バルブ28である１つのバルブを備えた貫流装置の代わりの図3a〜3hを参照して、更に詳細に説明される。
【００７５】
第１チャンバ2と第２チャンバ1との間の圧力差は、図1の帰路チャネルバルブ24の存在なしで、ポンプ60によって確立及び/又は開放されることができる。基板3及びエアトラップ薄膜5の両方が一方向のバルブとして機能するので、図1の帰路チャネルバルブ24の存在はこの特定の実施の形態では必要とされないが、それでもやはり、その存在は実験の開始時における第１チャンバ2へのサンプル液体の導入を容易にする。したがって図1の帰路チャネルバルブ24は、この特定の実施の形態にオプションとして含まれることができる。
【００７６】
最初に、サンプル液体は、第１チャンバ2に導入される（図3a及びb）。そしてサンプル液体は、第２チャンバ1中の圧力を減少させることによって、第２チャンバ1に基板3を通してポンピングされる（図3c〜e）。そこで、ポンプ60は、例えばポンプ60のポンプ作用を逆転させることによって、又は真空ポンプ若しくはベンチュリ管によって、ポンプボリューム64の方向にフレキシブル薄膜66を動かすことができる（図3d）。ここで、吸込バルブ28は閉じている。第２チャンバ1中の低下した圧力の影響を受けて、サンプルは、第１チャンバ2から基板3を通して第２チャンバ1に向かって流れる。
【００７７】
所望の量のサンプル液体が基板3を通してポンピングされると、圧力は開放される（図3e）。そして、第２チャンバ1の底で第２開口部30の近傍に集まった任意の液体は、エアトラップ薄膜5及び帰路チャネル6を通って第１チャンバ2にポンピングされる（図3f）。そこでポンプ60は、例えば圧力入口開口68を通して対ボリューム64中に加圧された気体を導入することによって、ポンプボリューム62の方向にフレキシブル薄膜66を動かすことができる（図3f）（気体は基板3又はエアトラップ薄膜5を通過することができないことに留意されたい）。続いて、サイクルは繰り返されることができる（図3g及びh）。基板3及びエアトラップ薄膜は、この最初のサイクルの後も濡れたままであり、すなわちそれら両方は、一方向のバルブ及び/又は気泡抑制器としてのそれらの十分な機能を発揮することに留意すべきである。
【００７８】
ポンプ60が、能動的にポンプボリューム62の体積、ひいては第２チャンバ1中の圧力を変えることができる、ここではフレキシブルかつ実質的に気密の薄膜66の形の可動部分を有することができることに留意すべきである。あるいは、ポンプ60は、圧力入口開口68を介して別のポンプ手段（図示せず）に接続されることができる。その場合、フレキシブル薄膜即ち一般に可動部分は、受動的な部分であることができる。
【００７９】
図3のポンピングサイクルは、流体が下のチャンバ1に最初にポンピングされることができるさらに他の別の実施例において実行されることができる。この実施例において、流体の流れの順序は、3a, 3e, 3f, 3g, 3h, 3b, 3c, 3dによって与えられる図の順序によって説明される。
【００８０】
本発明は、基板上の特定の位置に特異的にPCR単位複製配列（液体中の多くの異なる単位複製配列）を結合するハイブリッド形成に現在使用されている薄膜5のための薄膜材料によって実験的に検証された。この装置は、遺伝子型決定（genotyping）、多形検出、遺伝子発現解析、免疫測定などに用いられることができるが、多くの他の多孔性材料が用いられることができる。
【００８１】
本発明の装置は、流体サンプルを処理又は分析するのに適している。例えば、第１試剤は、基板に保持又は固定される触媒又は酵素であることができ、第２試剤は、流体（例えば基質）で前記酵素又は触媒に提供される。そして装置は、バイオセンサ又は反応器（例えば生体化学反応器）として用いられる。
【００８２】
あるいは、本発明の装置は、１つ以上の検体の検出、同定又は定量化に適している。この実施の形態において、検体は、DNA、RNA、ペプチドタンパク質又は化学的化合物のような任意の化合物であると認識される（但しそれらに制限されない）。検体の検出、同定及び/又は定量化は、１つ以上の特定のプローブを用いることにより、本発明の装置において保証され、そこで、検出若しくは識別されるべき検体又はプローブのいずれかが浸透性基板に保持又は固定され、それぞれのプローブ又は検体はその浸透性基板を通してポンピングされる。浸透性基板に保持又は固定される検出若しくは識別されるべき検体又はプローブは、スペーサ分子によって保持されることができる。検体は、単離若しくは半単離された形で又はサンプル（例えば生物学的サンプル、食物サンプル、環境サンプルなど）の成分としてのいずれかで、識別及び/又は定量化されることができる。
【００８３】
オプションとして、検体がDNAの場合（例えば細菌性又はウィルス性DNAの検出において）、検体は、検出の感度をさらに高めるために、特定のプローブによる検出の前に、例えばPCRによって増幅される。そのような増幅手段は、本発明の装置と共に用いられ又は本発明の装置に組み込まれることができ、それによって、増幅生成物は、基板を通した又は基板の上へのポンピングのために、チャンバ1及び/又は2中に直接ポンピングされる。
【００８４】
本発明に関連して用いられる特定のプローブの性質は、識別及び/又は定量化されるべき検体によって決定され、例えば、核酸プローブ（RNA、DNA、PNA）、抗体若しくはその断片、又は検体と特異的に結合することが可能なタンパク質若しくはペプチド（例えば受容体、ハプテン若しくはリガンド）であることができる（但しそれらに制限されない）。したがって、検出の基となる基板上の相互作用は、ハイブリッド形成、抗体-抗原結合、タンパク質-タンパク質相互作用、リガンド-レセプタ相互作用などを含むことができる（但しそれらに制限されない）。
【００８５】
オプションとして、プローブは、基板上での例えば光学的手段（例えば蛍光、視覚的な光色）又は他の手段（例えば磁場、放射能）によるプローブの直接検出を可能にするために、ラベルをつけられることができる。あるいは、特異的に基板に結合された検体若しくはプローブを特異的に検出することが可能なラベルをつけられた試剤（例えば二次抗体）によって、プローブへの検体の結合の検出は視覚化及び/又は定量化されることが予見される。検出は、任意の適切な検出器（例えば顕微鏡のような光学的検出器、光検出器や光検出器アレイ、読取り機中に配置されるCCDやCMOSカメラ）を用いて実行されることができる。照射は、任意の適切な光源（例えばLED、OLED、又はレーザ若しくはランプ）によって実行される。励起及び発光フィルタが、正しい波長を利用するため、及び光源からの背景光を除去するために、用いられることができる。全てのこれらの構成要素は、読取り機装置中に配置される。光は（チャンバ2の）セルの上部から入り、放射された（又は反射された）光は同じ側から検出される。
【００８６】
本発明の装置は、多孔質基板に固定又は保持された試剤との流体の相互作用を提供する。特に、本発明の装置は、１つ以上のプローブとの１つ以上の検体の相互作用を提供し、それによって、検体又はプローブのいずれかが、基板に保持又は固定される。固定されない反応成分は、基板を通してポンピングされる流体中に提供される。流体の性質は、検体-プローブ相互作用の性質によって決定される。ハイブリッド形成反応又はタンパク質-タンパク質相互作用を確保及び/又は促進するために適切な流体は、当業者に知られており、水のような溶媒、塩、界面活性剤、触媒及び緩衝成分を含むことができる。ハイブリッド形成反応に対して、用語「ハイブリッド形成緩衝液」が一般に用いられ、タンパク質-タンパク質相互作用に対して、「培養緩衝液」と呼ばれる。
【００８７】
本発明では、１つ以上のプローブ又は検体が、浸透性基板に保持又は固定され、特定の実施の形態によれば、基板は薄膜である。より詳しくは、薄膜は例えば、ナイロン、シリカ、ニトロセルロース又はPVDFのような材料である（但しそれらに制限されない）。これらの薄膜は、オプションとして、DNAプローブのような小さな分子の共有結合のために、架橋されていることができる。あるいは、金属酸化物薄膜、より具体的にはアルミニウム酸化物薄膜のような他の材料が用いられることができる。あるいは、WO95/11755に開示されるように、基板はチャネルを備える。３種類の基板が、WO95/11755内に開示される。第１の種類は、多数の中空ガラス繊維から成る。第２の種類は、結晶性シリコンウェーハの電気化学エッチングによって生産される。第３の種類は、無機基板の核飛跡エッチングによって生産される。
【００８８】
検体又はプローブの固定は、オプションとして、アレイで配置されることができ、多重化を可能にする。
【００８９】
プローブ又は検体の固定は、基板上への非共有結合による吸着又は共有結合性の結合によることができる。スペーサ分子は、プローブ又は検体を基板に取り付けるために用いられることができる。固定はまた、それぞれプローブ又は検体に対して選択的に非浸透性である２枚の薄膜の間にプローブ又は検体を保持することによって達成されることができる。後者の場合、プローブ又は検体は、薄膜によって保持される。
【００９０】
本発明の装置が用いられることができる分析は、ハイブリッド形成による塩基配列決定、免疫測定、受容体/リガンド分析などを含むことができる。
【００９１】
本発明の装置は、１つ又は多数にのぼる検体について、（血液、糞便、尿、唾液のような）生物学的試料、食物サンプル、汚水、飲料水などを分析するために用いられることができる。
【００９２】
本発明に決定的でないが、本発明の装置は、２つの態様で動作することができることが理解される。一般に、１つの又は多くのプローブが、チャンバ1とチャンバ2との間の基板に固定され、１つの又は多くの検体を含んでいる流体が、上のチャンバからチャンバ2へ基板を通してポンピングされ、その後オプションとして、それは、帰路チャネルによってチャンバ1に再循環され、あるいは基板を通してチャンバ1に汲み戻される。あるいは、検体が、精製された形で又はサンプルの一部として、チャンバ1とチャンバ2との間の基板上に固定され、１つ以上のプローブを含んでいる試剤が、基板を通じてチャンバ1からチャンバ2へポンピングされる。
【００９３】
本発明の装置は、追加のチャネル、並び試剤及び/又は流体を装置のチャンバに導入して装置のチャンバから抽出するための入口及び出口をさらに含むことがさらに理解される。例えば、PCRモジュールからのサンプル液体は、チャンバ1又は2のいずれか中の本発明の実施の形態に従って説明されたセルに入る。オプションとして、追加のハイブリッド形成が、追加され、（残存するPCRサンプル液体を含めるためにPCRモジュールを通して洗浄された後）チャンバ1又は2のいずれかに挿入される。多数のサイクルを実行した後、サンプル液体は、オプションとして、システムから取り除かれる（例えば外部チャンバにポンピングされる）。オプションとして、洗浄溶液が、チャンパ1又は2に挿入されて装置中を循環される。検出は、（洗浄の前後の）任意のサイクルステップ中に実行されることができる。
【００９４】
サンプル液体の温度が制御（例えば加熱）されることも重要である。これは、外部の加熱器によって実行されることができる。分析の（例えば特にハイブリッド形成分析の）厳重さ（stringency）を増加させて、結合されたターゲットの融解曲線を記録するために、温度はある時点で（例えばxサイクルの後）上げられることができる。最も好ましくは、この温度上昇は、洗浄サイクルの間に実行される。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】第１チャンバ（2）、第２チャンバ（1）、基板（3）、チャンバ2からチャンバ1へ前記基板を通して流体をポンピングすることができる圧力手段（20）、チャンバ1からチャンバ2へ前記基板を通して流体をポンピングすることができる圧力手段（60）、ポンプチャネル、帰路チャネル(6)及びチャンバ1の底に配置される多孔質膜（5）を有する、本発明の一実施例による貫流装置を示す図。
【図２】図1の貫流装置の更なる実施の形態を示す図。
【図３】図1の貫流装置、特に圧力手段(20)又は圧力手段(60)のいずれかのみが存在する特定の実施の形態において言及される特定の貫流装置を用いた本発明によって用いられることができるポンピングサイクルの概要を示す図。
【図４】第１チャンバ(2)、第２チャンバ(1)、基板(3)、チャンバ2からチャンバ1へ前記基板を通して流体をポンピングすることができる圧力手段(60)、ポンプチャネル、帰路チャネル(6)、チャンバ1の底に配置される多孔質膜(5)を有する本発明の他の実施の形態による貫流装置を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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