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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsatz einer
Analysekarte, innerhalb welcher Reaktionsketten und Transfers von
Fluiden unter der Wirkung von internen Steuerungsmitteln der Karte
ausgeführt
werden; die Karte umfasst mindestens zwei parallele Reaktionsketten,
wobei jede Karte aus wenigstens zwei Transfers von Fluiden in Serie
gebildet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Analysekarte
und das Verfahren zum Einsatz der Vorrichtung und der Karte.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls ein System zum Transfer eines fluidischen
Stroms zwischen zwei Vorrichtungen oder Karten sowie ein Verfahren
zum Transfer eines fluidischen Stroms zwischen zwei Vorrichtungen
oder Karten, wie im Folgenden beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft genauer gesagt eine Vorrichtung oder ein Verbrauchsgut,
das zum Beispiel von einer Karte gebildet wird, mit dem es möglich ist,
eine Reaktion oder mindestens zwei Reaktionen parallel in ihrem
Inneren zu steuern, welches aus einer oberen Fläche und einer unteren Fläche gebildet
ist, die miteinander über
einen Rand verbunden sind. Jede der Reaktionen, die physisch voneinander isoliert
sind, erfolgt in mindestens einem unabhängigen Kanal, in dem ein fluidischer
Strom durch Transfermittel erzeugt werden kann.
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Der
Stand der Technik ist dargestellt im Dokument US-A-4,585,623, das
eine Vorrichtung zur schnellen Durchführung von chemischen oder immunochemischen
Versuchen an einem einzigen Ort betrifft. Diese Vorrichtung umfasst
einen Körper
aus Formplastik, der miniaturisiert werden kann und der mehrere
Rohre aufweist, die Reagenzien enthalten, wobei ein Rohr die Probe
enthält
und ein Rohr von kleinerer Größe die Reaktion
aufnimmt. Da jedes Rohr mit einem Kolben verbunden ist, ist es möglich, die
Vorrichtung in einen programmierbaren Automaten einzusetzen.
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Diese
Vorrichtung ist verhältnismäßig voluminös, auch
wenn die Miniaturisierung möglich
ist, denn es muss die Stellung der Vorrichtung sowie der verschiedenen
Stangen, mit denen die Kolben angetrieben werden können, vorgesehen
werden. Außerdem
kann nur eine einzige Reaktion mit einer derartigen Vorrichtung
durchgeführt
werden; wenn mehrere Reaktionen durchgeführt werden sollen, müssen mehrere
Vorrichtungen und ebenfalls Zeit für deren Beladen mit den entsprechenden
Reagenzien und Proben vorgesehen werden.
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Das
Dokument WO-A-97/27324 betrifft eine Kassette, um parallel Reaktionen
zu betreiben, welche eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für den Transfer
der in die Kassetten einzuleitenden Probe(n) enthält. Bestimmte
Bereiche der Kassette haben eine besondere Bauart (Bursapak-Kammer,
Kolbenventil, Kugelventilklappe), sie ermöglichen es, unter der Einwirkung
einer kontinuierlichen äußeren Kraft,
einen geschlossenen Kanal beizubehalten.
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Diese
Bauweise enthält
jedoch zahlreiche Nachteile. Die beiden Hauptnachteile bestehen
einerseits in der Gefahr der inneren Verschmutzung der Kassette,
da diese vor ihrer Benutzung bei Luftdruck gelagert wird, und andererseits
in den Mitteln, die die Kassette antreiben, auf der Ebene der Bursapak-Kammern,
der Kolbenventile und der Kugelventilklappen, die hinsichtlich der
Zeit und der Intensität eine
konstante Präsenz
erfordern, um die betroffenen Kanäle in geschlossener Stellung
zu halten. Diese Verunreinigung und/oder die Nichtbeibehaltung der geschlossenen
Stellung der Kanäle
können
spätere Fehler
bei der Verwendung der Kassette nach sich ziehen. Schließlich erfordert
die Beibehaltung der geschlossenen Stellung schwere und kostspielige
Geräte,
wodurch die Verwendungskosten derartiger Kassetten unerschwinglich
werden.
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Das
Dokument US-A-5863801 beschreibt eine Analysekarte mit mehreren
Reaktionsketten, die mehrere Ventile enthält.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung löst
die vorgeschlagene Vorrichtung sämtliche
oben aufgeführten
Probleme, indem ein Verbrauchsgut oder eine zuverlässige Analysekarte
vorgeschlagen wird, die kostengünstig
herzustellen und besonders einfach zu verwenden ist, da die einmal
betätigten
Ventile keine äußere Einwirkung
benötigen,
um in dieser Stellung gehalten zu werden.
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Zu
diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zum Einsatz einer Analysekarte nach Anspruch 9.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante
erfolgen die Einwirkungen der Aktuatoren auf der Karte im Wesentlichen
senkrecht:
- – an der Oberfläche der
Karte, wo die Aktuatoren agieren, und/oder
- – bei
den Bewegungen der Karte und des Aktuators, und zwar im Bezug zueinander.
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Nach
einer Ausführungsvariante
ist die Gesamtheit der Aktuatoren auf einer einzigen Rampe angebracht.
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Nach
einer Ausführungsvariante
ist die Rampe im Wesentlichen geradlinig, im Wesentlichen senkrecht
zu den Bewegungen der vorher beschriebenen Aktuatoren und/oder im
Wesentlichen senkrecht zu den Bewegungen der Karte und/oder der Vorrichtung
im Bezug auf die Karte.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Analysekarte nach
Anspruch 1, die von der oben genannten Vorrichtung eingesetzt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
erfolgt die Anordnung der Kontrollmittel ein- und derselben Reaktionskette
im Wesentlichen geradlinig, und die Anordnung der Kontrollmittel
für den
Transfer von Fluiden, die einer vorher festgelegten Stellung der
Rampe zugeordnet sind, ist identisch mit der Anordnung der Kontrollmittel,
die einer anderen Stellung der Rampe zugeordnet sind.
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In
dem Fall, dass jede Reaktionskette mindestens ein Anfangsfach, ein
Ankunftsfach, einen fluidischen Kanal aufweist, welcher die beiden
Fächer verbindet,
ein Ventil, das als Kontrollmittel dient und das auf dem fluidischen
Kanal angeordnet ist, wobei das Ventil gestattet, auf dem Kanal
einen durch ein Transfermittel erzeugten fluidischen Strom zu steuern,
erlaubt die Anordnung der Ventile auf der Analysekarte den Durchfluss
des fluidischen Stroms zwischen dem Anfangsfach und dem Ankunftsfach
simultan in der Gesamtheit der Reaktionsketten.
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Nach
einer Ausführungsform
sind die Ventile entsprechend einer im Wesentlichen geradlinigen Achse
und in einer gleichbleibenden Entfernung voneinander angeordnet,
wobei die Ventile vorzugsweise äquidistant
angeordnet sind.
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Nach
einer Ausführungsform
ist die Achse zu einer Seite der Analysekarte senkrecht.
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Nach
einer Ausführungsform
besteht jedes Ventil aus mindestens einem Mittel, welches verformt werden
kann und direkt oder indirekt die Schließung des Kanals veranlassen
kann, wie ein flexibler Film, welcher ganz oder teilweise die obere
und/oder die untere Fläche
der Analysekarte überzieht.
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Nach
einer Ausführungsform
ist mindestens eines der Fächer
mit mindestens einem Puffervolumen verbunden, und das Puffervolumen
liegt auf der gegenüberliegenden
Seite der Analysekarte im Bezug auf das Fach, welches mit ihm verbunden
ist.
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Nach
einer Ausführungsform
weist jedes Fach, welches mindestens ein Reagens enthält, welches
mit der Probe oder einem Teil dieser Probe in Kontakt gebracht werden
muss, Mittel zum In-Position-Halten eines Pellets, welches aus einer
Anhäufung
des oder der Reagentien besteht, wobei sich das Mittel zum In-Position-Halten
in Entfernung vom Boden des Fachs befindet.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
ein Verfahren zur Implementierung der oben erwähnten Vorrichtung und Karte,
es besteht in der Ausführung
der folgenden Schritte:
- – Erzeugen einer Druckvariation
innerhalb der Karte im Bezug auf das Äußere, und vorzugsweise eines
Unterdrucks,
- – Eingeben
mindestens einer zu analysierenden Probe in die Karte,
- – Durchlaufenlassen
jeder Probe oder Teilprobe in Anbetracht der Analyse, und
- – Herauslassen
aus oder Aufbewahren in der Karte eines Teils jeder eingegebenen
Probe.
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Nach
einer Variante besteht die Analyse in der Durchführung der folgenden Vorgänge:
- – Denaturierung
der DNAs und/oder RNAs,
- – Einfangen
der DNAs und/oder RNAs auf den magnetischen Teilchen,
- – Amplifizierung
der DNAs und/oder RNAs, und
- – Lesen
jeder Probe oder Teilprobe, um zu erfahren, ob die Amplifizierung
stattgefunden hat.
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Nach
einer Variante besteht die Analyse vorab im Durchführen einer
Extraktion, und zwar durch Zelllyse der in einer entnommenen Probe
enthaltenen Zellen.
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Nach
einer Variante besteht die Analyse vorab in der Denaturierung und
danach der Extraktion, um eine Reinigung der extrahierten Probe
durchzuführen.
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Nach
einer Variante besteht die Analyse nach der Amplifizierung darin,
die Art der Transkripte durch Hybridisierung auf einem Biochip zu
analysieren.
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Nach
einer Variante und während
der Analyse funktioniert die Karte in geneigter oder vertikaler Position.
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Die
Analysekarte verlagert sich vorzugsweise während der verschiedenen Etappen
und/oder Vorgänge
in sequentieller Weise.
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Weiterhin
verlagert sich die Karte vorzugsweise entsprechend zwei senkrechten
Achsen, um die Ventile und die Mittel zur Betätigung der Ventile einander
gegenüber
zu bringen.
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Die
beigefügten
Figuren dienen als Orientierung und besitzen keinerlei einschränkenden
Charakter hinsichtlich des Umfangs der Ansprüche. Diese Figuren ermöglichen
es, die vorliegende Erfindung besser zu verstehen.
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1 stellt
eine Vorderansicht einer Analysekarte gemäß der Erfindung dar.
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2 stellt
eine Vorderansicht dar, die identisch ist mit 1,
wobei jedoch die erste Ebene der Karte hervorgehoben ist, die die
Ebene der Denaturierung der DNAs und/oder RNAs darstellt, die aus der
Extraktion und eventuell aus der Reinigung hervorgegangen ist.
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3 stellt
eine Vorderansicht dar, die identisch ist mit 1,
wobei jedoch die zweite Ebene der Karte hervorgehoben ist, die die
Ebene des Einfangens der DNAs und/oder RNAs durch die magnetischen
Teilchen und deren Waschung darstellt.
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4 stellt
eine Vorderansicht dar, die identisch ist mit 1,
wobei jedoch die dritte Ebene der Karte hervorgehoben ist, die die
Ebene der Amplifizierung der DNAs und/oder RNAs darstellt.
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5 schließlich stellt
eine Vorderansicht dar, die identisch ist mit 1,
wobei jedoch die vierte Ebene der Karte hervorgehoben ist, die die
Ebene des Lesens der Ausführung
der Amplifizierung und des Transfers eines Teils der Probe zu anderen
Funktionen hin darstellt, wie zum Beispiel Fragmentierung, Markierung,
Hybridisierung auf einem biologischen Chip oder Biochip und Lesen
zwecks Schlussanalyse.
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Die
vorliegende Erfindung, die auf den Figuren beschrieben ist, ist
insbesondere dazu bestimmt, eine Analyse einer Probe in der Molekularbiologie
zu ermöglichen.
Sie betrifft eine Karte 1, die einen Rand 2 enthält, der
zwei ebene Flächen
begrenzt, die zueinander parallel sind und die auf den Figuren nicht gekennzeichnet
sind.
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In 1 lässt sich
feststellen, dass der obere Teil der Karte 1 von einem
Steg 3 gebildet ist, der auf seiner gesamten Länge eine
gewisse Anzahl von optischen Markierungen 4 enthält. An den
Seiten der Karte 1, das heißt auf der Ebene des Randes 2,
stellt man ebenfalls die Anwesenheit einer bestimmten Anzahl von Öffnungen
fest. Auf dem linken Teil findet sich eine Einlassöffnung für eine zu
analysierende Probe 5. Auf dem rechten Teil der Karte 1 stellt
man ebenfalls die Anwesenheit von drei Öffnungen fest, von denen eine,
Bezugspunkt 65, als Auslass für einen Teil der zu analysierenden
Probe dient. Tatsächlich
enthält
die Karte 1, wenn sie einmal verwendet wurde, immer einen
Teil der analysierten Probe. Nur der restliche Teil kann austreten,
um weitere Analysen durchzuführen.
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Genauer
gesagt befindet sich die in dieser 1 dargestellte
Karte 1 zwischen einer Anfangsstufe, in der biologische
Zellen auf der Ebene ihrer Membranen zerstört werden, um die in ihnen
enthaltene DNA und/oder RNA zu extrahieren. Eventuell kann dort
auch eine Reinigung stattfinden und eine Schlussphase, in der die
Nukleinsäuren
auf Biochips auf DNA oder RNA durch Hybridisierung und Detektion
getestet werden.
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Ein
derartiges Extraktionsverfahren in der Anfangsstufe kann zum Beispiel
in der am 23. September 1997 von der Antragstellerin eingereichten Patentanmeldung
FR97/12164 und der am 23. Juli 1998 von der Antragstellerin eingereichten
Patentanmeldung FR98/09583 beschrieben werden. Damit die Extraktion
wirksamer ist, ist es ebenfalls möglich, eine Reinigung der Probe
vorzunehmen, gemäß der von
der Antragstellerin am 10. April 1998 eingereichten Patentanmeldung
FR98/04878.
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In
der Schlussstufe werden die Nukleinsäuren danach durch Fragmentierung
und/oder Markierung behandelt, um auf einem Biochip feststellbar
zu sein. Dies ist gut in der am 17. Juni 1998 eingereichten Patentanmeldung
FR98/07870 beschrieben.
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Die
Karte gemäß der Erfindung
ermöglicht es,
die DNA und/oder die RNA, die gemäß den vorher erwähnten Verfahren
extrahiert wurde, zu analysieren. Man stellt in dieser 1 also
fest, dass es im Wesentlichen, wie rechts dargestellt, vier Ebenen
A bis D innerhalb der Karte 1 gibt. Diese Ebenen sind natürlich nicht
erschöpfend,
das heißt,
dass es möglich
ist, dass mehrere Fächer
oder mehrere Ventile oder sonstiges in Abhängigkeit von einer zusätzlichen
durchzuführenden
Analyse vorhanden sind. In dieser Figur wird die zu analysierende
Probe von oben nach unten behandelt, was nicht einschränkend ist.
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Der
Teil A der Karte 1 bildet also die erste Ebene, auf der
die DNA und/oder die RNA denaturiert wird, das heißt, dass
die beiden DNA-Stränge voneinander
getrennt sind und/oder dass der RNA-Strang „gereinigt" wird, dass heißt, dass die Sekundärstrukturen
entfernt werden.
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In
einer zweiten Stufe bildet der Teil B der Karte 1 die zweite
Ebene, die eine Ebene des Einfangens ist, das heißt, dass
die DNAs und/oder RNAs von magnetischen Teilchen, die selbst magnetisiert sind,
eingefangen werden. Diese magnetischen Teilchen sind nicht auf diesen
Figuren dargestellt. Auf dieser zweiten Ebene ist es ebenfalls möglich, eine Waschung
durchzuführen,
um die Substanzen zu entfernen, die nicht von den magnetischen,
magnetisierten Teilchen eingefangen wurden und die uns daher nicht
interessieren. Am Ende dieser Stufe erfolgt eine Aussalzung der
DNAs und/oder RNAs gegenüber
den magnetischen Teilchen zum Beispiel durch chemische Einwirkung;
dann werden die magnetischen Teilchen danach allein magnetisiert,
was die Freisetzung der Nukleinsäuren,
die in die dritte Ebene weitergeleitet werden, ermöglicht.
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Diese
dritte Ebene C ist in zwei verschiedene Stufen aufgeteilt, die in
zwei Fächern,
die sich nebeneinander befinden, erfolgen. Im ersten Fach erfolgt eine
Mischung mit Substanzen, die für
die Amplifizierung erforderlich sind, Substanzen, die dem Fachmann
gut bekannt sind, wie zum Beispiel Oligonukleotide, Primer und andere,
sowie ein zweites Fach, in dem sich ein Enzym befindet, das die
Amplifizierung der Mischung von Zielnukleinsäuren mit Primern und Oligonukleotiden,
usw. ermöglicht.
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Erfolgt
die Amplifizierung im Teil C, werden die Transkripte in den Teil
D transferiert, in dem ein Lesen erfolgt, eventuell in Gegenwart
eines Markers. Dieses Lesen, in Abhängigkeit von dem positiven oder
negativen Ergebnis, zieht einen oder keinen Transfer eines Teils
der gewonnenen biologischen Probe nach sich, ganz unten auf dieser
Karte 1, über den
Auslass 65 zu einer anderen Karte oder einer Verlängerung
dieser Karte.
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Es
ist übrigens
anzumerken, dass die Anfangsstufe der DNA-Extraktion und sogar der
Reinigung entweder auf einer Zusatzkarte und/oder einer anderen
Vorrichtung erfolgen kann oder auf einer Verlängerung dieser Karte 1.
Der Transfer einer Analysekarte zu einer anderen Analysekarte ist in
der am 8. September 1998 von der Antragstellerin eingereichten Patentanmeldung
FR98/11383 beschrieben.
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Ist
die Probe teilweise auf der Ebene des Auslasses 65 ausgetreten,
wird sie aufgefangen, damit die DNAs und/oder RNAs behandelt werden
können,
damit sie mit einem Biochip in Kontakt gebracht werden können, wie
dies in der am 17. Juni 1998 von der Antragstellerin eingereichten
Patentanmeldung FR98/07870 erklärt
ist.
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Die 2 bis 5 zeigen
die einzelnen Ebenen A bis D genauer und in einem isolierten Kontext.
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Die
Ebene A ist gut in der 2 dargestellt. Man stellt fest,
dass auf der Ebene des Einlasses 5 der zu analysierenden
Probe ein Einlasskanal 6 vorhanden ist, in den die flüssige Probe über F1 eindringen
kann.
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Es
ist schon jetzt anzumerken, dass in diesen Figuren sämtliche
Striche, die als durchgezogene Linien dargestellt sind, sich auf
der Vorderseite der Karte 1 befinden, während die nicht durchgezogenen
Linien Elemente darstellen, die sich auf der Rückseite der Karte 1 befinden.
Es ist jedoch durchaus möglich,
in Erwägung
zu ziehen, Durchgangslöcher
für bestimmte
Elemente, wie zum Beispiel die Fächer,
auszuführen;
dies ist zum Beispiel hier der Fall bei den Wärmedämmungsfächern 39 und 59; dies
wird im Folgenden dargelegt.
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Der
flüssige
Strom F1 der Probe dringt also in das Innere der Karte 1 ein,
wenn das Einlassventil 7 geöffnet wird. Ein derartiges
Ventil ist in der bereits oben erwähnten, von der Antragstellerin
am 8. September 1998 eingereichten Patentanmeldung FR98/11383 beschrieben.
Nach Durchlaufen des Ventils 7 verlängert sich der Kanal 6 bis
zu einem Probenteiler 8, wobei der Probenteiler 8 als
Spalter und Verteiler der Probe auf die gesamten Reaktionsketten
dient. Bei der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsform
stellt man fest, dass es drei Reaktionsketten gibt. Es ist natürlich erforderlich,
dass die Verteilung der Flüssigkeit
zwischen den einzelnen Reaktionsketten ausgeglichen ist. Zu diesem
Zweck entspricht die Anordnung der gesamten primären Transferkanäle 9 der
ersten Ebene der Karte 1, die zwischen dem Probenteiler 8 und
den einzelnen Denaturierungsfächern 10 der
ersten Ebene liegt, einer bestimmten Anzahl von Kriterien, die in
der am 9. März
1999 eingereichten Patentanmeldung Nr. FR99/03035 gut dargelegt
sind, wie dies zum Beispiel in 1 dieses
Antrags gut dargestellt ist. Dies gilt in der Folge ebenfalls für die anderen
Ebenen B und C, während
die Ebene D ein Konvergenzfach 60 aufweist.
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Jeder
primäre
Transferkanal 9 mündet
also in ein Denaturierungsfach 10, wobei dieses eine Stellung
aufweist, die den Abfluss der Flüssigkeit
durch einfache Schwerkraft in seinem Inneren erleichtert, wobei
gleichzeitig die Kapillarwirkung über ein Ableitungsmittel 11 ausgenutzt
wird, welches bereits Gegenstand einer Beschreibung in den Patentanmeldungen
FR99/03034 und FR99/03035 war, die am selben Tag, nämlich am
9. März
1999, von der Antragstellerin eingereicht wurden.
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Die
zu analysierende Probe wird also gesteuert und fällt schließlich auf den Boden des Fachs 10.
Dieses Fach 10 ist mit einer Vorrichtung verbunden, die
es ermöglicht,
die Blasen 12, die jederzeit bei der Durchleitung einer
biologischen Probe durch kleine Kanäle 6, 9,
usw. gebildet werden können,
zu sprengen.
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Diese
Vorrichtung 12 enthält
eine Verbindungsöffnung 13,
die die Vorrichtung 12 mit zwei Puffervolumen 15 verbindet,
die sich auf beiden Seiten des Fachs 10 befinden. Die Verbindung
erfolgt zwischen der Öffnung 13 und
den Puffervolumen 15 über
einen Verbindungskanal 14.
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Die
Vorrichtung zum Sprengen der Blasen 12, die Verbindungsöffnung 13,
der Verbindungskanal 14 und das Puffervolumen 15 wurden
bereits ausführlich
in der oben erwähnten
Patentanmeldung FR99/03035 beschrieben.
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Der
einzige Unterschied besteht in der Positionierung der beiden Puffervolumen 15 in
Bezug auf das Fach 10. Außerdem stellt man auf dieser
Figur fest, dass zwischen zwei benachbarten Fächern 10 zwei Puffervolumen 15 vorhanden
sind, zwischen den beiden benachbarten Puffervolumen 15 aber auch
ein Wärmedämmungsfach 39 der
ersten Ebene. Diese Anordnung ermöglicht es, dass sich zwischen
zwei benachbarten Fächern 10 drei
Luftvolumen befinden, die als Wärmeisolatoren
dienen, da auf dieser ersten Ebene eine Denaturierung der DNA und/oder
der RNA erfolgt, die einen Temperaturanstieg von 90 bis 100°C erfordert.
Dies ermöglicht
es, zu hohe Erhitzungen auf der Ebene der flüssigen und biologischen Proben
zu vermeiden, durch welche die Nukleinsäuren, die man analysieren möchte, nicht nur
denaturiert, sondern auch zerstört
werden können.
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Da
die Größe der Fächer 10 sehr
wichtig ist, lässt
sich in der Mitte jedes Fachs 10 ein Kontakt 16 erkennen,
der die Versteifung eines flexiblen Films, der sich auf der Vorderseite
der Karte 1 befindet, gewährleistet und der es ermöglicht,
das Netz der Leitungen und der Fächer
zu begrenzen. Diese Vorrichtung wurde bereits in der vorher erwähnten Patentanmeldung
FR99/03035 beschrieben.
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Die
Karte 1 funktioniert im Wesentlichen in einer vertikalen
Stellung, die zu analysierende Probe, die in die einzelnen Fächer 10 eingeführt wurde, muss
im unteren Teil dieses Fachs 10 positioniert sein. Auf
dieser Ebene ist ein sekundärer
Transferkanal der ersten Ebene, der als 17 gekennzeichnet
ist, vorhanden. Dieser Kanal ermöglicht
es, die Teilproben der ersten Ebene A zur zweiten Ebene B über ein Zugangsventil 18 zu
dieser zweiten Ebene B zu transferieren. Die Flüssigkeit wird über F2 entfernt.
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In 3 ist
ausführlich
die zweite Ebene B dargestellt, auf der man das Ventil 18 und
die zu analysierende Probe, die über
F2 zugeführt
wird, in Form von Teilproben in drei Teilen findet. Hinter diesem Ventil 18 befindet
sich ein primärer
Transferkanal 19 der zweiten Ebene B, der die Durchleitung
der biologischen Probe von dem Ventil 19 zum Einfangfach 20 ermöglicht.
Auf dieser Ebene findet man im Wesentlichen die gleichen Merkmale
wie auf der ersten Ebene, nämlich
ein Ableitungsmittel 21, eine Vorrichtung zum Sprengen
der Blasen 22, eine Verbindungsöffnung 23, wobei die
Verbindungsöffnung
es ermöglicht, über einen
Verbindungskanal 24 die Vorrichtung 22 mit zwei
Puffervolumen 25 zu verbinden.
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Es
lässt sich
hingegen feststellen, dass es in der Mitte des Fachs 20 keinen
einzelnen Kontakt zur Versteifung gibt, sondern drei kleine Kontakte 26,
die gemeinsam ein im Wesentlichen gleichschenkliges Dreieck bilden.
Diese Anordnung ist besonders interessant, da sich auf dieser Ebene,
wenn die Karte 1 noch nicht verwendet wird, ein Pellet
befindet, das geographisch zwischen diesen Kontakten 26 eingegrenzt
ist, wobei dieses Pellet in diesen Figuren nicht dargestellt ist.
Dieses Pellet besteht aus zusammengeballten magnetischen Teilchen,
die danach im Verfahren verwendet werden.
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Aufgabe
dieser Anordnung ist es, den Abfluss jeder der zu analysierenden
Teilproben im Inneren des Fachs 20 zu ermöglichen,
ohne dass die magnetischen Teilchen sofort aufgelöst werden
und somit von Anfang an die darunter liegenden Kanäle füllen. Die
Karte 1 befindet sich selbstverständlich in einer im Wesentlichen
vertikalen oder geneigten Stellung, wie es vorher der Fall war und
wie es im Folgenden der Fall sein wird.
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Damit
das Pellet der magnetischen Teilchen aufgelöst wird, muss nämlich der
Flüssigkeitspegel ausreichend
hoch sein, um den ersten Kontakt 26 zu erreichen. Dies
verzögert
die Auflösung
der magnetischen Teilchen, was besonders vorteilhaft ist.
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Im
unteren Teil stellt man ebenfalls zwei Kanäle fest, die es ermöglichen,
die biologische Probe oder eine beliebige andere Flüssigkeit,
die das Fach 20 durchfließen soll, zu steuern. Es handelt
sich bei jedem Fach 20 um ein Ventil 28, das sich
links befindet, und ein Ventil 68, das sich rechts befindet.
Das Ventil 28 ermöglicht
einer Flüssigkeit,
die über
F3 austritt, den Zugang zur dritten Ebene. Dieser Transfer erfolgt über einen
sekundären
Transferkanal der zweiten Ebene, der als 27 gekennzeichnet
ist. Der zweite Kreislauf besteht aus einem einzelnen Kanal 64 zum
Auslass einer beliebigen Flüssigkeit,
die sich im Fach 20 befindet; dieser Kanal endet auf der
Ebene eines Ventils 68 am Auslass der zweiten Ebene, das
wiederum mit einem Sammelkanal 69 am Auslass dieser zweiten
Ebene B verbunden ist.
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Sämtliche
Kanäle 64 münden in
diesen Kanal 69, der ein Sammelkanal ist, und sie können alle unabhängig voneinander über Ventile 68,
die auf den jeweiligen Kanälen 64 sitzen,
geöffnet
oder geschlossen werden. Der Kanal 69 mündet in einen Auslass 70,
der die Ableitung einer beliebigen Flüssigkeit, die sich im Fach 20 befindet, über F7 ermöglicht.
Die Aufgabe dieses zweiten Kreislaufs 64, 68, 69 und 70 besteht
darin, es zu ermöglichen,
einerseits sämtliche
ersten und zweiten Ebenen unter Vakuum zu setzen, was es ermöglicht,
nachdem das Vakuum erzeugt wurde, sämtliche Ventile 68 wieder
zu schließen,
und andererseits die Durchleitung ohne weitere Energie einer beliebigen
Flüssigkeit,
das heißt der
zu testenden biologischen Probe oder der Waschflüssigkeit, durchzuführen. Außerdem ermöglicht dieser Kreislauf
ebenfalls eine Waschung, die in diesem Kreislauf, der als 64 sowie 68 bis 70 gekennzeichnet ist,
verwendet wird. Wenn die magnetischen Teilchen somit in der zu analysierenden
Probe gelöst
sind, können
die magnetischen Teilchen auf ihrem Umfang die Nukleinsäuren fixieren.
Derartige magnetische Teilchen wurden zum Beispiel beschrieben in
der Patentanmeldung WO-A-97/45202,
die unter Beanspruchung der Priorität am 24. Mai 1996 eingereicht
wurde, sowie der Patentanmeldung PCT/FR99/00011, die unter Beanspruchung
der Priorität
am 6. Januar 1998 von der Antragstellerin eingereicht wurde.
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Wenn
die Nukleinsäuren
auf den magnetischen Teilchen fixiert sind, ist es möglich, durch
Magnetisierung, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Karte 1 verläuft, die
auf diese Weise mit den Nukleinsäuren
verbundenen magnetischen Teilchen auf den Wänden der Karte 1 oder
des flexiblen Films festzusetzen und eine Spülung durchzuführen, einfach
durch Einleitung einer Flüssigkeit
entweder durch die vorher erwähnte
Einlassöffnung 5,
oder aber eventuell und vorzugsweise durch den Einlass 61 eines
inerten Fluids, das die Waschung sämtlicher Ebenen A und B ermöglicht,
wobei die Beseitigung des Fluids selbstverständlich auf der Ebene des Auslasses 70 über F7 erfolgt.
Tatsächlich
ist die Einleitung eines inerten Fluids über F6 auf der Ebene des Einlasses 61 vorzuziehen,
da es sich um ein Netz in Verbindung mit dem Kanal 62 zum
Einlass des inerten Fluids und des Ventils 63 zum Einlass
eines inerten Fluids handelt, das vollkommen unabhängig ist vom
Netz zum Einlass der zu analysierenden Probe, was ein Sicherheitspfand
für die
später
durchzuführende
Analyse ist.
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Es
ist anzumerken, dass der Kanal 62 in den Probenteiler 8 mündet, was
die gesamte Reinigung der Ebenen A und B ermöglicht.
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Über das
Ventil 28 wird die zu analysierende Flüssigkeit danach über F3 zur
dritten Ebene C geleitet, was in 4 gut dargestellt
ist. Auf diese Weise werden die drei zu analysierenden Teilproben über F3 durch
das offene Ventil 28 geleitet und fließen über den primären Transferkanal 29 der
dritten Ebene C der Karte 1 zum Fach 30.
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Auf
dieser dritten Ebene C bemerkt man, dass doppelt so viele Fächer vorhanden
sind, da jede Reaktionslinie in Serie zwei kleine Fächer enthält, die als 30 und 40 gekennzeichnet
sind, deren Funktionen später
beschrieben werden. Das Fach 30 ist identisch mit dem Fach 40.
Sie enthalten beide ähnliche Merkmale
wie die vorher beschriebenen und als 10 und 20 gekennzeichneten
Fächer.
Man bemerkt zum Beispiel Ableitungsmittel 31 und 41,
Vorrichtungen zum Sprengen der Blasen 32 und 42,
Verbindungsöffnungen 33 und 43,
Verbindungskanäle 34 und 44, die
sich zwischen der Vorrichtung 32 oder 42 und zwei
Pufferfächern 35 und 45 befinden,
für jeden
der Kanäle 34 und 44.
Diese Anordnungen ähneln
den vorhergehenden Fächern.
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Im
Inneren der Fächer 30 oder 40 bemerkt man
Kontakte 36 und 46, die der zweiten Ebene B und
den Kontakten 26 ähneln,
das heißt,
dass es für jedes
Fach 30 oder 40 drei Kontakte 36 oder 46 gibt, wobei
diese Kontakte die Spitzen eines gleichschenkligen Dreiecks bilden,
das ein Produktpellet enthalten kann, welches später ausführlicher beschrieben wird.
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Zwischen
den beiden Fächern 30 und 40 jeder
Reaktionslinie befindet sich ein Zwischentransferkanal 37 der
dritten Ebene C. Entlang dieses Kanals ist ein Ventil 38 angeordnet,
das den Zugang zum zweiten Fach 40 der dritten Ebene C
ermöglicht. Wie
es vorher der Fall ist, verbindet nämlich der Kanal 37 den
unteren Teil des ersten Fachs 30 mit dem im Wesentlichen
oberen Teil des zweiten Fachs 40. Im unteren Teil des Fachs 40 befindet
sich ein sekundärer
Transferkanal 47 der dritten Ebene C der Karte 1.
Dieser Kanal 47 mündet
in ein Ventil 48, das den Zugang zur vierten Ebene D ermöglicht.
Auf dieser Ebene tritt die zu analysierende Probe über F4 aus.
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Wie
vorher erwähnt,
enthält
jedes Fach 30 und 40 in seinem Inneren ein Produktpellet,
wobei sämtliche
Fächer 30 und 40 die
Aufgabe haben, die DNAs und/oder RNAs, die in den vorangegangenen Stufen
extrahiert, denaturiert und eingefangen wurden, zu amplifizieren.
Hierfür
enthält
das erste Fach 30 im Inneren seiner Kontakte 36 ein
Pellet, das Produkte wie etwa Oligonukleotide oder Amplifikationsprimer,
die eventuell mit Aktivatoren versehen sind, usw. enthält, die
die Amplifizierung ermöglichen.
Auf dieser Ebene erfolgt die Mischung durch Verdünnung, wenn die Flüssigkeit
im Fach 30 ansteigt und in Kontakt mit diesem Pellet gerät, wie dies
vorher auf der zweiten Ebene B mit den magnetischen Teilchen beschrieben
wurde. Dies ist auch der Fall auf der Ebene des zweiten Fachs 40,
wo die Kontakte 46 ein anderes Pellet enthalten, das das
Enzym enthält,
das die Aktivierung der Amplifizierungsreaktion ermöglichen
wird.
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Es
ist anzumerken, dass auf der dritten Ebene C die Wärmedämmungsfächer 39 und 59 nicht vorhanden
sind. Diese wurden für
die erste und die zweite Ebene beschrieben. Der Grund dafür liegt
darin, dass auf der Ebene dieser Amplifizierung keine hohe Temperatur
ausgeübt
werden muss, wenn zum Beispiel eine transkriptionelle Amplifizierungstechnik, wie
zum Beispiel die TMA, angewandt wird. Es könnte natürlich jede andere Amplifizierungstechnik,
wie die PCR, angewandt werden, bei der es erforderlich sein kann,
diese vorher beschriebenen Wärmedämmungsfächer 39 und 59 hinzuzufügen, wie
bei den Ebenen A und B.
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Die
Ebene D, die die vierte Ebene darstellt, ist gut in der 5 dargestellt.
Man stellt wiederum das Vorhandensein des Ventils 48 und den
Zufluss der Flüssigkeit über F4 fest.
Auf dieser Ebene gibt es einen kleinen primären Transferkanal 49 der
vierten Ebene D. Dieser Kanal 49 mündet über ein Ableitungsmittel 51 in
das Lesefach 50. Man stellt fest, dass die Struktur dieses
Fachs sich von den vorherigen Fächern 10, 20, 30 und 40 unterscheidet.
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Man
stellt fest, dass ein sekundärer
Transferkanal 57 der vierten Ebene D senkrecht zum Transferkanal 49 vorhanden
ist. Da der primäre
Transferkanal sich in einer im Wesentlichen vertikalen oder geneigten
Stellung befindet, neigt die Flüssigkeit,
die sich über
F4 fortbewegt, durch einfache Schwerkraft dazu, den Durchfluss von
dem Ventil 48 zum Fach 50 zu bevorzugen. Zu diesem
Zeitpunkt erfolgt daher kein Transfer von Fluid auf der Ebene des
Kanals 57. Das Lesefach 50 füllt sich dann bis zum oberen
Punkt des Fachs 50, wo sich ein Isolator 56 befindet,
der aus einem im Zickzack verlaufenden Kanal gebildet ist und der
eine bestimmte Anzahl von Erweiterungen enthält, aufgrund derer die Flüssigkeit,
die das Fach 50 füllt,
sich nicht mehr über
diesen Isolator 56 hinaus bewegen kann. Somit mündet der
Isolator 56 in ein Konvergenzfach, das auch Endfach 60 genannt wird,
das sich ganz unten auf der Karte befindet und das sich fast auf
der gesamten Breite der Karte 1 wiederfindet. Wenn der
Isolator 56 seine Rolle ausübt, wird die Flüssigkeit,
die über
F4 zufließt,
das Fach 50 vollständig
gefüllt
haben, und der Rest der Probe wird durch den vorher erwähnten sekundären Transferkanal 57 fließen. Das
Fach 50 wird also danach dazu verwendet, um eine Lesung
durchzuführen,
das heißt,
um festzustellen, ob die Amplifizierung in der vorherigen Stufe,
das heißt
auf der Ebene C, erfolgt ist.
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Sämtliche
Teilproben, die durch die Kanäle 57 fließen, finden
sich im Konvergenzfach 60 wieder. Das Endfach 60,
ebenso wie die vorher erwähnten und
mit 10, 20, 30 und 40, aber
nicht mit 50 gekennzeichneten Fächer, enthält ebenfalls eine Vorrichtung,
um die Blasen 52 zu sprengen, welche auf der linken Seite
dieser Figur dargestellt ist. Dieses Fach enthält ebenfalls eine Verbindungsöffnung 53,
die die Verbindung zwischen der Vorrichtung 52 und sämtlichen
Puffervolumen 55 ermöglicht.
Man stellt fest, dass es fünf
Puffervolumen 55 gibt, die sich hinten in der Ebene der
Karte befinden, während
sich der Isolator 56 auf dieser Ebene befindet. Sämtliche
Puffervolumen 55 sind mit der Öffnung 53 über einen
Verbindungskanal 54 verbunden.
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Das
Konvergenzfach 60 est ziemlich voluminös, weshalb es eine bestimmte
Anzahl von Kontakten 58 zur Versteifung des flexiblen Films
gibt, wobei dieser Film nicht in den Figuren dargestellt ist.
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Am
rechten Ende des Konvergenzfachs 60 befindet sich ein Kanal 66,
genannt Auslasskanal eines Teils der zu analysierenden Probe, die
entweder zu einem anderen Teil der Karte 1 oder zu einer
anderen Karte geleitet wird, wie dies in der Figur der Fall ist.
Somit steigt der Kanal 66 an und mündet in ein Auslassventil 67,
das in Verbindung mit einem Auslass 65 steht, durch den
ein Teil der zu analysierenden Probe über F5 herausfließen kann.
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- 1
- Karte
- 2
- Rand
der Karte 1
- 3
- Steg
der Karte 1
- 4
- Optische
Markierung
- 5
- Einlass
der zu analysierenden Probe
- 6
- Einlasskanal
der zu analysierenden Probe
- 7
- Einlassventil
der zu analysierenden Probe
- 8
- Probenteiler
- 9
- Primärer Transferkanal
der ersten Ebene der Karte 1
- 10
- Denaturierungsfach
oder Fach der ersten Ebene
- 11
- Ableitungsmittel
- 12
- Vorrichtung
zum Sprengen der Blasen
- 13
- Verbindungsöffnung zwischen
der Vorrichtung 12 und mindestens einem Puffervolumen 15
- 14
- Verbindungskanal
zwischen der Vorrichtung 12 und mindestens einem Puffervolumen 15
- 15
- Puffervolumen
- 16
- Kontakt
zur Versteifung des flexiblen Films
- 17
- Sekundärer Transferkanal
der ersten Ebene der Karte 1
- 18
- Zugangsventil
zur zweiten Ebene
- 19
- Primärer Transferkanal
der zweiten Ebene der Karte 1
- 20
- Einfangfach
oder Fach der zweiten Ebene
- 21
- Ableitungsmittel
- 22
- Vorrichtung
zum Sprengen der Blasen
- 23
- Verbindungsöffnung zwischen
der Vorrichtung 22 und mindestens einem Puffervolumen 25
- 24
- Verbindungskanal
zwischen der Vorrichtung 22 und mindestens einem Puffervolumen 25
- 25
- Puffervolumen
- 26
- Kontakt
- 27
- Sekundärer Transferkanal
der zweiten Ebene der Karte 1
- 28
- Zugangsventil
zur dritten Ebene
- 29
- Primärer Transferkanal
der dritten Ebene der Karte 1
- 30
- Erstes
Amplifizierungsfach der dritten Ebene
- 31
- Ableitungsmittel
- 32
- Vorrichtung
zum Sprengen der Blasen
- 33
- Verbindungsöffnung zwischen
der Vorrichtung 32 und mindestens einem Puffervolumen 35
- 34
- Verbindungskanal
zwischen der Vorrichtung 32 und mindestens einem Puffervolumen 35
- 35
- Puffervolumen
- 36
- Kontakt
- 37
- Zwischentransferkanal
der dritten Ebene der Karte 1
- 38
- Zugangsventil
zum zweiten Fach 40 der dritten Ebene
- 39
- Wärmedämmungsfach
der ersten Ebene
- 40
- Zweites
Amplifizierungsfach der dritten Ebene
- 41
- Ableitungsmittel
- 42
- Vorrichtung
zum Sprengen der Blasen
- 43
- Verbindungsöffnung zwischen
der Vorrichtung 42 und mindestens einem Puffervolumen 45
- 44
- Verbindungskanal
zwischen der Vorrichtung 42 und mindestens einem Puffervolumen 45
- 45
- Puffervolumen
- 46
- Kontakt
- 47
- Sekundärer Transferkanal
der dritten Ebene der Karte 1
- 48
- Zugangsventil
zur vierten Ebene
- 49
- Primärer Transferkanal
der vierten Ebene
- 50
- Lese-
und Transferfach der vierten Ebene
- 51
- Ableitungsmittel
- 52
- Vorrichtung
zum Sprengen der Blasen
- 53
- Verbindungsöffnung zwischen
der Vorrichtung 52 und mindestens einem Puffervolumen 55
- 54
- Verbindungskanal
zwischen der Vorrichtung 52 und mindestens einem Puffervolumen
- 55
- Puffervolumen
- 56
- Isolator
des Fachs 50
- 57
- Sekundärer Transferkanal
der vierten Ebene der Karte 1
- 58
- Kontakt
zur Versteifung des flexiblen Films
- 59
- Wärmedämmungsfach
der zweiten Ebene
- 60
- Konvergenz-
oder Endfach
- 61
- Einlass
eines inerten Fluids, um die zu analysierende oder zu waschende
Probe zu verlagern
- 62
- Einlasskanal
eines inerten Fluids
- 63
- Einlassventil
eines inerten Fluids
- 64
- Einzelner
Auslasskanal der zweiten Ebene der Karte 1
- 65
- Auslass
eines Teils der zu analysierenden Probe
- 66
- Auslasskanal
eines Teils der zu analysierenden Probe
- 67
- Auslassventil
der Karte 1
- 68
- Auslassventil
der zweiten Ebene der Karte 1
- 69
- Gemeinsamer
Auslasskanal der zweiten Ebene der Karte 1
- 70
- Mit
dem gemeinsamen Kanal 69 verbundener Auslass
- A
- Teil
der Karte, der die erste Denaturierungsebene bildet
- B
- Teil
der Karte, der die zweite Einfangebene bildet
- C
- Teil
der Karte, der die dritte Amplifizierungsebene bildet
- D
- Teil
der Karte, der die vierte Lese- und Transferebene bildet
- F1
- Einlass
der zu analysierenden Probe
- F2
- Transfers
der Teilproben zwischen der ersten und der zweiten Ebene
- F3.
- Transfers
der Teilproben zwischen der zweiten und der dritten Ebene
- F4
- Transfers
der Teilproben zwischen der dritten und der vierten Ebene
- F5
- Transfers
der Teilproben zwischen der vierten und der fünften Ebene
- F6
- Einlass
eines inerten Fluids, um die zu analysierende oder zu waschende
Probe zu verlagern
- F7
- Auslass
eines Teils der zu analysierenden Probe