(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル（Ｓ）の少なくとも１つの核酸を検出するためのマイクロ流体カートリッジ（１）であって：
・少なくともサンプル調製領域（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）、核酸増幅領域（ＡＭＰ１、ＡＭＰ２）、核酸分析領域（Ｔ９、Ｔ１０、ＨＹＢ１、ＨＹＢ２）、廃棄物領域（ＷＳＴ）、から選択される複数の機能領域に分けられた複数の機能容積部、及び
・マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１１ａ、Ｃ１２ａ、Ｃ１５ａ、Ｃ１５ｂ、Ｃ１６ａ、Ｃ１６ｂ）の流体ネットワークを備え：
・少なくとも３つの機能領域が、１つ以上のハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）によって流体の１つの中心分配ハブ（ＣＨ）に流体接続され、前記ハブ接続マイクロチャネルのそれぞれが、ハブ端部及び領域端部を有し、前記中心分配ハブ（ＣＨ）が、流体を、前記中心分配ハブ（ＣＨ）を通過させることによって前記少なくとも３つの機能領域の第１の機能領域から第２の機能領域にポンピング及び注入することができ、前記第２の機能領域が、前記第１の機能領域と同一又は異なり、且つ
・それぞれハブ接続マイクロチャネルに配置された少なくとも３つの弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０）が、単一外部カム駆動アクチュエータ（１１００）によって機械的に作動されるよう構成されるように前記マイクロ流体カートリッジ（１）に配置されている、マイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項２】
前記少なくとも３つの弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０）が、前記マイクロ流体カートリッジ（１）に円形に配置されている、請求項１に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項３】
前記少なくとも３つの弁が、前記マイクロ流体カートリッジに線形に配置されている、請求項１に記載のマイクロ流体カートリッジ。
【請求項４】
各ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）が、前記ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）の前記領域端部に配置された１つの弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項５】
前記複数の機能領域の２つの機能領域（ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、Ｔ９、Ｔ１０、ＨＹＢ１、ＨＹＢ２、ＷＳＴ）が、１つ以上の領域接続マイクロチャネル（Ｃ１３、Ｃ１４）によって互いに直接流体接続され、前記領域接続マイクロチャネル（Ｃ１３、Ｃ１４）のそれぞれが、弁（Ｖ１３、Ｖ１４）を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項６】
・カートリッジプレート（１０）であって：
・第１の面（１０１）及び第２の面（１０２）、前記第１の面（１０１）又は前記第２の面（１０２）と面一の複数の溝（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１１ａ、Ｇ１２、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂ）、及び前記第１の面（１０１）と前記第２の面（１０２）とを接続する複数の貫通孔（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９、Ｈ１０、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４、Ｈ０ｃ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｃ、Ｈ３ｃ、Ｈ４ｃ、Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ１０ｃ、Ｈ７ａ、Ｈ７ｂ、Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５Ａ、Ｈ１５ｂ、Ｈ１５ｃ、Ｈ１５ｄ、Ｈ１６ａ、Ｈ１６ｂ、Ｈ１６ｃ、Ｈ１６ｄ）を有する基板（１００）、及び
・前記カートリッジプレート（１０）の前記基板（１００）の第１の面（１０１）に結合された第１のフィルム（１１）であって、前記第１の面（１０１）と面一の前記溝（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１２）が、前記第１のフィルム（１１）によって密封されて前記ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）を形成し、前記第１のフィルム（１１）が、外部アクチュエータ（１１００）によって変形されるように構成された変形膜である、第１のフィルム（１１）を有する、カートリッジプレート（１０）、
・前記基板（１００）の前記第２の面（１０２）で前記カートリッジプレート（１０）に接触するカートリッジ本体（２０）であって：
・前記基板（１００）の前記第２の面（１０２）から延びた側壁（２１）、及び
・前記カートリッジ本体（２０）の複数の機能容積部（ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ、ＤＥＴ、ＷＳＴ）を画定する複数の内壁（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８、Ｗ９、Ｗ１０）を有する、カートリッジ本体（２０）、及び
・前記異なる機能容積部（ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ、ＤＥＴ、ＷＳＴ）を閉じるように構成されたカートリッジカバー（３０）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項７】
前記機能容積部（ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ、ＤＥＴ、ＷＳＴ）からの液体の流出は防止するが空気は通過させるように構成された、前記カートリッジ本体（２０）と前記カートリッジカバー（３０）との間の半透膜を備える、請求項６に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項８】
前記カートリッジプレート（１０）が、その基板（１００）の第２の面（１０２）に結合された第２のフィルム（１２）を備え、前記第２の面（１０２）と面一の前記複数の溝（Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂ）が、前記第２のフィルム（１２）によって密封されて領域接続マイクロチャネル（Ｃ１３、Ｃ１４）を形成する、請求項６又は７に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項９】
前記カートリッジプレート（１０）が、前記基板（１００）に形成された、前記第１の面（１０１）から延びた少なくとも１つの凹型空洞部（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ）を備え、
前記基板（１００）の前記第１の面（１０１）に結合されたマイクロアレイスライド（１１０）が、前記少なくとも１つの凹型空洞部（Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ）を閉じて核酸分析用の少なくとも１つの検出チャンバ（ＨＹＢ１、ＨＹＢ２）を形成する、請求項６〜８のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項１０】
前記カートリッジ本体（２０）の前記機能容積部（ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）が、管、サンプル（Ｔ１）、試薬製品（Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５）、又は精製カラム（Ｔ２）を受容するように構成された容器である、請求項６〜９のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項１１】
流体分配の前記中心分配ハブ（ＣＨ）が、ハブ本体（ＣＴ）及びプランジャシール（６１）を備え、前記プランジャシール（６１）が、前記ハブ本体（ＣＴ）に対して入出して、流体を、前記ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）を介して前記マイクロ流体カートリッジ（１）の前記機能領域（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２、Ｔ９、Ｔ１０、ＨＹＢ１、ＨＹＢ２、ＷＳＴ）に対して送出又は注入するように構成されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項１２】
流体分配の前記中心分配ハブ（ＣＨ）が、前記プランジャシール（６１）が取り付けられたプランジャ（６２）を有するシリンジ（６０）を備える、請求項１１に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）を受容するように構成されたドッキングステーション（１０００）であって、
ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）の少なくとも３つの弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０）を機械的に作動させるように構成されたカム駆動アクチュエータ（１１００）を備える、ドッキングステーション（１０００）。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体カートリッジ（１）を受容するように構成されたドッキングステーション（１０００）であって：
・前記マイクロ流体カートリッジ（１）のマイクロアレイスライド（１１０）の光励起のための手段、及び
・前記マイクロ流体カートリッジ（１）によって分析される前記サンプル中の前記核酸を表す光シグナルの光検出のための手段、並びに
・前記マイクロ流体カートリッジ（１）の他の弁（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４）を作動させるように構成された作動手段を備える、ドッキングステーション（１０００）。
【請求項１５】
前記カム駆動アクチュエータ（１１００）が回転運動アクチュエータである、請求項１３に記載のドッキングステーション（１０００）。
【請求項１６】
前記中心分配ハブ（ＣＨ）のシリンジ（６０）を前記ハブ本体（ＣＴ）に対して入出させて、流体を、前記ハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２）を介して前記マイクロ流体カートリッジ（１）の前記機能領域に対して送出又は注入するように構成されたスライド手段を備える、請求項１５に記載のドッキングステーション（１０００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子診断又は生物学的診断を行うために使用されるマイクロ流体デバイスの分野に関する。
【０００２】
本発明は、より詳細には、生物学的サンプル中に含まれる少なくとも１つの核酸を分析するためのマイクロ流体カートリッジに関する。
【０００３】
本発明はまた、このようｎマイクロ流体カートリッジを使用及び操作するように設計されたドッキングステーションにも関する。
【０００４】
最後に、本発明は、このようなマイクロ流体カートリッジを実施する生物学的サンプルの分析方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
生物学的サンプル中に含まれる少なくとも１つの核酸又は１つのヌクレオチド配列の研究及び分析用に設計されたマイクロ流体デバイスは：生物学的サンプルから核酸を抽出するために前記サンプルを調製するため；例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（「ＰＣＲ」としても知られる）のような標準的な増幅技術を用いて抽出された核酸から少なくとも１つの標的核酸を増幅するため；及び、例えば、ハイブリダイゼーションのような既知の分子認識機構を用いて標的核酸を、例えば、光学的に検出し、且つ分析するために、様々な手段を備える。
【０００６】
従って、サンプルの少なくとも１つの核酸の分析を行うために、前記サンプルを、マイクロ流体カートリッジの異なる機能領域に連続的に移送する必要があり、各機能領域は、サンプルに対する特定の処理専用である。
【０００７】
国際公開第２００９／０４９２６８号パンフレット及び米国特許出願公開第２０１２／１１５７３８号明細書に、例えば、複数の機能領域：核酸の抽出のためのサンプル調製領域、様々な核酸の増幅領域、並びに増幅された核酸の表面分析及び検出の領域を備えるマイクロ流体デバイスが記載されている。前記検出領域は、バイオチップである可能性が高い。
【０００８】
これらの文献では、マイクロ流体カートリッジは、様々な適用例に適合するようにモジュラー式であり、且つ容易で迅速な再構成を可能にする非常に複雑な構造を特徴とする。特に、共有弁構造を備える多数のポンプが、流体をある機能領域から別の機能領域に移送するためにマイクロ流体カートリッジの各機能領域内で実施される。
【０００９】
従って、国際公開第２００９／０４９２６８号パンフレット及び米国特許出願公開第２０１２／１１５７３８号明細書のカートリッジは大きな容量を提供し、流体の移送は、限定された数のアクチュエータでは単純に行うことができない。
【００１０】
特にヒトにおける分子診断に関連したこれらのデバイスは、各使用後にカートリッジを廃棄しなければならず、その広範な使用は、この技術に固有の複雑さ及び高コストによって限定される。さらに、これらのデバイス、例えば、米国特許出願公開第２０１２／００３４７０５号明細書に記載のデバイスは、多くの場合、様々な分析段階を達成するために多様な多数の要素からなり、極めて脆弱であり、取り扱いが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、マイクロ流体カートリッジは、大量生産が可能で、低価格であり、最も好ましくは使い捨てであることが望ましい。しかしながら、このようなマイクロ流体デバイスは、分子分析の複雑なステップを統合しているため、従来のマイクロ流体デバイスの様々な作業を適切に調整することが困難であり得る。従って、マイクロ流体カートリッジは、操作が単純であり、多数又は実質的に全ての流体処理ステップが、マイクロ流体カートリッジで直接自動化されることも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明は、一方では、マイクロ流体カートリッジ内で、その処理に必要な全ての流体だけではなく、マイクロ流体回路、マイクロチャネル及び弁、反応チャンバ、並びにバイオチップの全てを統合することを可能にし、他方では、単純な方式、低容量で、小型外部アクチュエータによって流体を移送及び移動させるマイクロ流体カートリッジを提案する。
【００１３】
より正確には、本発明は、サンプルの少なくとも１つの核酸を検出するためのマイクロ流体カートリッジを提供し、このマイクロ流体カートリッジは：
・機能領域、例えば、少なくともサンプル調製領域、核酸増幅領域、核酸分析領域、廃棄物領域に分けられた複数の機能容積部、及び
・マイクロチャネルの流体ネットワークを備え：
・少なくとも３つの機能領域が、１つ以上のハブ接続マイクロチャネルによって流体分配の１つの中心分配ハブに流体接続され、前記ハブ接続マイクロチャネルのそれぞれが、ハブ端部及び領域端部を有し、前記中心分配ハブが、流体を、前記中心分配ハブを通過させることによって前記少なくとも３つの機能領域の第１の機能領域から第２の領域にポンピング及び注入することができ、前記第２の機能領域が、前記第１の機能領域と同一又は異なり、且つ
・それぞれハブ接続マイクロチャネルに配置された少なくとも３つの弁が、単一外部カム駆動アクチュエータによって機械的に作動されるよう構成されるように前記マイクロ流体カートリッジに配置されている。
【００１４】
従って、本発明によるマイクロ流体カートリッジは、流体の中心分配ハブの使用により、流体の第１の機能領域から第２の機能領域への移送が容易であるという利点を有する。これにより、流体をある機能容積部又は領域から別の領域に移動させるために、減圧及び加圧を誘導する際にマイクロ流体カートリッジの流体の移動の殆どで唯１つの単純流体変位システム（典型的には、ポンピングシステム）を使用して、マイクロ流体カートリッジの容積を減少させることが可能である。
【００１５】
マイクロ流体カートリッジは、可動要素が少なく、従って、そのコストが従来のカートリッジと比較して削減される。
【００１６】
さらに、中心ハブに接続されたマイクロチャネルの弁を作動させるためのシステムは、マイクロ流体カートリッジにおけるこれらの弁の配置により、米国特許出願公開第２０１２／００３４７０５号明細書に開示されているシステムよりも小型で単純にすることもできる。
【００１７】
一実施形態では、中心分配ハブに接続された少なくとも３つの機能領域は、サンプル調製領域及び廃棄物領域である。
【００１８】
一実施形態では、少なくとも３つの機能領域は、核酸分析領域及び／又は核酸増幅領域を含む。
【００１９】
別の実施形態では、少なくとも３つの機能領域は、サンプル調製領域、核酸分析領域、及び廃棄物領域を含む。
【００２０】
別の実施形態では、少なくとも３つの機能領域は、マイクロ流体カートリッジの全ての機能領域を含む。
【００２１】
一実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、線形アクチュエータによって作動される、カム駆動アクチュエータから独立した少なくとも２つの弁をさらに備える。
【００２２】
本発明によるマイクロ流体カートリッジは、典型的には、診断又は微生物学研究室で行われる、サンプルの収集から結果の読み取りまでのサンプルの完全な核酸分析を行うことができる「ラボオンチップ」と見なすことができる。
【００２３】
配列が目的の遺伝子に特異的な核酸又は分子マーカーのサンプル中での存在の検出は、本出願における分子診断として解釈されたい。
【００２４】
マイクロ流体カートリッジは通常、従来はいくつかの研究室の装置を用いて行われる複雑な分析を行う、数平方センチメートルのいくつかの特殊な機能領域及び容積部を統合している。これらの作業を自動化でき、しかも試薬消費量が少ないことが利点である。
【００２５】
加えて、本発明によるマイクロ流体カートリッジの他の利点及び非限定的な特性を以下に説明する。前記特性は、単独又は組み合わせることができる本発明の様々な実施形態に一致する。
【００２６】
少なくとも３つの弁が、単一外部カム駆動アクチュエータによって同時に作動されるよう構成されるようにマイクロ流体カートリッジに空間的に配置されている。本発明の特定の実施形態では、前記少なくとも３つの弁は、マイクロ流体カートリッジに線形又は円形に配置されている。
【００２７】
典型的には、前記少なくとも３つの弁は、サンプル調製領域、核酸分析領域、及び廃棄物領域を中心ハブに接続するハブ接続マイクロチャネルの弁である。
【００２８】
優先的に、前記弁は、前記ハブ接続マイクロチャネルの領域端部に近接して、又はこの端部に配置され、前記領域端部は、対応する機能領域に向けられたハブ接続マイクロチャネルの２つの端部の一方である。反対側では、ハブ端部は、流体の中心分配ハブに向けられたハブ接続マイクロチャネルの２つの端部の一方である。
【００２９】
本発明の一実施形態では、各ハブマイクロチャネルは、その領域端部に近接して、又はその領域端部に配置された１つの弁を備える。前記弁は、優先的に、上述のように外部カム駆動アクチュエータによって同時に作動されるようにするために空間的に配置される。
【００３０】
複数の機能領域の少なくとも２つの機能領域は、１つ以上の領域接続マイクロチャネルによって互いに直接流体接続することもでき、前記領域接続マイクロチャネルのそれぞれは、少なくとも、カム駆動アクチュエータとは独立の線形アクチュエータによって優先的に作動される弁を有する。
【００３１】
例えば、前記２つの機能領域は、核酸増幅領域及び核酸分析領域である。
【００３２】
別の例では、前記２つの機能領域は、核酸分析領域及び廃棄物領域である。
【００３３】
典型的には、本発明によるマイクロ流体カートリッジは、使い捨てであり、且つ：
・カートリッジプレートであって：
・第１の面及び第２の面、前記第１の面又は前記第２の面と面一の複数の溝、及び前記第１の面と前記第２の面とを接続する複数の貫通孔を有する基板、及び
・カートリッジプレートの前記基板の第１の面に結合された第１のフィルムであって、第１の面と面一の前記溝が、前記第１のフィルムによって密封されてハブ接続マイクロチャネルを形成し、前記第１のフィルムが、外部アクチュエータによって変形されるように構成された第１の変形膜である、第１のフィルムを有する、カートリッジプレート、
・前記基板の第２の面でカートリッジプレートに接触するカートリッジ本体であって：
・前記基板の第２の面から延びた側壁、及び
・前記カートリッジ本体の複数の機能容積部を画定する複数の内壁を有する、カートリッジ本体、及び
・異なる機能容積部を閉じるように構成されたカートリッジカバーを有する、カートリッジプレートを備える。
【００３４】
一実施形態では、カートリッジプレートは、その基板の第２の面に結合された第２のフィルムを備え、第２の面と面一の複数の溝が、前記第２のフィルムによって密封されて領域接続マイクロチャネルが形成されている。
【００３５】
典型的には、カートリッジプレートは、基板に形成された、第１の面から延びた少なくとも１つの凹型空洞部を備える。
【００３６】
典型的には、同様に、基板の第１の面に結合された第１のフィルムは、前記少なくとも１つの凹型空洞部を閉じて核酸増幅用の少なくとも１つの反応チャンバを形成する。
【００３７】
好ましい一実施形態では、基板の第１の面に結合されたマイクロアレイスライド（又はバイオチップ）は、前記少なくとも１つの凹型空洞部を閉じて核酸分析用の少なくとも１つの検出チャンバを形成する。
【００３８】
好ましい一実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、機能容積部からの液体の流出は防止するが空気は通過させるように構成された、カートリッジ本体とカートリッジカバーとの間の半透膜を備える。
【００３９】
典型的には、カートリッジ本体の機能容積部は、いくつかの機能領域（例えば、少なくともサンプル調製領域、核酸増幅領域、核酸分析領域、及び廃棄物領域）を含む。前記機能容積部は、管、流体、例えば、サンプル、試薬製品、又は精製カラムを受容するように構成された容器である。
【００４０】
一実施形態では、流体分配の中心ハブは、ハブ本体及びプランジャシールを備え、このプランジャシールは、ハブ本体に対して入出して、流体を、ハブ接続マイクロチャネルを介して前記マイクロ流体カートリッジの機能領域に対して送出又は注入するように構成されている。
【００４１】
別の実施形態では、流体分配の中心ハブは、プランジャシールが取り付けられたプランジャを有するシリンジも備える。
【００４２】
マイクロ流体カートリッジは、少なくとも次の機能：熱制御、流体の流れの制御、弁の作動、及び光検出を果たすように設計された機器内で、ドッキングステーションに挿入されるように構成されている。
【００４３】
本発明はまた、上述のようなマイクロ流体カートリッジを使用及び操作するためのドッキングステーションも提案する。
【００４４】
従って、本発明は、本発明によるマイクロ流体カートリッジを受容するように構成されたドッキングステーションを提供し、このドッキングステーションは：
・ハブ接続マイクロチャネルの少なくとも３つの弁を同時に作動させるように構成されたカム駆動アクチュエータ、
・前記カートリッジのマイクロアレイスライドの光励起のための手段、及び
・カートリッジによって分析されるサンプル中の前記核酸を表す光シグナルの光検出のための手段を備える。
【００４５】
一実施形態では、ドッキングステーションは、前記マイクロ流体カートリッジの線形／独立に作動される弁を作動させるように構成された作動手段も備える。
【００４６】
特定の一実施形態では、カム駆動アクチュエータは、回転運動アクチュエータである。
【００４７】
別の特定の実施形態では、カム駆動アクチュエータは、線形運動アクチュエータである。
【００４８】
優先的に、ドッキングステーションのカム駆動アクチュエータは、中心ハブに接続されたマイクロチャネルの弁のうち、最大でも前記弁の１つしか開けないように設計されている。
【００４９】
好ましい一実施形態では、本発明によるドッキングステーションは、中心ハブのシリンジをハブ本体に対して入出させて、流体を、ハブ接続マイクロチャネルを介して前記マイクロ流体カートリッジの機能領域に対して送出又は注入するように構成されたスライド手段を備える。
【００５０】
また、本発明の目的は、少なくともサンプルの核酸を分析するために、本発明によるこのようなドッキングステーション及びマイクロ流体カートリッジを備える、生物学的サンプルを分析するための装置を提供することにある。
【００５１】
さらに、本発明によるマイクロ流体カートリッジは、特に、生物学的サンプルを分析するためのプロセスに使用されるように構成されている。
【００５２】
従って、本発明の別の目的は、生物学的サンプルを分析するためのプロセスを提案することにあり、このプロセスは：
（ａ）前記生物学的サンプルを、本発明によるマイクロ流体カートリッジのサンプル調製領域の少なくとも１つの機能容積部に供給するステップ、
（ｂ）前記生物学的サンプルを、マイクロチャネルの流体の流れを制御する少なくとも１つの弁を作動させることによって前記サンプル調製領域の別の機能容積部に存在する少なくとも１つの試薬及び／又は１つの精製カラムに接触させるステップ、
（ｃ）ステップｂから得られた産物を回収して、単離されたＤＮＡサンプルを得るステップ、
（ｄ）単離されたＤＮＡサンプルを、核酸増幅領域の少なくとも１つの機能容積部に移送するステップ、
（ｅ）前記単離されたＤＮＡサンプルを、少なくとも増幅用試薬に接触させて、増幅領域の機能容積部の弁を閉じるステップ、
（ｆ）ＤＮＡの増幅を行うステップ、
（ｇ）ステップ（ｆ）で得られた増幅されたＤＮＡを回収し、この増幅されたＤＮＡを、マイクロチャネルの流体の流れを制御する少なくとも１つの弁を作動させることによってハイブリダイゼーション領域の別の機能容積部に移送するステップ、
（ｈ）ハイブリダイゼーションチャンバ内で、前記増幅されたＤＮＡを、前記ＤＮＡにハイブリダイズし得る少なくとも１つの化合物に接触させるステップ、及び
（ｉ）マイクロアレイ画像を得て、この画像を自動的に分析するステップを含む。
【００５３】
ここで、添付の図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の好ましい一実施形態のマイクロ流体カートリッジの斜視図である。
【図２】カートリッジプレート、カートリッジ本体、及びカートリッジカバーを示す、図１のマイクロ流体カートリッジの組立分解図である。
【図３】図１のマイクロ流体カートリッジで分析するための生物学的サンプル用の調製管の略図である。
【図４】流体をポンピング及び注入するために図１のマイクロ流体カートリッジに使用することができるシリンジの組立分解略図である。
【図５】図１のマイクロ流体カートリッジに挿入される「増幅ミックス」管の略図である。
【図６】図２のカートリッジ本体の詳細図である。
【図７】図２のカートリッジプレートの詳細図である。
【図８】図７のカートリッジプレートの底面図である。
【図８Ａ】断面Ａ−Ａに沿った図８の断面図である。
【図８Ｂ】断面Ｂ−Ｂに沿った図８の断面図である。
【図９】図８にＩで示されている領域の詳細図である。
【図９Ａ】断面Ａ−Ａに沿った図９の断面図である。
【図１０】図８にＩで示されている領域の詳細図である。
【図１０Ａ】断面Ｂ−Ｂに沿った図１０の断面図である。
【図１１】図７のカートリッジプレートの平面図である。
【図１２】好ましい一実施形態のドッキングステーション（機械部品のみ）への図１のマイクロ流体カートリッジの取り付けの略図である。
【図１３】マイクロ流体カートリッジの弁を作動させるためにボールを使用する回転運動カム駆動アクチュエータの略図である。
【図１４】図１３のカム駆動アクチュエータのボールの代わりに保持を可能にする穿孔アクチュエータプレートの略図である。
【図１５】図１３のカム駆動アクチュエータの機構で機能する移動止めを有する円形プレートの略図である。
【図１６】カートリッジプレートの別の例の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１及び図２にそれぞれ、マイクロ流体カートリッジ１がここでは使い捨てカートリッジである、本発明の好ましい一実施形態によるマイクロ流体カートリッジ１の組立図及び組立分解図が示されている。これは、マイクロ流体カートリッジ１が、使い捨て用であり、生物学的廃棄物受け取り用の容器内に配置されるようになっていることを意味している。
【００５６】
図１及び図２に示されているように、マイクロ流体カートリッジ１は、３つの主要要素、即ち：カートリッジプレート１０、カートリッジ本体２０、及びカートリッジカバー３０を備える。
【００５７】
マイクロ流体カートリッジ１はまた、サンプルＳを含むサンプル管４０、少なくとも増幅ミックス管５０、及びシリンジ６０を備える。
【００５８】
マイクロ流体カートリッジ１のこれらの異なる要素を以下に詳述する。
【００５９】
マイクロ流体カートリッジ１のカートリッジプレート１０は、第１に、基板１００、例えば、図７に詳細に示されている基板を備えている。
【００６０】
この基板１００は、実質的に薄いブレードの形状を有し、第１の面１０１及び第２の面１０２を有する。第２の面１０２は、カートリッジが組み立てられるとカートリッジ本体２０を向く面である（図１及び図２を参照）。
【００６１】
カートリッジプレート１０は、有利なことに、熱可塑性ポリマー材料、例えば、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）又は環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）の射出成形によって形成することができる。カートリッジプレート１０は、ここでは、好ましくはポリプロピレン（ＰＰ）から形成される。ＣＯＣ及びＣＯＰは、生体適合性に優れた環状オレフィンをベースとする非晶質の透明な材料である。これらの材料は、膜及び／又は接着パッチとの密封接続の形成を可能にする。これらの材料は、特に、ポリカーボネート、ポリアクリルアミド、ポリエチレン、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリジメチル−シロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む群から選択され得る。
【００６２】
好ましくは、カートリッジプレート１０の基板１００の寸法は、縦及び横が、概ね、５０〜１５０ｍｍの長さ、優先的に８５〜１２５ｍｍの長さ、及び２５〜７５ｍｍの幅、優先的に４０〜６０ｍｍの幅である。基板１００の厚さは、優先的に約１〜５ｍｍ、優先的に１〜２ｍｍである。
【００６３】
一般に、マイクロ流体カートリッジ１は、様々な流体が循環するマイクロチャネルの流体ネットワークを備え、各マイクロチャネルは、対応するマイクロチャネル内でのこのような流体の循環を制御するための少なくとも１つの弁を備える。
【００６４】
ここで、図１及び図２に示されているマイクロ流体カートリッジ１の特定の実施形態について、カートリッジプレート１０及びその基板１００の様々な図を示す図７〜図１１を参照してこれらのマイクロチャネル及び関連する弁がどこにどのように形成されるかを説明する。
【００６５】
従って、特に図７及び図８に示されているように、カートリッジプレート１０は、第１に、複数の貫通孔を備え、これらの貫通孔は、ここでは合計３４で示され、参照符号は次の通りである：
・Ｈ１〜Ｈ１４、
・Ｈ０ｃ〜Ｈ５ｃ及びＨ９ｃ、Ｈ１０ｃ、並びに
・Ｈ７ａ、Ｈ７ｂ、Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５ａ〜Ｈ１５ｄ、Ｈ１６ａ〜Ｈ１６ｄ。
【００６６】
これらの全ての貫通孔は、第１の面１０１と第２の面１０２との間で基板１００を貫通し、好ましくは、これらの２つの面１０１、１０２に対して垂直である（例えば、貫通孔Ｈ４、Ｈ４Ｃについては図９Ａを、貫通孔Ｈ８、Ｈ１６ａについては図１０Ａを参照）。
【００６７】
第１及び第２の面１０１、１０２のそれぞれで開口しているこれらの貫通孔は、要素をいずれかの面から互いに流体接続する。これは、流体が、これらの貫通孔において他と同様に一方向に循環できることを意味する。
【００６８】
適切な理解のために、３つの異なるタイプの貫通孔（図７〜図１０Ａを参照）間の相違を以下に説明する：
・凹部を備えた貫通孔：これらは、Ｈ１〜Ｈ１４の参照符号が付された貫通孔であり（図８、図９、及び図９Ａを参照）、これらを通る流れは弁によって起こされる
・中心貫通孔：これらは、Ｈ０ｃ〜Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ〜Ｈ１０ｃの参照符号が付された貫通孔であり、及び
・Ｈ７ａ、Ｈ７ｂ、Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５ａ〜Ｈ１５ｄ、Ｈ１６ａ〜Ｈ１６ｄの参照符号が付された、残りの貫通孔に対応する単純貫通孔。
【００６９】
図７及び図８におけるＨ１〜Ｈ１４の参照符号が付された、凹部を備えた貫通孔はそれぞれ、基板１００の第１の面１０１を向いたそれらの端部に、基板１００の第１の面１０１の表面に形成された円柱状の凹部を有し、この凹部はそれぞれ、図７及び図８にＲ１〜Ｒ１４の参照符号で示されている。これは、例えば、基板１００の部分断面図である図９Ａ及び図１０Ａに例示され、貫通孔Ｈ４（図９Ａ）及びＨ８（図１０Ａ）はそれぞれ、凹部Ｒ４及びＲ８を備えて示されている。
【００７０】
凹部Ｒ１〜Ｒ１４は：
・１ｍｍ〜１０ｍｍ、優先的に２ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは約４ｍｍの直径、及び
・０．０２ｍｍ〜０．４ｍｍ、優先的に０．０５ｍｍ〜０．１５ｍ、好ましくは約０．１ｍｍの深さを有する。
【００７１】
Ｈ０ｃ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｃ、Ｈ３ｃ、Ｈ４ｃ、Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、及びＨ１０ｃの参照符号が付された中心貫通孔（例えば、図８を参照）は、互いに近接して円形に配置されている。このような構成の利益は、以降で分かるであろう。
【００７２】
加えて、カートリッジプレート１０は、図８〜図１０ＡにおいてＧ１〜Ｇ１６の参照符号が付された第１の複数の１６の溝を備える。これらの第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６は、基板１００の第１の面１０１と面一となるようにこの第１の面１０１の近傍に形成される。これは、例えば、溝Ｇ４（図９Ａ）及びＧ８、Ｇ１６が示されている図９Ａ及び図１０Ａで確認することができる。
【００７３】
有利なことに、これらの溝Ｇ１〜Ｇ１６は、基板１００の第１の面１０１に平行であり、一般に０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ、優先的に０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ、好ましくは約０．３ｍｍの深さを有する。
【００７４】
これらの溝Ｇ１〜Ｇ１６の幅は、ここでは約０．５ｍｍに等しい。
【００７５】
図１に示されているマイクロ流体カートリッジ１の特定の実施形態では、これらの第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６は：
・中心貫通孔Ｈ０ｃ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｃ、Ｈ３ｃ、Ｈ４ｃ、Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ１０ｃと凹部Ｒ１〜Ｒ１０との間に延在するか：これは、溝Ｇ１〜Ｇ１０の場合である（例えば、中心孔Ｈ４ｃと凹部Ｒ４を備えた貫通孔Ｇ４との間の溝Ｇ４については図９Ａを参照）；
・又は中心貫通孔Ｈ０ｃと単純貫通孔Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａとの間に延在するか；これは溝Ｇ１１及びＧ１２の場合である；
・又は２つの単純貫通孔間に延在する：これは、貫通孔Ｈ１５ａとＨ１５ｃとの間に延在する溝Ｇ１５、及び貫通孔Ｈ１６ａとＨ１６ｃとの間に延在する溝１６の場合である。これらの特定の溝Ｇ１５、Ｇ１６では、それぞれが、途中に単純貫通孔Ｈ１５ｂ、Ｈ１６ｂを備えていることも分かる。
【００７６】
溝Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ１１、及びＧ１２は、これらの溝Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、Ｇ１１、及びＧ１２のそれぞれを中心孔Ｈ０ｃに接続する共通部分を共有し、このようにして分岐構造が形成される。
【００７７】
図７及び図１１に示されているように、カートリッジプレート１０は、最後に、第２の複数の８つの溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂを備える。これらの第２の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂは、基板１００の第２の面１０２と面一となるようにこの第２の面１０２の近傍に形成される。これは、例えば、溝Ｇ１６ａが示されている図１０Ａで確認することができる。
【００７８】
第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６に関しては、これらの第２の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂが、有利なことに、基板１００の第２の面１０２に平行である。これらの溝は、第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６と同じ寸法特性を有する。
【００７９】
一般に、図８（基板１００の底面図）及び図１１（基板の平面図）を見ると分かるように、基板１００の第２の面１０２に形成された第２の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂは：
・凹部を備える貫通孔Ｈ６、Ｈ８、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４と対応する単純貫通孔Ｈ１５ａ、Ｈ１６ａ、Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５ｂ、Ｈ１６ｂとの間に延在するか；これは、例えば、第２の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、及びＧ１６ａの場合である（例えば、図１０Ａを参照）；
・又は２つの単純貫通孔Ｈ１５ｃ、Ｈ１５ｄ、Ｈ１６ｃ、Ｈ１６ｄ間に延在する：これは、例えば、溝Ｇ１５ｂ（単純貫通孔Ｈ１５ｃとＨ１５ｄとの間）及び溝Ｇ１６ｂ（単純貫通孔Ｈ１６ｃとＨ１６ｄとの間）の場合である。
【００８０】
上述の基板１００に形成された貫通孔、凹部、及び溝は、一方でマイクロチャネルの流体ネットワークを形成し、他方でこれらのマイクロチャネルの流体制御弁を形成するようになっている。
【００８１】
このために、このように基板の第１の面１０１又は第２の面１０２で開口した貫通孔、凹部、及び溝を閉じる必要があることを理解されたい。
【００８２】
従って、カートリッジプレート１０は、第１に、マイクロ流体カートリッジ１が組み立てられると（図１を参照）カートリッジプレート１０の基板１００の第１の面１０１に位置する第１のフィルム１１（図２を参照）を備える。
【００８３】
さらに、この第１のフィルム１１の形態及び寸法は：
・基板１００の外部プロフィール１０３に従い、且つ
・基板１００の大きい半分に亘って延在して、第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６、凹部Ｒ１〜Ｒ１４、及び中心貫通孔Ｈ０ｃ〜Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ１０ｃ、並びに単純貫通孔Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５ａ〜Ｈ１５ｃ、及びＨ１６ａ〜Ｈ１６ｃの全てを覆うように調整される（図８を参照）。
【００８４】
第１のフィルム１１は、優先的に、カートリッジプレート１０の剛性基板１００と同様の材料で形成される。一般に、第１のフィルム１１は、ここではポリプロピレン（ＰＰ）から形成される。
【００８５】
好ましくは、第１のフィルム１１は、熱溶接、例えば、レーザー溶接、結合、接着、又は化学結合法によって基板の第１の面１０１の表面に結合又は溶接された約０．１ｍｍの厚さの熱可塑性フィルムである。この第１のフィルム１１は、第１の面１０１を閉じて、マイクロ流体回路の厚さを提供する。
【００８６】
このように基板１００の第１の面１０１に配置されて固定され、第１のフィルム１１は、第１の溝Ｇ１〜Ｇ１６、凹部Ｒ１〜Ｒ１４、並びに中心貫通孔Ｈ０ｃ、Ｈ１ｃ〜Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ１０ｃ、並びに単純貫通孔Ｈ１１ａ、Ｈ１２ａ、Ｈ１５ａ〜Ｈ１５ｃ、及びＨ１６ａ〜Ｈ１６ｃを閉じてしっかりと密封する。
【００８７】
言い換えれば、第１のフィルム１１は、第１の溝、貫通孔、及び凹部と協働して複数のマイクロ流体チャネル又はマイクロチャネル及び弁を形成する。
【００８８】
従って、図１２に示されているように、マイクロチャネルＣ１〜Ｃ１２、Ｃ１５、Ｃ１６は、基板１００の第１の面１０１と面一の第１の溝Ｇ１〜Ｇ１２、Ｇ１５、Ｇ１６をこの第１の面１０１に配置された第１のフィルム１１によって閉じることによって形成される。
【００８９】
同様の方式で、弁Ｖ１〜Ｖ１４は、弁座の反対側に配置された変形可能な第１のフィルム１１によって形成され、この弁座は、基板１００の第１の面１０１の表面に形成された凹部Ｒ１〜Ｒ１４によって形成される。
【００９０】
好ましい一方式では、凹部Ｒ１〜Ｒ１４の反対側に配置された変形可能な第１のフィルム１１の表面は、静止状態では、ほぼ平面で、基板の第１の面１０１に対して平行であり、外部アクチュエータによって変形可能である（以下を参照）。この外部アクチュエータの作用を受けた、凹部Ｒ１〜Ｒ１４の高さでの第１のフィルム１１の変形により、弁Ｖ１〜Ｖ１４の開閉が可能である。
【００９１】
より正確には、各弁座、即ち、各凹部Ｒ１〜Ｒ１４の反対側の第１のフィルム１１の変形により、各凹部Ｒ１〜Ｒ１４の直径よりも遥かに直径が小さい対応する貫通孔Ｈ１〜Ｈ１４の閉塞が可能となる。これにより、特定の剛性を有する第１のフィルム１１を用いるとカートリッジプレート１０を最大限に閉塞させることができる。
【００９２】
カートリッジプレート１０はまた、マイクロ流体カートリッジ１が組み立てられると（図１を参照）カートリッジプレート１０の基板１００の第２の面１０２に位置する第２のフィルム１２（図２を参照）又はプレートも備える。
【００９３】
第２のフィルム１２は、ここでは、カートリッジプレート１０の剛性基板１００と同様の材料から形成され、その厚さは約０．１ｍｍである。
【００９４】
別法では、プレートを使用することができる。このプレートは、０．０５ｍｍ〜２ｍｍの寸法を有し得る。
【００９５】
第２のフィルム１２は、結合によって基板１００の第２の面１０２に結合される。
【００９６】
変形形態として、第２のフィルムは、熱溶接、接着、又は化学結合法によって第２の面に固定することができる。
【００９７】
この第２のフィルム１２は、第２の面１０２を閉じて、マイクロ流体回路の気密を可能にする。
【００９８】
より正確には、第２の複数の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂは、第２のフィルム１２によって閉じられて密封される。
【００９９】
従って、第１のフィルム１１については、図１２に示されているように、マイクロチャネルＣ１１ａ、Ｃ１２ａ、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５ａ、Ｃ１５ｂ、Ｃ１６ａ、Ｃ１６ｂは、基板１００の第２の面１０２と面一の第２の溝Ｇ１１ａ、Ｇ１２ａ、Ｇ１３ａ、Ｇ１４ａ、Ｇ１５ａ、Ｇ１５ｂ、Ｇ１６ａ、Ｇ１６ｂを第２の面１０２に配置されたこの第２のフィルム１２によって閉じることによって形成される。
【０１００】
第２のフィルム１２は、マイクロ流体カートリッジ１の組み立て中にカートリッジ本体２０を通る第２のフィルム１２の通過を可能にするために矩形開口１２Ａ（図２を参照）を有する。
【０１０１】
カートリッジプレート１０の基板１００にこのように取り付けられた第１のフィルム１１及び第２のフィルム１２は、マイクロチャネルＣ１〜Ｃ１５、Ｃ１１ａ〜Ｃ１６ａ、Ｃ１５ｂ、Ｃ１６ｂの流体ネットワークを形成する（図１２を参照）。
【０１０２】
カートリッジプレート１０に形成されたマイクロチャネル及び弁をどのように使用して、サンプルの分析のために必要な流体を輸送及び移送するかを以降に示す。
【０１０３】
図８及び図１１に示されているように、カートリッジプレート１０は、基板１００に互いに離間して形成された少なくとも２つの凹型空洞部Ｒ１ａ、Ｒ２ａも備える。これらの２つの凹型空洞部Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、第１の面１０１に形成され、この第１の面１０１から基板１００の内側に向かって延びている（図８Ａを参照）。
【０１０４】
２つの凹型空洞部Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、核酸増幅用の２つの反応チャンバを形成するように基板１００の第１の面１０１に配置された第１のフィルム１１によってしっかりと密封され、これらの反応チャンバは、以降増幅チャンバと呼ばれ、参照符号ＡＭＰ１及びＡＭＰ２が付されている（図１２を参照）。
【０１０５】
これらの２つの増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２に対して入出する流体の循環がそれぞれ、弁Ｖ１１、Ｖ１３及び弁Ｖ１２、Ｖ１４によって制御される。
【０１０６】
増幅チャンバ間の流体の循環を制御する弁（典型的には、Ｖ１３及びＶ１４）は、カム駆動アクチュエータとは独立の線形アクチュエータによって作動される。優先的に、増幅チャンバに向かう流体の循環を制御する弁（典型的には、Ｖ１１及びＶ１２）は、カム駆動アクチュエータとは独立の線形アクチュエータによって作動される。
【０１０７】
図８及び図１１に示されている同じ方式で、カートリッジプレート１０は、基板１００に形成された２つの他の凹型空洞部Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂを備える。
【０１０８】
これらの２つの凹型空洞部Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂは、実質的に平行六面体の形状であり、第１の面１０１に形成され、この第１の面１０１から基板１００の内側に向かって延びている。図８Ｂに示されているように、２つの凹型空洞部Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂはそれぞれ、段階状の斜めの側面１０５、１０６を備える。
【０１０９】
これらの２つの凹型空洞部Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂは、核酸分析用の２つの反応チャンバを形成するように基板１００の第１の面１０１に結合されたバイオチップ１１０（図２を参照）によってしっかりと密封され、これらの反応チャンバは、以降ハイブリダイゼーションチャンバと呼ばれ、参照符号ＨＹＢ１及びＨＹＢ２が付されている（図１２を参照）。
【０１１０】
これらの２つの分析チャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に対して入出する流体の循環はそれぞれ、貫通孔Ｈ７ａ、Ｈ１５ｄ（ハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１用）及び貫通孔Ｈ７ｂ、Ｈ１６ｄ（ハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ２用）を介して行われる。
【０１１１】
一実施形態では、カートリッジは、各増幅チャンバの上流の中心ＨＵＢと各増幅チャンバとの間に配置された計量チャンバを備えることができる。例えば、前記計量チャンバは、弁Ｖ１１及びＶ１２（図１２を参照）又はＶＶ８及びＶＶ１４（図１６を参照）を介して前記増幅チャンバに接続される。典型的には、前記計量チャンバはまた、例えば、マイクロチャネルＣ１１及びＣ１２を介して中心ＨＵＢに接続される。あるいは、又はこれに加えて、前記計量チャンバはまた、マイクロチャネルを介してハブ接続マイクロチャネルの弁に直接接続することもできる。前記計量チャンバは、増幅チャンバに注入されるべき適切な流体レベルを測定するのに有用である。
【０１１２】
ハイブリダイゼーションチャンバは、サンプル中の特定の標的分子の存在を検出するための親和性バイオセンサを備える。親和性バイオセンサは、連結反応により標的分子と相互作用する。本発明によるカートリッジは、生物学的サンプル中のいくつかの分子ハイブリダイゼーションマーカーの存在を並行で検出することを可能にすることを目的とする。多重検出を行う上での、表面における複数の候補のうちの増幅産物又はアンプリコンの収集は、当業者に公知の技術である。検出の好ましい方式はバイオチップである。バイオチップシステムは、現在、複合サンプル中の特定の物質の検出及び測定のために広く使用されている。このようなバイオチップでは、サンプル中の標的ＤＮＡの同定及び定量は、標的配列と前記配列用に特別に用意されたプローブとの結合レベルを測定することによって行われる。ＤＮＡバイオチップ技術では、それぞれ既定の配列を有する一連のプローブ核酸が、各プローブが所定の位置を占有するように支持固体又は基板に固定される。
【０１１３】
本出願で例示される実施形態によると、バイオチップ１１０は、例えば、ガラス、シリコン、又はプラスチックプレートである概ね平面の固体基板１１１を本質的に備え、この固体基板１１１の表面に、配列が標的核酸に特異的なプローブ分子が固定されている。例として、本発明のカートリッジに良く適したバイオチップのサイズは、約２４ｍｍ×２４ｍｍ×０．１ｍｍである。
【０１１４】
マイクロ流体カートリッジ１のカートリッジ本体２０を、図１、図２、及び図６を参照して以下に説明する。
【０１１５】
好ましくは、カートリッジ本体２０は、カートリッジプレート１０とは別個に形成される。この場合、カートリッジ本体２０は、熱可塑性ポリマー材料、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）の射出成形によって有利に立体的に形成される。
【０１１６】
一変更形態では、カートリッジ本体は、特にポリカーボネート、ポリアクリルアミド、ポリエチレン、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリジメチル−シロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む群から選択される環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）又は環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）から形成することができる。
【０１１７】
一部の実施形態では、カートリッジ本体は、例えば、ステレオリソグラフィ又は焼結によって立体的に形成される。
【０１１８】
別の有利な変更形態によると、カートリッジ本体とカートリッジプレートは、一緒に形成して単一体とすることができる。この場合、前記単一体は、例えば、カートリッジプレート１０及びカートリッジ本体２０に使用される材料と同じ種類の材料を用いる射出成形によって形成される。
【０１１９】
マイクロ流体カートリッジ１が組み立てられると（図１を参照）、このカートリッジ本体２０は、その第１の縁２２の高さで、基板１００の第２の面１０２にあるカートリッジプレート１０に接触する。
【０１２０】
図６に示されているように、カートリッジ本体２０は、基板１００に対して垂直に、この基板１００の第２の面１０２からカートリッジ本体２０の第２の縁２３に延びた側壁２１を備える。
【０１２１】
カートリッジ本体２０はまた、複数の内壁Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８、Ｗ９、Ｗ１０も備え、これらの内壁はそれぞれ、複数の機能容積部ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ、ＤＥＴ、Ｔ９、Ｔ１０を画定している（図６を参照）。
【０１２２】
カートリッジ本体２０のこれらの異なる機能容積部ＣＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、ＡＭＰ、ＤＥＴ、Ｔ９、Ｔ１０は、サンプルＳの分析のためにマイクロ流体カートリッジ１の使用中に、処置される又はされないサンプルＳ、異なる試薬製品、精製カラム、並びにサンプルＳの調製、増幅、及び分析用の流体又は固体を受容する容器である。
【０１２３】
これらの異なる機能容積部の機能を以降に説明する。
【０１２４】
加えて、図２に示されているように、側壁２１及び６つの内壁Ｗ０、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８、Ｗ９が機能容積部ＷＳＴも画定することも分かり、機能容積部は、以降で明らかになるように、サンプルＳ及び異なる試薬製品から生じる廃棄物用の容積部である。
【０１２５】
マイクロ流体カートリッジ１が組み立てられると（図１を参照）、カートリッジ本体２０が、第２の面１０２の高さでカートリッジプレート１０に固定され、各機能容積部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０、ＣＴ、ＷＳＴ、ＡＭＰ、ＤＥＴが：
・機能容積部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０がそれぞれ、貫通孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ９、Ｈ１０を備え；
・機能容積部ＣＴが、中心貫通孔Ｈ０ｃ、Ｈ１ｃ、Ｈ２ｃ、Ｈ３ｃ、Ｈ４ｃ、Ｈ５ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ９ｃ、Ｈ１０ｃの全てを取り囲んで備え；
・機能容積部ＡＭＰ及びＤＥＴがそれぞれ、２つの増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２及び２つの検出チャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２を取り囲み；
・機能容積部ＷＳＴが、貫通孔Ｈ７、Ｈ７ａ、及びＨ７ｂと連通するように、基板１００の第１の面１０２によってカートリッジ本体２０の第１の縁２２の高さで閉じられる。
【０１２６】
従って、機能容積部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０がそれぞれ独立に、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ９、Ｖ１０によって制御されるマイクロチャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ９、Ｃ１０を介して機能容積部ＣＴと流体連通し、流体が、これらの異なる機能容積部間を他と同様に一方向に循環することができることを理解されたい（図１２を参照）。
【０１２７】
このために、中心管とも呼ばれる機能容積部ＣＴは、ハブ本体を形成し、シリンジ６０（図１及び図２を参照）が、このハブ本体に入る、又はこのハブ本体から出ることができる。
【０１２８】
より正確には、図４に示されているように、シリンジ６０は、プランジャ６２、及びこのプランジャ６２が固定されるプランジャシール６１を備える。例えば、プランジャ６２は、変形可能な取り付け手段を備えるプランジャシール６１内にプランジャ６２を押し込むことによってプランジャシール６１に取り付けることができる。
【０１２９】
プランジャ６２はまた、プランジャシール６１の反対側に平坦部６３も備え、この平坦部６３により、このプランジャ６２を押す又は引いてシリンジ６０をハブ本体ＣＴ内でスライドさせることが可能となる。
【０１３０】
シリンジ６０のプランジャシール６１は、２つのＯリング６１Ａ、６１Ｂを備え、且つ中心管ＣＴ内に係合するとこのシリンジ６０がこの中心管ＣＴ内を密着してスライドできるように調整される外径を有する。
【０１３１】
このようにして、シリンジ６０は、マイクロチャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ９、Ｃ１０を介して中心管ＣＴに接続された異なる機能容積部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０に流体をポンピング又は注入することができる。
【０１３２】
好ましい一実施形態では、プランジャシール６１のみが、マイクロ流体カートリッジ１のカートリッジ本体２０の一部である。この好ましい実施形態では、シリンジ６０のプランジャ６２は、ドッキングステーション１０００の一部である。従って、マイクロ流体カートリッジ１の可動部品の数が、その製造コストと同様に削減される。
【０１３３】
そして、ハブ本体ＣＴ及びシリンジ６０は、流体の中心分配ハブの一部であると見なされ、これらは、以降中心ハブと呼ばれ、参照符号ＣＨで示される。
【０１３４】
図１２からも分かるように、この中心ハブＣＨは：
・マイクロチャネルＣ７を介して、弁Ｖ７により排気物容器ＷＳＴに対して；
・マイクロチャネルＣ１１、Ｃ１１ａ、Ｃ１２、Ｃ１２ａを介して、弁Ｖ１１、Ｖ１２により増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２に対して；
・マイクロチャネルＣ６、Ｃ８、Ｃ１５ａ、Ｃ１６ａ、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１５ｂ、Ｃ１６ｂを介して、弁Ｖ６、Ｖ８により検出チャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に対して、流体を送出又は注入することもできる。
【０１３５】
マイクロ流体カートリッジの一実施形態では、廃棄物容器又は検出チャンバに結合された弁は、ハブ接続マイクロチャネルに位置しておらず、従って、カム駆動アクチュエータとは独立の線形アクチュエータによって作動される。
【０１３６】
図２及び図６に示されているように、マイクロ流体カートリッジ１のカートリッジカバー３０は、異なる機能容積部Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０、ＷＳＴ、ＡＭＰ、ＤＥＴを閉じるようにカートリッジ本体２０内に挿入されて、その第２の縁２３に支持される。
【０１３７】
カートリッジプレート１０及びカートリッジ本体２０のように、カートリッジカバー３０は、熱可塑性ポリマー材料、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）の射出成形によって有利に形成される。
【０１３８】
一変形形態として、カートリッジカバーは、熱可塑性ポリマー材料、例えば、特にポリカーボネート、ポリアクリルアミド、ポリエチレン、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリジメチル−シロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む群から選択される環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）又は環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）などの射出成形によって形成することができる。
【０１３９】
カートリッジカバー３０は、各機能容積部Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０の高さに通気孔３２を備え、これにより、中心ハブＣＨのこれらの容積部での流体の吸入及び注入が可能となる。
【０１４０】
組み立てられた構成（図１）では、サンプルＳの分析のためのマイクロ流体カートリッジ１の使用の前は、カートリッジカバー３０は、マイクロ流体カートリッジ１の輸送又は保存中に機能容積部Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ９、Ｔ１０の内容物を保護するために、通気孔３２の全てをしっかりと覆う保護フィルム３１を有する。この保護フィルム３１は、例えば、プラスチック又は金属（例えば、アルミニウム）の薄いシートから形成することができる。
【０１４１】
一実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、カートリッジ本体とカートリッジカバーとの間に半透膜をさらに備え得る。この半透膜は、一側に疎水性層を備え、そして他側に、カートリッジ本体の第２の縁にこの膜を密封するための接着層を備える。
【０１４２】
半透膜は、ＧＯＲＥＴＥＸ（商標）生地として機能し、且つ空気は通過させるが機能容積部からの液体の漏れを防止するように構成されている。従って、この半透膜により、マイクロ流体カートリッジの様々な機能容積部の通気が可能となる。
【０１４３】
図１及び図２に示されているように、マイクロ流体カートリッジ１はまた、ここでは２つの管４０、５０も備え、これら管４０、５０はそれぞれ、カートリッジ本体２０の管Ｔ１及び管Ｔ３に押し込まれることによって、その使用中にマイクロ流体カートリッジ１に組み付けられる。
【０１４４】
サンプルＳを含む第１の管４０は、円筒形の本体４２、この管の一側にある本体４２を閉じるキャップ４１、この管の反対側に位置する終端開口４３を備える（図３を参照）サンプル管である。キャップ４１は、空気は通過させるが液体を保持する半透膜を備え得る。
【０１４５】
本出願で例示される実施形態によると、終端開口４３は、ここでは、使い捨てインクカートリッジの技術と同様の技術に従ってプラスチックビーズ４４によって閉じられる。
【０１４６】
特に、サンプル管４０を受容するようになっている容器Ｔ１は、プラスチックビーズ４４を押して、サンプル管４０の内容物の流出を防止するブロック位置からこのプラスチックビーズ４４を移動させるように設計された吸入ヘッドを備える。
【０１４７】
一変形形態では、サンプルは、吸入ヘッドを備えていない管を使用することによって、又は微量ピペット若しくはシリンジを用いてサンプルを専用容器内に移すことによって容器に直接注入することができる。
【０１４８】
加えて、サンプル管４０は、サンプルＳ又はこのサンプルＳの副産物からの多量の大きい粒子がマイクロ流体ネットワークに進入するのを制限するように管４０の本体４２内に配置された充填部材４５も備える。
【０１４９】
第２の管５０は、増幅反応用の混合物を含む管であり、増幅ミックス管と呼ばれ、第１の管４０と同様の形状を有し、且つ本体５１、カバー５２、及び同様に閉止ビーズ（不図示）を有する末端部５３を備える。
【０１５０】
上記のマイクロ流体カートリッジ１は、部分断面図が図１３に示されているドッキングステーション１０００に挿入されるようになっている。
【０１５１】
図１３に示されている実施形態では、ドッキングステーション１０００は、回転運動カム駆動アクチュエータ１１００を備える。
【０１５２】
より正確には、カム駆動アクチュエータ１１００は、ここでは回転軸Ａ１を中心とする環状円柱部１１２１であるカム１１２０（図１５を参照）を備え、このカム１１２０は、実質的に平面で互いに平行な第１の面１１２１Ａ及び第２の面１１２１Ｂ、並びに中心開口１１２３を有する。
【０１５３】
有利なことに、カム１１２０は、その第１の面１１２１Ａに、円柱部１１２１の半径方向に沿って延在する直線カム凹部１１２４を備える。環状部１１２１の周囲に沿っていると見なされるこのカム凹部１１２４の形状は、ここでは湾曲し、カム凹部１１２４の底部に曲率半径Ｒｃを有する。
【０１５４】
カム駆動アクチュエータ１１００は、平面ガイドプレート１１１０（図１３及び図１４を参照）も備え、ここでは、円形に配置されてこのガイドプレート１１１０を垂直に貫通する１０の円柱孔１１１１が穿孔されている。これらのガイド孔１１１１は、カム駆動アクチュエータ１１００の１０の作動ボール１１０２（１つの作動ボール１１０２のみが示されている図１３を参照）をガイドするようになっており、このような作動ボールは、前記ガイド孔１１１１の壁を過度に擦らずにこのガイド孔１１１１内をスライドできるように調整されたボール直径を有する。
【０１５５】
図１３に示されているように、回転運動カム駆動アクチュエータ１１００のガイドプレート１１１０は、作動ボール１１０２がカム１１２０の第１の面１１２１Ａに支持されるようにこのカム１１２０の上に位置している。
【０１５６】
加えて、円柱孔１１１１の半径、従って作動ボールの直径は：
・作動ボール１１０２がカム１１２０の第１の面１１２１Ａの平面部分に支持される場合（図１３の場合）は、作動ボール１１０２が、その対応する円柱孔１１１１によって所定の位置に維持されてガイドプレート１１１０から上方に延出し；
・作動ボール１１０２がカム１１２０の環状部１１２１のカム凹部１１２４に支持される場合は、作動ボール１１０２が、その対応する円柱孔１１１１によってガイドされてガイドプレート１１１０から下方に延出するように、ガイドプレート１１１０の厚さに対して調整される。
【０１５７】
従って、カム１１２０が回転軸Ａ１を中心に回転運動すると、作動ボール１１０２が、前記回転軸Ａ１に平行に移動し、この作動ボール１１０２は、対応する円柱孔１１１１により、カム１１２０から離れる方向に移動してこの作動ボール１１０２が円柱孔１１１１から突き出た係合位置と、この作動ボール１１０２がカム１１２０に近づく方向に移動した係合解除位置との間でガイドされる。
【０１５８】
図１５に示されている好ましい実施形態では、カム１１２０が１つのカム凹部１１２４のみを備える場合、最大でも１つの作動ボール１１０２しか係合解除位置にくることができず、他の作動ボール１１０２は係合位置にある。
【０１５９】
図１３に示されているように、カムアクチュエータ１１００は、作動ボール１１０２及び第１のガイドプレート１１１０に類似した別のガイドプレート１１３０の上にそれぞれ位置する一連の１０のプランジャ１１０１を備え、このガイドプレート１１３０は、プランジャ１１０１の移動をガイドするように同様に穿孔されている。
【０１６０】
カム駆動アクチュエータ１１００では、円柱孔１１１１、作動ボール１１０２、及びプランジャ１１０１が円形に配置されている。
【０１６１】
本発明によるマイクロ流体カートリッジ１では、１０の弁Ｖ１〜Ｖ１０が、外部のカム駆動アクチュエータ１１００によって機械的に一緒に作動されるように配置されている。
【０１６２】
より正確には、中心ハブＣＨに接続されたマイクロチャネルＣ１〜Ｃ１０の弁Ｖ１〜Ｖ１０は、プランジャ１１０１が弁Ｖ１〜Ｖ１０のそれぞれの反対側にくるように円形に配置されている。
【０１６３】
このように配置されると：
・作動ボール１１０２が係合位置にあると（図１３の場合）、作動ボール１１０２が、対応するプランジャ１１０１も係合位置に配置し、プランジャ１１０１が、弁Ｖ１の弁座Ｒ１の反対側のカートリッジプレート１０の第１のフィルム１１に圧力を加え、これにより第１のフィルム１１が変形して貫通孔Ｈ１が密封されて弁Ｖ１が閉じ、且つ
・逆に、作動ボール１１０２が係合解除位置にあると、プランジャ１１０１も係合解除位置に移動し、プランジャ１１０１がカートリッジプレート１０の第１のフィルム１１に一切圧力を加えず、これにより第１のフィルム１１が、弁Ｖ１の弁座Ｒ１の反対側に支持されて弁Ｖ１が開くことを理解されたい。
【０１６４】
従って、上記から分かるように、カム駆動アクチュエータ１１００は、マイクロ流体カートリッジ１がドッキングステーション１０００に挿入されて、このマイクロ流体ステーション１がカム駆動アクチュエータ１１００によって作動されると、最大でも弁Ｖ１〜Ｖ１０の１つしか同時に開けることができないことを理解されたい。
【０１６５】
図示されていないが、図１３に示されている実施形態におけるドッキングステーション１０００は、中心ハブＣＨのシリンジ６０をハブ本体ＣＴに対して入出させるためのスライド手段も備える。
【０１６６】
これらのスライド手段は、例えば、シリンジ６０のプランジャ６２、及びこのプランジャ６２を上下させるための平坦部６３の下にある、シリンジ６０のプランジャ６２を捕捉するフォーク形レバーを備え得る。
【０１６７】
加えて、既に分かっているように、ドッキングステーション１０００は：
・２つのハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に接触しているバイオチップ１１０を励起するための光励起手段、及び
・マイクロ流体カートリッジ１によって分析されるサンプルＳ中で探される少なくとも１つの核酸を表す、ハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２から放射される光シグナルを検出するための光検出手段も備える。
【０１６８】
検出バイオチップ１１０が使用されるこの実施形態では、標的分子とプローブとの間の相互作用の検出及び定量が、光検出用のデバイスで行われる：第１の波長の光放射は、標的分子に連結された発色団を励起する。次いで、この励起光に応答して第２の波長で発色団によって放射される光が、集光デバイスによって収集される。
【０１６９】
また、本マイクロ流体カートリッジ１、そしてバイオチップ１１０の測定値が、光励起型接触イメージングに応答して発色団によって放射される光を収集するシステムに適していることが特に有利である。
【０１７０】
マイクロ流体カートリッジ１は、光接触イメージングを測定するための装置内に配置されるようになっていると考えることができる。このような接触イメージングデバイスは、特に国際公開第２００４０４２３７６号パンフレット、同第２００４０６８１２４号パンフレット、同第２００７０４５７５５号パンフレット、同第２０１０００７２３３号パンフレット、同第２０１２０８９９８７号パンフレットに記載されている。
【０１７１】
有利なことに、基板１００は透明である。
【０１７２】
バイオチップ１１０の蛍光による標的核酸の検出の場合は、バイオチップ１１０の基板は、その表面に固定された、第１の励起波長の光を吸収して第２の波長伝送の光を放射する蛍光物質を含み得、且つ励起光の量に基づいて光放射の量の効率を高めるための手段を含むことが有利であり得る。
【０１７３】
ここで、マイクロ流体カートリッジ１の機能容積部Ｔ１内に挿入されるサンプル管４０（図２を参照）内に含まれるサンプルＳを分析するために操作者によって実施される方法を説明する。
【０１７４】
診断装置によって行われる作業手順は、次のステップを含み得る：
・溶解されたサンプルからのＤＮＡの抽出及び精製
・限定されるものではないが、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、逆転写酵素ＰＣＲ、及び等温増幅を含む任意の増幅法を用いたＤＮＡの増幅；
・最大でＳＮＰ識別レベルまでマーカーを区別するための特異性の高いプローブ（例えば、ＨａｉｒＬｏｏｐ（商標）プローブ）又は標準的な線形プローブを用いたマイクロアレイでのハイブリダイゼーション
・例えば、国際公開第２００４０４２３７６号パンフレット、同第２００４０６８１２４号パンフレット、同第２００７０４５７５５号パンフレット、同第２０１０００７２３３号パンフレット、同第２０１２０８９９８７号パンフレットに記載されている、ドッキングステーションに組み入れられた接触イメージングデバイスを優先的に可能にする蛍光組み込みリーダーを用いて蛍光標識することによるハイブリダイゼーションの検出。
【０１７５】
一実施形態では、前溶解ステップが、サンプルのカートリッジへの注入の前に行われる。
【０１７６】
溶解緩衝液及び／又は試薬を、カートリッジへの注入の前にサンプルに添加することができ、且つ／又は凍結乾燥ペレットとしてカートリッジの１つの機能容積部で保存することができる。
【０１７７】
サンプルは、溶液又は懸濁液であり得、特に、サンプルは、体液、例えば、便、全血、血漿、血清、尿、痰、唾液、精液、粘液、及び脳脊髄液であり得る。サンプルはまた、液体に溶解又は懸濁される固体であっても良い。
【０１７８】
本発明によって意図される核酸とは、任意の構造（一本鎖又は二本鎖ＤＮＡ）のあらゆる合成又は天然の核酸のことである。
【０１７９】
本発明の一部の実施形態では、標的核酸は、典型的には、分析するためにウイルス核酸がサンプルで探される場合、サンプル中でＲＮＡの形態であり得ることに留意されたい。このような実施形態では、核酸は、ＲＴ  ＰＣＲにかけることができる。
【０１８０】
この分析方法の主なステップは、複数の機能領域を有するマイクロ流体カートリッジ１の機能容積部で行われ、これらの機能領域は、少なくとも：
・分析するためにサンプルＳから特定の核酸を抽出するように設計された異なる機能容積部を有するサンプル調製領域；
・サンプルＳ中に含まれる核酸の増幅を行うように構成された機能容積部を有する核酸増幅領域（様々な実施形態によると、この核酸増幅領域は１つ以上の増幅チャンバを有する）；
・典型的には機能容積部Ｔ９及びＴ１０を有する核酸分析領域（様々な実施形態によると、この核酸分析領域は１つ以上の検出チャンバを有する）；及び
・廃棄物用に設計された機能容積部ＷＳＴを有する廃棄物領域を含む。
【０１８１】
上記の好ましい実施形態では、異なる機能領域は次の通りである：
・サンプル調製領域は、サンプル管４０、増幅ミックス管５０、それぞれ精製カラム、第１のＤＮＡ洗浄緩衝液、及び第２のＤＮＡ洗浄緩衝液を有する３つの機能容積部Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５を含み；
・核酸増幅領域は、２つの増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２を含み；
・核酸検出領域は、それぞれハイブリダイゼーション用緩衝液及びハイブリダイゼーション洗浄緩衝液を有する２つの機能容積部Ｔ９及びＴ１０を含む。
【０１８２】
従って、図１及び図２を参照して上で説明されたマイクロ流体カートリッジ１の実施形態によると、サンプル調製領域及び廃棄物領域は、１つ以上のハブ接続マイクロチャネル及び１つ以上のカム駆動作動弁によって流体分配の中心ハブＣＨに直接流体接続される。核酸検出領域は、任意選択で、１つ以上のハブ接続マイクロチャネル（Ｃ１５及びＣ１６）によって中心ハブＣＨに直接流体接続することができる。
【０１８３】
さらに、図１及び図２を参照して説明されたマイクロ流体カートリッジ１の実施形態では、増幅領域は、中心ハブＣＨに直接は接続されておらず、この領域、特に各増幅チャンバとの流体接続は、線形アクチュエータによって作動される少なくとも１つの弁によって制御される。
【０１８４】
上で説明されたように、シリンジ６０によって中心管ＣＴに係合した中心ハブＣＨは、この中心ハブＣＨを通過させることによって流体を複数の機能領域の第１の機能領域から第２の機能領域に移送することができる。
【０１８５】
異なる機能領域がマイクロ流体カートリッジ１に配置される方式では、前記第２の機能領域は、前記第１の機能領域と同一又は異なり得る。
【０１８６】
さらに、分析方法の以下の説明から、サンプルＳを分析するために複数の機能領域がどのように互いに協働するかを理解されよう。
【０１８７】
ステップ（ａ）
第１のステップ（ステップａ）では、操作者が、マイクロ流体カートリッジ１のサンプル調製領域の少なくとも１つの機能容積部、即ち、ここではマイクロ流体カートリッジ１に挿入されるサンプル管４０に生物学的サンプルＳを供給する。
【０１８８】
開始時に、サンプル管４０は、溶解緩衝液を既に含み得る。殆どの細胞の破壊は、カオトロピック塩、洗浄剤、又はアルカリ変性によって行うことができる。サンプルＳの溶解は、典型的には、サンプルＳをサンプル管４０に注入するときにこの管４０に既に存在する溶解緩衝液及びプロテイナーゼＫ緩衝液によって行われる。
【０１８９】
マイクロ流体カートリッジ１がドッキングステーション１０００に挿入されたら、サンプルＳを、数分間インキュベートし、化学的溶解によって細胞膜を完全に破壊する。プロテイナーゼＫ緩衝液は、タンパク質細胞成分の消化を終了させる。
【０１９０】
別の実施形態では、溶解緩衝液及び試薬（例えば、プロテインＫ緩衝液）を、凍結乾燥ペレットとしてカートリッジの機能容積部内で保存することもできる。
【０１９１】
別の実施形態では、サンプルが処理が困難な基質又は微生物を含む場合、サンプル調製管のマイクロ流体カートリッジへの挿入の前に次のステップが必要であろう：
・例えば、特定の細胞破壊緩衝液と共にバッシングビーズ（ｂａｓｈｉｎｇ  ｂｅａｄ）を用いるサンプルの溶解；
・最大７０℃での数分間、例えば、５分間のボルテックス及び加熱；
・サンプル調製管への結合緩衝液の添加、及び場合によっては、増幅阻害物質の吸収を可能にする試薬、例えば、ＩｎｈｉｂｉｔＥＸ  Ｍａｔｒｉｘも添加。
【０１９２】
ステップ（ｂ）
サンプルＳを、典型的には精製カラムＴ２中に存在する試薬に接触させる。
【０１９３】
このために、カム駆動アクチュエータ１１００を、ドッキングステーション１０００によって回転させて、弁Ｖ１及びＶ２を以下の方式で連続的に作動させる位置にする：
・弁Ｖ１を開けて弁Ｖ２を閉じる：溶解サンプルＳをサンプル管４０から中心管ＣＴにポンピングするために、シリンジ６０のプランジャ６２を、ドッキングステーション１０００のフォーク形レバーによって中心管ＣＴから抜き出す；
・弁Ｖ１を閉じて弁Ｖ２を開ける：溶解サンプルＳを中心管ＣＴから精製カラムＴ２に注入するために、シリンジ６０のプランジャ６２を、ドッキングステーション１０００のフォーク形レバーによって中心管ＣＴに差し込む。
【０１９４】
精製カラムＴ２は、ＤＮＡ結合のためのシリカ様膜を含み得る。
【０１９５】
様々な実施形態によると、精製カラムは、例えば、ＤＮＡの結合及び濃縮のためにゲル、ビーズ、又は濾紙を含み得る。例示目的として、アガロースゲル、シリカビーズ、及び濾紙、例えば、セルロースをベースとする精製も、本発明に従って使用することができる。
【０１９６】
結合が完了したら、サンプルＳを、精製カラムから再び吸引し（弁Ｖ２が開）、弁Ｖ７が開いた状態で中心ハブＣＨを介して排気物領域に入れ、ＤＮＡは、精製カラムＴ２によって保持される。
【０１９７】
ステップ（ｃ）
このステップでは、ステップ（ｂ）から得られる産物を、阻害物質を除去してＤＮＡを精製するために洗浄することによって回収する。
【０１９８】
本出願で例示される実施形態では、精製カラムＴ２の結合膜を、機能容積部Ｔ４、Ｔ５に含められた１つ以上、典型的には２つのＤＮＡ洗浄緩衝液によって連続的に洗浄する。
【０１９９】
このために、第１に、弁Ｖ４を、カム駆動アクチュエータ１１００によって開けて（他の全ての弁は閉）、機能容積部Ｔ４に含められた第１のＤＮＡ洗浄緩衝液を中心ハブＣＨによって送出し、次いで弁Ｖ２を開け（従って弁Ｖ４は自動的に閉じられる）、中心ハブＣＨが、第１のＤＮＡ洗浄緩衝液を精製カラムＴ２に注入する。
【０２００】
第２に、機能容積部Ｔ５に含められた第２のＤＮＡ洗浄緩衝液で同じ作業を繰り返す（弁Ｖ２が閉／弁Ｖ５が開、そして弁Ｖ２が開／弁Ｖ５が閉）。
【０２０１】
第３に、結合膜に結合されたＤＮＡを、溶出緩衝液によって溶出する。増幅ミックス管Ｔ３に含められた増幅ミックス液を、溶出緩衝液として使用することができる。このために、ドッキングステーション１０００のカム駆動アクチュエータ１１００の回転によって弁Ｖ２を閉じて弁Ｖ３を開け、これにより中心ハブＣＨが増幅ミックス液を中心管ＣＴに吸引し；次いで、弁Ｖ３を閉じて弁Ｖ２を開け、そしてシリンジ６０を中心管ＣＴに入れ、これにより中心ハブＣＨがＰＣＲ混合液を精製カラム２０に注入する。
【０２０２】
ステップ（ｃ）の最後で、単離されたＤＮＡサンプルが得られる。
【０２０３】
ステップ（ｄ）
溶出後、単離されたＤＮＡサンプル増幅ミックスを、増幅のために２つの増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２に移す。
【０２０４】
このために、単離されたＤＮＡサンプルを、精製カラムＴ２（まだ弁Ｖ２が開いている）から中心管ＣＴにポンピングする。
【０２０５】
次いで、全ての弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０を、カム駆動アクチュエータ１１００の動作によって閉じる。
【０２０６】
２つの標準的な線形アクチュエータによって独立に作動される、マイクロ流体カートリッジ１の弁Ｖ１１、Ｖ１２を開けて、単離されたＤＮＡサンプルが、マイクロチャネルＣ１１、Ｃ１１ａ、Ｃ１２、Ｃ１２ａを介して２つの増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２に移動できるようにする。
【０２０７】
一部の実施形態では、前記増幅チャンバに注入されるべき正確な量を調整するために、単離されたＤＮＡサンプル増幅ミックスを、各増幅チャンバ（ＡＭＰ１及びＡＭＰ２）に移送する前に計量チャンバに移送する。
【０２０８】
ステップ（ｅ）
このステップでは、核酸増幅領域の弁Ｖ１１、Ｖ１２が閉じられた後に、単離されたＤＮＡサンプルを増幅のために試薬に接触させる。
【０２０９】
ステップ（ｆ）
増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２でのＤＮＡの増幅を、最大２０マーカーの非常に良好な感度及び特異性を達成する従来技術の標準的な増幅プロトコル（典型的には、限定されるものではないが、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、逆転写酵素ＰＣＲ、及び等温増幅を含む任意の増幅法）によって行う。
【０２１０】
各増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰにおいて、プライマーの別個のセットは、典型的には、製造プロセス中に固定される。増幅チャンバＡＭＰ１、ＡＭＰ２を、典型的には、ＤＮＡ鋳型の効率的な増幅に最適な濃度でポリメラーゼ、ヌクレオチド、及び反応緩衝液を含むすぐに使用できる溶液で満たしてから、これらのプライマーを再懸濁する。
【０２１１】
このステップの最後に、増幅されたＤＮＡサンプルが得られる。
【０２１２】
ステップ（ｇ）
このステップでは、機能容積部Ｖ１０に含められたハイブリダイゼーション緩衝液を中心ハブＣＨを介して２つのハイブリダイゼーションチャンバ（検出チャンバと呼ぶこともできる）ＨＹＢ１、ＨＹＢ２に移す。
【０２１３】
このために、弁Ｖ１０を、ドッキングステーション１０００の回転運動カム駆動アクチュエータ１１００によって開けて（他の全ての弁Ｖ１〜Ｖ９は閉じられている）、中心管ＣＴに移送する。
【０２１４】
次いで、必要に応じてハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２のハイブリダイゼーション緩衝液での事前充填に進むために、弁Ｖ６及びＶ８を連続的に開けることができる。
【０２１５】
増幅チャンバの弁を開けて、増幅液を、ハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に押し込む。
【０２１６】
次いで、（典型的には、独立に作動される）弁Ｖ１３、Ｖ１４が開くと、増幅されたＤＮＡサンプルが、２つの機能領域、即ち、核酸増幅領域及び核酸ハイブリダイゼーション領域を直接接続する領域接続マイクロチャネルＣ１３、Ｃ１５Ｂ、Ｃ１４、Ｃ１６ｂを介してハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に流れ、ハイブリダイゼーション緩衝液に接触する。
【０２１７】
次いで、弁Ｖ１３、Ｖ１４を最終的に閉じる。
【０２１８】
ステップ（ｈ）
このステップでは、例えば、ハイブリダイゼーション、結合、又はプローブへの連結によって相補的な配列が、固定されたプローブに結合できるように、サンプルを親和性センサ（例えば、バイオチップ）に接触させる。非結合材料が除去されると、結合した配列の検出及び測定が可能となる。
【０２１９】
典型的には、このステップでは、増幅されたＤＮＡサンプルが、数分、例えば、約３０分の間に、ハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２でハイブリダイズする。ハイブリダイズしたＤＮＡの回収を、機能容積部Ｔ９に含められたハイブリダイゼーション洗浄緩衝液を中心ハブＣＨを介してハイブリダイゼーションチャンバＨＹＢ１、ＨＹＢ２に移すことによって行う。従って、ハイブリダイズしたＤＮＡサンプルが得られる。
【０２２０】
分析方法の一変更形態では、ハイブリダイゼーションの最後のＤＮＡ溶解手順を追加することができ、検出特異性が高まるであろう。
【０２２１】
ステップ（ｉ）
このステップでは、マイクロアレイ画像を得て分析する。従って、以下の段落によると、ハイブリダイゼーションチャンバを検出チャンバと呼ぶこともできることに留意されたい。
【０２２２】
標的核酸とプローブとの間の相互作用の検出を、光検出デバイスによって行う。局在ハイブリダイゼーションを、発色シグナルの放射によって検出する。本明細書では、「発色シグナル」は、適切な光源による励起後又は化学変換若しくは酵素変換後に直接又は間接的に放射される任意の光シグナルであることを理解されたい。従って、発色シグナルの範疇には、比色シグナル、光輝シグナル、蛍光シグナル、化学発光シグナル、又は生物発光シグナルなどが含まれる。このようなシグナルは、目的の分子によって直接放射される、又は目的の分子に付加及び／又は接合された検出可能な要素（標識）によって放射される。
【０２２３】
従って、蛍光リーダーにより、バイオチップ表面の蛍光画像を得ることが可能となる。このために、バイオチップを、標的分子をマーキングするフルオロフォアの励起波長で光源によって照らし、適合された光学系が、フルオロフォアの放射波長でバイオチップの蛍光画像を形成する。この画像の各点の光強度は、バイオチップの対応する点に存在するフルオロフォアの量に関連し、このフルオロフォアの量自体は、ハイブリダイゼーション段階中にその場所に選択的に付着された標的分子の数に比例し、このため、サンプルの核酸含量についての情報（多くの場合、定量的）を収集することが可能となる。シグナルの検出は、優先的に、例えば、文献、米国特許第７，３０６，７６６号明細書、仏国特許第２９３２８８５号明細書、米国特許出願公開第２００５０２０１８９９号明細書、国際出願ＰＣＴ／ＦＲ２０１１／０５３２０８号明細書に記載されている小型読み出し光学系を形成する接触イメージングによって達成される。
【０２２４】
次いで、生物学的サンプルの分析について、マイクロアレイ画像及び診断レポートの自動分析が行われる。
【０２２５】
部品の形状、材料、組み立て方法、及び互いに対する部品の構成の変形形態を含む多数の異なる構成が、本発明の範囲内で可能である。上の記載は、本発明の１つの可能な実施形態を例示及び説明することを意味し、変更形態の可能な範囲を限定すると解釈するべきではない。
【０２２６】
例えば、図１６に例示されている実施形態では、マイクロ流体カートリッジは、カートリッジプレート２０１０を備える。
【０２２７】
マイクロ流体カートリッジのカートリッジプレート２０１０は、ここでは、複数の１２の弁ＶＶ１、ＶＶ２、ＶＶ３、ＶＶ４、ＶＶ５、ＶＶ６、ＶＶ７、ＶＶ８、ＶＶ９、ＶＶ１０、ＶＶ１１、ＶＶ１２を備え、各弁ＶＶ１、ＶＶ２、ＶＶ３、ＶＶ４、ＶＶ５、ＶＶ６、ＶＶ７、ＶＶ８、ＶＶ９、ＶＶ１０、ＶＶ１１、ＶＶ１２は、流体の中心分配ハブＣＨに接続されたマイクロチャネルＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３、ＣＣ４、ＣＣ５、ＣＣ６、ＣＣ７、ＣＣ８、ＣＣ９、ＣＣ１０、ＣＣ１１、ＣＣ１２上に位置している。
【０２２８】
この変更形態では、これらの１２の全ての弁ＶＶ１、ＶＶ２、ＶＶ３、ＶＶ４、ＶＶ５、ＶＶ６、ＶＶ７、ＶＶ８、ＶＶ９、ＶＶ１０、ＶＶ１１、ＶＶ１２は、外部カム駆動アクチュエータによって機械的に作動されるようにするために、カートリッジプレート２０１０に円形ＣＲ（図１６を参照）に配置されている。
【０２２９】
カートリッジプレート２０１０はまた、例えば、サンプル調製領域から核酸増幅領域ＡＭＰ１、ＡＭＰ２及び核酸分析領域ＨＹＢ１、ＨＹＢ２に流体を移送するために、独立した線形アクチュエータによって作動させることができる２組の弁ＶＶ１３、ＶＶ１４、ＶＶ１５、ＶＶ１６も備える。
【０２３０】
この実施形態では、典型的には、カートリッジは、中心ＨＵＢと各増幅チャンバとの間に配置された計量チャンバを備える。前記計量チャンバは、弁ＶＶ８及び弁ＶＶ１４を介して前記増幅チャンバに接続することができる。典型的には、前記計量チャンバは、中心ＨＵＢにも接続される。加えて、前記計量チャンバは、マイクロチャネルを介してハブ接続マイクロチャネルの弁（例えば、弁ＶＶ９及び弁ＶＶ７）に直接接続することもできる。
【０２３１】
当業者であれば、カートリッジプレート２０１０をマイクロ流体カートリッジの異なる機能容積部に適合させるために、マイクロ流体カートリッジの他の要素、例えば、カートリッジ本体及びカートリッジカバーを適合させることができるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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