JP2023537142A - 片側熱入力を用いた回転に基づく分析方法のためのカートリッジ、回転に基づく分析方法、及びカートリッジの使用方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、片側熱入力を用いた、回転に基づく分析方法のためのカートリッジ（１）に関する。 カートリッジ（１）は、マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造（４）が形成され、複数の処理チャンバがチャネルによって相互接続されている、面状に拡がる基体（２）と、分析方法を実行するための分析装置の支持プレート（３４）に基体（２）を位置決め及び／又は固定するための、基体（２）に形成された複数の位置決め及び／又は固定要素（３２）と、熱入力側（８）と反対側の基体（２）の上側（１６）に片側配置され、少なくとも１つのチャンバ（５６）を覆う、基体（２）に固定されたカバー本体（１４）とを備える。

Description

本発明は、片側熱入力を用いた、回転に基づく分析方法のためのカートリッジに関する。また、本発明は、回転に基づく分析方法に関する。更に、本発明は、本発明によるカートリッジの使用に関する。

回転に基づく分析方法は、医療分野において、特に、マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造を有する、いわゆるカートリッジの使用の下に用いられている。それは、主に、科学的な遺伝物質分析などのほか、主にＤＮＡ（デオキシリボ核酸）又はＲＮＡ（リボ核酸）の形態の遺伝物質を、存在する病気の検査のために分析するために、又は、一般に病原体の検出のために、その遺伝物質を検出するために使用される。そのために、例えば、粘膜組織又は血液試料などの試料から、そこに含まれる遺伝物質（ＤＮＡ又はＲＮＡ）の特定部位を複製する必要がある。試料中のＲＮＡを検出又は分析する場合（ウイルスの検出など）には、これは、まずいわゆる「逆転写」によってＤＮＡに転写され、その後、複製される。

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

続いて、温度を再び下げ（「アニーリング段階」、通常５０～７０℃の範囲）、いわゆるプライマー分子を一本鎖に特異的に付着させる。プライマー分子は、相補的な短いＤＮＡ鎖であり、そのＤＮＡ鎖は、決められた位置において一本鎖のＤＮＡに結合する。プライマー分子（短縮して：「プライマー」とも）は、いわゆるポリメラーゼという酵素のための出発点となり、その酵素は、いわゆる伸長段階において、一本鎖の既存のＤＮＡ配列に相補的な基本構成要素（ｄＮＴＰｓ）を充填する。この過程において、プライマー分子を起点として再び二本鎖のＤＮＡが形成される。伸長は、通常、アニーリング段階と同じ温度、又は、通常６５～７５℃のやや高い温度において行われる。伸長後、変性段階のために、再び温度を上昇させる。

このように液体反応混合物中の温度を２～３段階の温度範囲で循環させることは、ＰＣＲ熱サイクルと呼ばれ、通常、３０サイクル、及び５０サイクル、繰り返される。各サイクルにおいて、特定のＤＮＡ領域が複製される。一般に、液体反応混合物の熱サイクルは、反応容器内において外部温度を制御することによって転換される。反応容器は、例えば、サーモブロック内に配置され、その内において、ＰＣＲ熱サイクルは、反応容器と熱的に接触する固体を加熱及び冷却することによって転換され、その際、熱が液体に供給及び除去される。代替的には、ＰＣＲ熱サイクルの転換のための加熱及び冷却コンセプトは、反応容器の周囲を流れる流体（特に空気及び水）の温度制御であり、並びに、例えば、紫外線照射又はレーザー照射を用いた熱供給による放射に基づくコンセプトである。回転に基づく方法の場合、反応容器として、例えば上記のカートリッジ内のチャンバが使用され、対応して加熱される。更に、通常、ほぼディスク状に形成されたカートリッジが回転される。

本発明の課題は、回転に基づく分析方法をさらに改良することにある。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するカートリッジによって解決される。更に、この課題は、請求項９に記載の特徴を有する分析方法によって解決される。更に、この課題は、本発明によれば、請求項１１の特徴を有するカートリッジの使用によって解決される。本発明の有利な、部分的にそれ自体が発明的である実施形態及び更なる形態は、従属請求項及び以下の説明で示される。

本発明によるカートリッジは、片側熱入力を用いた、回転に基づく分析方法において使用するために構成され、設けられている。このために、カートリッジは、マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造が形成され、複数の処理チャンバがチャネルによって相互接続されている、面状に、すなわち特に実質的に２次元に拡がる基体を備える。特に、分析方法においては、分析される液体は、少なくとも１つのチャネルを介して、これらの複数の処理チャンバ間をそれぞれ移送される。更に、カートリッジは、分析方法を実行するために構成され、設けられた分析装置の支持プレートに基体を位置決め及び／又は固定するための、基体に形成された複数の位置決め及び／又は固定要素を備える。更に、カートリッジは、熱入力側と反対側の基体の上側に片側配置され、チャネル及びチャンバ構造の少なくとも１つの（処理）チャンバを覆う、基体に固定されたカバー本体を備える。

「実質的に２次元に」は、ここ及び以下において、特に、２次元の平面方向の寸法が、この平面に対して横断する方向の、場合によっては存在する（厚み）変化よりも何倍も、好ましくは５倍以上大きいことを意味していると解される。「マイクロ流体の」又は「マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造」という用語は、ここ及び以下において、特に、構成要素の、好ましくは少なくともチャネルの、少なくとも一方向、特に深さ方向又は幅方向の寸法が、３０～７００マイクロメートルの範囲に少なくとも大部分においてあることを意味していると解される。チャネルの場合、好ましくは、深さ方向と幅方向の２方向において、この寸法オーダーにある。その際、一部のチャンバは、より大きな寸法を有し得る。

とりわけ片側熱入力を主とする回転に基づく分析方法においては、特に対流によって熱入力側と反対側の（上）側の比較的大きな熱放出をカバー本体によって防ぐことができる。これによって、チャンバ内の温度分布が比較的均一に保たれ、それはチャンバ内での反応過程に有利になる。更に、特に片側熱入力の場合、チャンバの熱入力側の加熱境界層は常に移動する液体によって「すすがれ」、その結果、加熱された部分容積が残りの液体と混合されるため、回転はチャンバ内の液体を比較的迅速に加熱することができる。それによって、また、遺伝物質鎖の比較的迅速な変性が促進される。均一な温度分布とは別に、上記のような混合は、他の均一な反応条件も可能にする。これは、反応パートナー、特に特定の添加物（ポリメラーゼ連鎖反応、英語で略して「ＰＣＲ」の場合、いわゆる「ＰＣＲプライマー」）が、反応が行われる特定のチャンバ内に規則的に予め保存されており、その溶解と混合が有利になるためである。そのため、反応中に局所的に生成される生成物又は中間生成物も、有利には他の反応パートナーと均一に混合させることができる。更に、特に均一な温度分布（特にＰＣＲの場合）は、有利にはチャンバ全体にわたって、比較的特別な（すなわち、特に正確な又は「正しい」）プライマーハイブリダイゼーション（「プライマーアニーリング」ともいう）を可能にする。「正しい」ＤＮＡ（標的）配列へのプライマーの添加は、知られているように、温度に依存し、その際、当座の温度値がＤＮＡの接合部の融点に近づくほど、標的配列への添加はより特異的になる。したがって、チャンバ内の温度値が大きく変化すると、非特異的なプライマーのハイブリダイゼーションが「より低温の」領域において規則的に生じ、一方、より特異的なプライマーのハイブリダイゼーションはチャンバ内のより高温の領域において生じる。

好ましい一実施形態においては、カバー本体によって覆われたチャンバは、遺伝物質の複製のための増幅チャンバ、特にいわゆる前増幅チャンバである。このような前増幅チャンバにおいては、後の方法ステップにおいて、様々な試験方法のための、又は、統計的に十分に信頼できる検査のための、目的に応じた十分な量の遺伝物質を使用できるために、試料に含まれる遺伝物質が複製される。

カートリッジは、その際、好ましくは、閉鎖系としてのチャネル及びチャンバ構造が、チャネルによって接続された複数の連続するチャンバを有し、それらチャンバの中において試料の材料が処理され、検査のために準備され、また検査されるように、形成されている。これは、不純物が混入する可能性のある検査対象物、例えば遺伝物質を、その系から取り出す必要がないという利点を有する。

遺伝物質の（前）増幅のために、特に、好ましくは上記のＰＣＲ熱サイクルにしたがって温度処理を行う。それによって、遺伝物質は、対応するチャンバ内において複数の異なる目標温度値に加熱及び冷却される。カートリッジの回転によって、回転軸に対して半径方向に働く人工の重力場がチャンバ内に発生する。その際、片側熱入力は、チャンバ内を回転する流れを発生させる。その流れは、加熱されたチャンバ側から半径方向に対してほぼ垂直に基体の上側に向かい、冷却による密度の増加によって、上側に沿って半径方向外側に向かい（したがって「人工重力」の方向に向かい）、そして再び熱入力側に戻る。更に、追加的に作用するコリオリ力は、この熱入力に関連した回転流に定常力成分をもたらし、それは、その他また、チャンバ内に有利な混合をもたらす。それによって、温度及び上記の反応物（すなわち、試料材料、反応パートナー、（中間）生成物など）の均質化がもたらされる。カバー体によって上側への放熱が少ないことによって、チャンバ内温度の均一化がもたらされる。更に、加熱要素の温度によって、チャンバ内の温度を、比較的安定かつ正確に（混合によって、有利には比較的迅速に）設定又は制御することができる。これは、上記したように、ＰＣＲ中、好ましくはいわゆるアニーリング段階（特にプライマーのハイブリダイゼーションが行われる間）において特に有利であり、それは、これによってプライマーのできるだけ均一かつ特異的な結合が可能になるからである。

好適な一実施形態においては、カバー本体は、基体の上側を少なくともほぼ（すなわち、ほぼ、例えば最大１０パーセントの偏差において）完全に覆っている。それによって、上記の効果が他のチャンバにおいても発揮され得る。オプションの一変形例においては、カバー本体は、開口部又は透明窓を有し、そこから、１つ又は複数の「読取りチャンバ」からのテスト結果の読取りが可能になる。オプションとして、後者の場合、開口は透明なステッカーによって覆われ、しかしながら、その開口をまたぐそのステッカーの表面は、好ましくは接着剤を有さない。

有利な一実施形態においては、カバー本体は、基体の上側に向かって突出し、覆われたチャンバを囲むフレームウェブを有する。それによって、基体の表面に平行な対流が、特に、基体の表面とカバー本体との間を流れる気流が、少なくとも、覆われたチャンバ、好ましくは上記の（前）増幅チャンバ全体にわたって、妨げられる、又は大幅に低減される。それによって、チャンバ内において、特に温度の高い均一性（又は、言い換えれば、特に少ない温度偏差）を、（「準定常」状態において、処理パラメータの、すなわち加熱温度及び回転速度の、例えば３０秒以上の、特に比較的長い保持時間後において）達成することができる。特に、１０ケルビン未満、好ましくは５ケルビン未満、特に約２ケルビンの温度差を達成することができる。

好ましくは、フレームウェブは、意図した使用状態において基体上に載っている。代替的には、フレームウェブは、（意図した使用状態において）基体からわずかな距離において、特に０．５ミリメートル未満、好ましくは、約０．１ミリメートル未満（すなわち０．１ミリメートル以下）の距離において、配置されている。

特に、覆われたチャンバの、可能な温度変化率を更に高めるために、その面積は（特に他のチャンバ及び／又はチャネルと比較して）比較的大きくなるように選択されている。例えば、覆われたチャンバは、約１．１ｍｍの「深さ」の場合において、２×５ｍｍ^２～１１×１６ｍｍ^２の面積を有する。それによって、周知のように、マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造の通常の寸法に比べて、大きな表面積を熱入力に利用することが可能になり、その結果、比較的大きな温度変化率が可能となる。

好適な更なる一形態においては、覆われたチャンバは、基体の上側において盛り上がって突出している。すなわち、このチャンバは、基体の上側に隆起部、特に段を成す（すなわち、直角又は少なくともほぼ直角の側壁を有する）プラトーを形成している。チャンバ、特にこのプラトーは、具体的にはその側壁（特にチャンバの側壁の少なくとも一部をも形成する）は、その際、フレームウェブと部分的に重なり合っている。

好適な一変形例においては、フレームウェブは、カバー本体と同一材料から、且つ、特に、カバー本体と一体的に（すなわちモノリシックに）作られている。代替的に、例えば、フレームウェブが基体上に配置され、増幅チャンバの上方の（すなわち、基体と、フレームウェブ付きカバー本体とによって囲まれた空間内の）容積の特に有効な気密を達成したい場合には、フレームウェブは、柔軟な材料、例えば、熱可塑性エラストマーから、例えば、２成分射出成形法によって製造される。

好ましくは、カバー本体は、特に熱可塑性のプラスチックから形成されている、並びに、好ましくは射出成形法によって製造されている。これによって、特に経済的なカートリッジの製造が達成される。

その際、カートリッジの基体は、好ましくは、チャネル及びチャンバ構造が成形される、特に熱可塑性基材と、シール被膜、特に、シールステップの後に基材にしっかりと結合され、それによってチャネル及びチャンバ構造を密封する、シールフィルムと、から形成されている。

本発明による回転に基づく分析方法は、上記のカートリッジを使用する。カートリッジを、まず、分析装置の支持プレート、特に一種のターンテーブルに固定する。次いで、カートリッジを保持した状態において支持プレートを回転させる。言い換えれば、カートリッジは、好ましくはその上側に平行な面内において回転する。それぞれの方法ステップに応じて、支持プレート上に配置された所定数（好ましくは複数）の加熱要素によって、片側においてカートリッジの基体に（好ましくは局所的に単一のチャンバ又はチャンバの一部のみに限定して）熱を導入する。更に、それぞれの方法ステップに応じて、上記回転の回転数を、２０Ｈｚまでの低回転数範囲、２０～４０Ｈｚの中回転数範囲、４０Ｈｚからの高回転数範囲の間において変化させる。

その際、熱入力及び／又は異なる回転数によって、それぞれの方法ステップにおいて、試料材料及び／又は分析物質を含む液体が、チャネル及びチャンバシステムを通してどのように搬送されるか、或いは、それぞれのチャンバ内においてどのように影響を受けるかを制御することが可能である。試料材料の「影響」とは、ここ及び以下において、特に異なる「処理」、例えば機械的処理又は生化学的反応を引き起こすこと、混合、又は後続のステップのための液体量の測定、を意味すると解される。

「分析物質」とは、ここ及び以下において、特に、好ましくはＤＮＡ又はＲＮＡ、例えば特定の酵素、アミノ酸、タンパク質などの反応をサポートする材料（特に分子）、又は、反応の下流における分析をサポートする材料、例えば、所定の反応生成物の特定の発光又は蛍光をもたらす分子を意味すると解される。そのような分析物質は、特に複数のチャンバが存在する場合は、好適には、これらのチャンバのかなりの数に（一部に）おいて予め保存されている。例えば、上記の添加物がそのような分析物質である。

本方法において上記のカートリッジを使用するため、本方法もまた、カートリッジの全ての長所を等しく有している。

方法の好ましい一変形例においては、カバー本体によって覆われたチャンバ、すなわち、特に増幅チャンバにおいてＰＣＲを実行する。そのために、サイクル的な熱入力によって、チャンバ内の液体温度を一方においては５０～７５℃に、及び他方においては８０～１００℃に設定する。すなわち、最初のサイクルステップにおいては、まず一方の温度範囲を設定し、他方のサイクルステップにおいては、対応する他の温度範囲を設定する。好ましくは、その際、中回転数から高回転数まで（すなわち、少なくとも２０Ｈｚ、好ましくは４０Ｈｚ以上）を使用する。

本発明による使用によれば、ここで説明された、及び以下においてより詳細に説明するカートリッジは、回転に基づく分析方法に使用される。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながらより詳細に説明する。

回転に基づく分析方法に使用するカートリッジの概略的な分解図である。 カートリッジの基体の熱入力側を示す概略的な平面図である。 カートリッジが意図したとおりに使用される分析装置の支持プレートの概略的な平面図である。 カートリッジが意図したとおりに使用される分析装置の支持プレートの概略的な側面図である。 部分的に組み立てられたカートリッジを伴う支持プレートの、図３による図である。 意図した使用状態にあるカートリッジを伴う支持プレートの、図４による図である。 カートリッジのカバー本体の下側を示す概略的な図である。 分析方法の部分ステップを説明するためのカートリッジの基体の、図２による図である。 分析方法の部分ステップを説明するためのカートリッジの基体の、図２による図である。 分析方法の部分ステップを説明するためのカートリッジの基体の、図２による図である。 分析方法の部分ステップを説明するためのカートリッジの基体の、図２による図である。 カートリッジのチャンバの断面を示す概略的な詳細図である。 カートリッジのチャンバの概略的な部分断面図である。 カートリッジのチャンバの概略的な部分断面図である。 カートリッジのチャンバの概略的な部分断面図である。 分析方法の更なる部分ステップを説明するための、カートリッジの基体を示す、図２による図である。 分析方法の更なる部分ステップを説明するための、カートリッジの基体を示す、図２による図である。 分析方法の更なる部分ステップを説明するための、カートリッジの基体を示す、図２による図である。 分析方法の更なる部分ステップを説明するための、カートリッジの基体を示す、図２による図である。

すべての図において、対応する部品には常に同一の参照符号を付す。

図１には、「カートリッジ」（又は、円盤を半分にしたような平面形状のため、略して「ディスク１」ともいう）という試料容器が概略的に示される。このディスク１は、後に詳述する、回転に基づく分析方法において使用される。ディスク１は、マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造４を有する基体２（「基板」ともいう）を備える。このチャネル及びチャンバ構造４は、また、後に詳述する複数のチャンバを有し、それらのチャンバは、割り当てられたチャネルによって相互にそれぞれ接続されている（図２参照）。未組立の状態においては、チャンバ及びチャネルはそれぞれ、基体２において、各々「開いた」洗面器状の凹部と、溝状の凹部とを形成している。そのため、ディスク１は、シールフィルム６（又は：「シール被膜」ともいう）も備えており、このシールフィルムは、マイクロ流体の基体２上に熱シールされることによって、以下「熱入力側８」と呼ばれる側からチャネル及びチャンバ構造４をシールする。基体２は、チャネル及びチャンバ構造４への側方のアクセス部１０を有し、このアクセス部を介して試料材料をチャネル及びチャンバ構造４内に導入することができる。アクセス部１０は、カプセル１２によって可逆的に閉じることができ、試料材料の挿入とその後の再密封を可能にする。また、ディスク１は、基体２の「上側１６」（又は熱入力側８に対する「裏側」でもよい）に載置されるカバー本体（以下、略して「カバー１４」という）を備え、そのカバー本体は、本実施例においては、係止フック１８（図７参照）を基体２の対応する開口部２０に係止することによって、基体２に固定される。カバー１４は、第１の読取り窓２２及び第２の読取り窓２４を有し、これらを通して、その下にある基体２のチャンバの内容物を読取り、それによって（例えば蛍光検出によって）分析し、又は少なくとも検査することができる。

オプションの（ここに示す）一変形例においては、ディスク１はまた、カバー１４に付けられる（ここでは２つの部分からなる、好ましくは接着剤付きの）ラベル２６を備える。ラベル２６は、読取り窓２２及び２４を介して読取りができるように形成されている。この変形例のオプションの更なる一形態においては、ラベル２６は、読取り窓２２及び２４を覆う透明な領域を有する。好適には、このような透明な領域には、接着剤が提供されず、すなわち、接着剤が付着せず、それによって、発光性の接着剤の影響を受けずに蛍光を検出することができる。

カバー１４において、ディスク１を、分析装置の自動フィーダ内において位置合わせして位置決めできるように、凹部２８が、側壁３０のわきに形成されている。

基体２は複数（ここでは具体的には２つ）の穿孔３２を有し、その穿孔は、ディスク１を分析装置の支持プレート（以下「ターンテーブル３４」という、図３～図５参照）上に明確に位置合わせして配置するために使用される。ターンテーブル３４の位置決めピン３８は、ターンテーブル３４の上面及びディスク１の熱入力側８（したがって平面的な延長部）に対して平行である回転面３６に位置決め及び固定するために、これらの穿孔３２に係合する。

分析装置のターンテーブル３４は、遠心分離、すなわち回転軸４０（図４参照）を中心としたディスク１の回転のために使用される。その際、ターンテーブル３４は、オプションとして２枚のディスク１を受け入れできるように構成されており、そのため、１８０度回転対称に形成されている（図３参照）。更に、ターンテーブル３４は複数の加熱要素４２を支持しており、それら加熱要素は、ディスク１のチャネル及びチャンバ構造４の個々のチャンバの局所加熱のために使用され、そのため、その外輪郭が対応するチャンバに適合している。加熱要素４２は、本実施例においては、抵抗加熱板によって形成されている。

代替的な一実施例においては、加熱要素４２は、アクティブ冷却も可能にするペルチェ素子によって形成されている。

ディスク１の個々のチャンバ、チャネル、及び更なる要素を、以下に説明する方法シーケンスを参照して、より詳細に説明する。

分析方法を実行するために、少なくとも１つのディスク１を、分析装置に導入し、ターンテーブル３４上に位置決めして載置する。そのディスクの中には、スワブ４４が、試料材料キャリアとしてアクセス部１０を介してチャネル及びチャンバ構造４のスワブチャンバ４６まで挿入されており、そのアクセス部１０はその後、カプセル１２によって閉じられる。ディスク１が１枚だけ装着された場合、分析装置は、ターンテーブル３４を自動的にバランス調整させるように（特にターンテーブル３４にカウンターウェイトを配置することによって）構成されている。固定のために、ディスク１は真空ポンプによってターンテーブル３４に吸着される。そのために、加熱要素４２には、その周りを囲むシール輪郭部４８が設けられている。ディスク１は、この輪郭部に接触しており、それによって、特定の領域においてターンテーブル３４に吸着させることができる。これによって、好適なことに、加熱要素４２とディスク１の局所的な被加熱部との密着が可能となる。

初期状態（すなわち、試料又はスワブ４４が既に挿入されていない状態）において、ディスク１は、第１のスティックパックチャンバ５２及び第２のスティックパックチャンバ５４内の密封されたスティックパック５０に、液体試薬の形態において、予め保存された添加物又は分析物質を含んでいる。更に、添加物又は分析物質として、いわゆるプライマーも前増幅チャンバ５６に予め保存されている。更にプライマー及びいわゆるプローブ（「遺伝子プローブ」ともいう、通常はポリヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドの形態である）が、複数の読取りチャンバ５８に予め保存されている。これらの読取りチャンバ５８は、カバー１４の読取り窓２４を通して見ることができる。前増幅チャンバ５６内のプライマー対は、分析方法の具体的な目的及び／又は特定の手順に応じて、同一又は異なっている。例えば、読取りチャンバ５８のプライマーは、前増幅チャンバ５６のプライマーと対で同一であるか、又は、例えば、従来技術で知られている「ネステッドＰＣＲ」（「入れ子式の」又は「組み込み式の」ＰＣＲ）のために提供され、したがって、異なるように作成されている。

ほぼ円形の第１の「凍結乾燥チャンバ６０」と、やはりほぼ円形の「第２の凍結乾燥チャンバ６１」には、凍結乾燥物が予め保存され、これらは、例えば酵素、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰｓ（デオキシヌクレオチド３リン酸）、塩類、及び／又は、更なる予め保存された試薬（例えばＰＣＲ添加剤、ヌクレアーゼ阻害剤、関与酵素の共同因子など）を含む。本実施例においては、スワブチャンバ４６は、溶解剤及び処理制御剤、例えば、芽胞、真菌、ファージ、又は人工標的を含む。スワブチャンバ４６と結合する溶解チャンバ６２は、溶解ペレットのほか、磁石及び粉砕媒体を含む。後者は、例えば、ガラス粒子及び／又はジルコニア粒子である。これらの粒子は、オプションとして、ＥＤＴＡによってコーティングされており、又は、ＥＤＴＡは、血液を試料材料として使用する場合に、凝固を防ぐために付加される。阻害剤を結合させるために、オプションとして、（活性）炭素が付加される。すなわち、このようなオプションの場合、（活性）炭素も予め保存されている。

試料採取の後に、代替的にはスワブ４４（医療分野では無菌状態において「スワブ」ともいう）に対して、例えば血液キャピラリを使用して、試料キャリア、この場合はスワブ４４をディスク１、具体的にはスワブチャンバ４６に挿入し、アクセス部１０をカプセル１２によって閉鎖する。カプセル１２は、その際、場合によっては試料材料に含まれる病原体の流出を防ぐため、気密性を保って閉じられる。オプションの一実施例においては、ディスク１、具体的には基体２は、フィルタ及び凝縮水トラップ６６（比較的小さなチャンバ形態の）が上流配置されたベント孔６４を有する。後者は、凝縮水によってフィルタを湿らせることができる。しかしながら、ベント孔６４は、代替的な一実施例においては省略することも可能である。

ディスク１がターンテーブル３４に位置決め固定された後において、分析装置に配置された磁石をディスク１の上方において動かすことによって、試料材料の溶解が開始される。これによって、ディスク１の基準系に対して変化する磁場が発生し、溶解チャンバ６２に配置された磁石が移動する。磁石の移動によって、溶解チャンバ６２内に存在する粉砕媒体の粒子が互いに擦れ合い、それによって、細菌、真菌、ウイルス、又はその他の分析物が可溶化される。

この機械的な溶解は、オプションの方法ステップにおいて、対応する局所的に割り当てられた加熱要素４２によって溶解チャンバ６２を加熱することによって、熱的にサポートされる。

その間に、ターンテーブル３４は回転し、それによって、ディスク１も回転し、遠心分離によって比較的大きな試料粒子が沈降する。それによって、生化学的な阻害耐性が高められると共に、チャネル及びチャンバ構造４のマイクロ流体チャネルの閉塞のリスクが低減される。

オプションとして、試料は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）によって、又は、等温方法（例えば、ループ媒介等温増幅、略して：ＬＡＭＰ、又はリコンビナーゼポリメラーゼ増幅、略して：ＲＰＡ）によって、この最初のステップにおいて既に複製され得る。例えば、ＰＣＲ又はＭＤＡ（多重置換増幅）に基づく、いわゆる全ゲノム増幅による、この最初のステップにおける非特異的な増幅も考えられる。

しかしながら、一般的には、試料材料は、まず磁石と粒子の移動によって均質化され、オプションとしては、オプションの片側加熱によって溶解チャンバ６２内に生じる温度勾配に基づく対流によってサポートされて、均質化される。溶解チャンバ６２内において生化学反応が付加的に設けられている場合、それによって、溶解チャンバ６２の反応条件も同時に均質に保たれる、すなわち、特に安定した温度分布が設定され、及び／又は高い物質混合が達成される。これは、特に、濃度が非常に低い試料、又は、溶解が困難な試料に適している。また、その際、可能なＤＮＡ又はＲＮＡのせん断は、それによって二次構造が減少されるため、その後の増幅をサポートすることができる。移動する磁石の機械的作用と試料に加わる力によって、ＤＮＡ或いはＲＮＡの鎖は（ランダムに）切断され（「せん断」され）得る。その際、機械的作用（すなわち「機械的溶解」）の、例えば磁石の移動速度の、持続時間と強度とによって、せん断の程度を制御することができる。しかしながら、その際、ＤＮＡ及びＲＮＡを強くせん断しすぎると増幅ができなくなるため、注意が必要である。

また、更なる方法ステップにおいて、スティックパックチャンバ５２及び５４を、対応する加熱要素４２によって局所的に約９０℃に加熱し、次いで（オプションとしてこの間も）ターンテーブルの回転数を３０Ｈｚ以上、特に約６０Ｈｚの範囲まで増加させる。この中高速回転数における遠心分離の際に、加熱と遠心力の組み合わせによって、スティックパック５０は５秒程度の比較的短時間において開封される。すなわち、この加熱によって、いわゆるピールフィルムから形成されたスティックパック５０のティアシーム又はピールシームは、熱的に弱められる。

少なくとも２５Ｈｚ、特に上記した３０Ｈｚ以上、好ましくは約６０Ｈｚの回転中に、スティックパックチャンバ５２及び５４の加熱によって過圧が蓄積される。過圧は、スティックパックチャンバ５２及び５４それぞれに含まれるガスの膨張（理想気体の法則による）のみではなく、スティックパック液体及びスティックパックチャンバ５２或いは５４内の温度に依存する蒸気圧によって引き起こされる。その後、回転数の低下の際に、この過圧によって、液体の大部分（好ましくは９０％以上）がスティックパックチャンバ５２或いは５４からそれぞれ接続されたチャネル６８を通って溶解チャンバ６２又は凍結乾燥チャンバ６１に排出される。この排出は、１０～３０Ｈｚの遠心分離の際にも、ディスク１内の遠心力に抗して強固に行われる。スティックパックチャンバ５４から排出された液体は、その後の主増幅のための試薬の一部を含む、凍結乾燥チャンバ６１に配置された凍結乾燥物を溶解させる。溶解チャンバ６２或いは凍結乾燥チャンバ６１へのこの液体移送は、スティックパックチャンバ５２のスティックパック５０の液体を使用できるようにするために、溶解チャンバ６２での上記の（機械的）溶解の前又は間に行われる。

図８においては、開封されたスティックパック５０と、スティックパック５０からスティックパックチャンバ５４に漏れた液体とがハッチングで示されている。液体の一部は、既にスティックパックチャンバ５２からスワブチャンバ４６と溶解チャンバ６２とに入り込んでいる。図９には、それぞれの液体を排出した後のスティックパックチャンバ５２及び５４の状態が示されている。

続く方法ステップにおいては、液体（「溶解物」）が溶解チャンバ６２から後続の凍結乾燥チャンバ６０（図８～図１１において溶解チャンバ６２の上方の右側に示す）に輸送され、その凍結乾燥チャンバの中において、溶解物はその中に予め保存されていた凍結乾燥物を溶解する（図１０を参照）。この凍結乾燥物は、オプションとして、上記の増幅試薬に加えて、特定のヌクレアーゼを不活性化するためのヌクレアーゼ阻害剤、並びに、ジチオスレイトール（ＤＴＴ）のような添加剤又は共同因子を含み得る。溶解物の搬送は、その際、ディスク１の更なる回転による遠心力に抗して、上流に配置されたスティックパックチャンバ５２及び／又は溶解チャンバ６２の加熱、及び／又は、凍結乾燥チャンバ６０の下流に流体的に接続されている前増幅チャンバ５６、（反対側の）スティックパックチャンバ５４及び／又は読取りチャンバ５８の冷却によって行われる。後続のチャンバの冷却は負圧による吸引効果をもたらし、先行するチャンバ又は複数のチャンバの加熱は、対応して逆に、過圧による液体の前進をもたらす。

凍結乾燥チャンバ６０は、オーバーフローチャネル７０によってオーバーフローチャンバ７２に接続されている。溶解チャンバ６２からチャンバ６０への溶解物搬送の際に、余分な溶解物はオーバーフローチャネル７０を通ってオーバーフローチャンバ７２に流れ込む。制御チャンバ７４及び７６は、オーバーフローチャンバ７２に接続されており、ディスク１が正しく充填されているかどうかを確認するために使用される。オーバーフローチャンバ７２に流入した溶解物は、そこから制御チャンバ７４並びに、制御チャンバ７６（図１０に概略的に示される）に充填される。制御チャンバ７４及び７６への充填は、ディスク１の正しい充填を確認するために使用される。特に、図１０の右側に示す、ほぼ正方形の形状を有する制御チャンバ７４の充填、具体的には、これに半径方向外側において接続された制御チャンバ７６の充填は、ディスク１の充填不足がないことを意味するものと解釈される。一方、左側のほぼ正方形の制御チャンバ７４に流体的に続くほぼ三角形（図１０参照）の制御チャンバ７４の充填、具体的には、制御チャンバ７４の半径方向外側において接続された制御チャンバ７６の充填は、ディスク１の過充填を意味すると解釈される。ここに存在する液体の総量は、導入された試料材料の体積、通常約１０５～１７０マイクロリットルと、及び、スティックパックチャンバ５２のスティックパック５０の体積、約１４０～１６０マイクロリットルとによって構成されている。対応する制御チャンバ７４及び７６の充填は、特定の時点（例えば、分析方法全体の終了時）において、又は凍結乾燥チャンバ６０の充填中にも、カバー１４の読取り窓２２を通して、蛍光検出器によって連続的に監視することができる。これによって、制御チャンバ７４及び７６、ひいては凍結乾燥チャンバ６０が充填された時刻を知ることができる。これは、他方また、エラーの原因となりうるものの推測を可能にする。オプションの一実施例においては、より強い信号を得るために、乾燥した蛍光色素が制御チャンバ７４及び／又は７６に組み込まれる。

更なる方法ステップにおいては、次に、４０～６０Ｈｚの高回転数によって、液体が、凍結乾燥チャンバ６０から移送チャネル７８を通って前増幅チャンバ５６に搬送される。前増幅チャンバ５６内の液体状態がそれぞれの排出チャネル８０の開口部を超えるとすぐに、封入された空気量が、前増幅チャンバ５６の（半径方向内向きの）「ヘッドスペース」内おいて、及び、割り当てられたチャネル８２（図１１参照）を介して下流に配置されたそれぞれのチャンバ８４において圧縮される。

４０～８０Ｈｚの回転数における高遠心分離の下に、次の方法ステップにおいて、前増幅チャンバ５６において前増幅が行われる。前増幅チャンバ５６及びチャンバ８４における過圧は、前増幅時の高遠心分離によって維持される。まず、予め保存されていたプライマー、例えばトレハロースによってスポットしたものを、前増幅チャンバ５６において分解する。ＲＮＡを検出する場合は、オプションとして、存在するＲＮＡをＤＮＡに転写するために、まず逆転写を３５～７０℃の一定温度において３０秒～１０又は３０分間、行うことが可能である。しかしながら、ＰＣＲによる前増幅は、前増幅チャンバ５６内の液体を５０～７５℃及び８０～１００℃の範囲内における局所的且つ循環的な加熱及び冷却によって行われる。前増幅は、５～３０回の前増幅サイクルを含む。各サイクルは、その際、８０～１００℃までの加熱、及び、その後の５０～７５℃までの冷却を含む。

前増幅チャンバ５６内の（前増幅）反応は、大きな対流によってサポートされている。これは、ディスク１、具体的には熱入力側８から前増幅チャンバ５６への片側熱入力と、並びに、同時の回転とに起因するものである。図１２及び図１３から分かるように、前増幅チャンバ５６内の液体は、まず、加熱要素４２によって加熱された熱入力側８において加熱され、これによって加熱された境界層が形成される。その際、境界層の密度は、液体量の残りの部分に比べて低くなる。境界層の加熱された液体は、半径方向Ｒに向けられた、ディスク１の回転による人工的な重力場において、最初は半径方向Ｒに対して「内側」に向かって、次に半径方向Ｒに対して横切る上側１６に向かって上昇する。そこで液体は冷却され、「重力によって」、上側１６に沿って半径方向Ｒ外側へ向かい、再び熱入力側８へ沈む（図１３参照）。そのため、熱入力によって半径方向Ｒに沿った対流及び流れが発生する。図１２（上側１６からの平面図）及び図１３に、温度分布及び密度分布を、異なるハッチングを施した部分によって概略的に示している。更に、同じく発生するコリオリ力によって、接線方向の流れ成分（すなわち、ディスク１の平面方向における半径方向Ｒに垂直な方向）が形成され、液体の混合が追加的にサポートされる。対流は人工的な重力場によって引き起こされるため、ディスク１の回転が速くなると対流が大きくなる。したがって、高回転数の際に発生する対流は、前増幅チャンバ５６内の反応成分の特に効果的な混合をもたらし、その結果、効率的な増幅条件を実現することができる。

しかしながら、副次的な効果として、ディスク１の加熱されていない上側１６に非常に高い熱放出がある場合、例えば１０℃（又はケルビン）の大きい温度勾配が前増幅チャンバ５６の液体体積内に形成される可能性があり、これは不利になり得る。図１３に示された実施例（カバー１４がない場合）においては、加熱要素４２を９７℃に制御して加熱すると、前増幅チャンバ５６の左下領域（右斜め上方にハッチングされた）の温度値は９５℃となり、前増幅チャンバ５６の右上領域の温度値は８５℃となる。

このような大きな温度勾配は、図１４に示す実施例においては、空気遮蔽を行うカバー１４によって低減される。そのため、同じ熱入力の際に、温度値は、左下領域において９５℃、右上領域において９１℃となり、それによって４ケルビンの差が達成される。

熱放出をさらに低減するために、更なる一実施例においては、カバー１４は、前増幅チャンバ５６をリング状に囲むフレームウェブ８６を有し、それによって、上側１６における対流による熱放出をさらに低減する（図１，７及び１５参照）。そのフレームウェブ８６は、カバー１４に成形されており、すなわちカバーと一体的に結合されている。その際、フレームウェブ８６は、基体２の方向に突出し、基体から約１００μｍの小距離離れて終っている。その際、フレームウェブ８６は、上側１６において台地状に盛り上がった前増幅チャンバ５６を、その側面においても囲んでいる。このカバー１４とフレームウェブ８６とによる前増幅チャンバ５６の継続的な遮蔽によって、各前増幅チャンバ５６内、すなわち図１５における２つの異なるハッチング領域の間に約２ケルビンの温度差が可能になる。そのため、それぞれの前増幅チャンバ５６において、とりわけ回転による、比較的強い対流が生じる。しかしながら、加えて、少なくとも静的な場合において、すなわち、加熱要素４２の温度が少なくとも約１０～３０秒間維持される場合において、反応温度の比較的高い均質性が、前増幅チャンバ５６内において達成される。経験上において、本実施例及び以下において説明する形状及びその際使用されるパラメータによって、約１５秒後からすでに静的条件を達成できることが分かっている。

相互作用を必要とする反応、例えば固相への分子の結合、例えばマイクロアレイへの結合、又は、それぞれの反応パートナーの濃度が通常低く、したがってそれぞれの反応パートナー間の接触が比較的低い確率で行われる反応が前増幅チャンバ５６で行われる場合には、大きな対流（したがって比較的強い混合）並びに均一な温度分布が、有利になり得る。

前増幅の終了後に、回転数は、約５～２０Ｈｚ、具体的には約１０Ｈｚに低減される。それによって、前増幅チャンバ５６のヘッドスペース内及びチャンバ８４内の圧縮空気量が膨張する。排出チャネル８０の開口部内において半径方向にある液体が、少なくとも大部分において、排出チャネル８０を通る膨張する空気によって別のチャンバ８８に排出されることによって、これは、他方また、前増幅チャンバ５６内の液体レベルの低下という結果をもたらす。これは、排出チャネル８０が、前増幅チャンバ５６に通じる移送チャネル７８よりも低い流れ抵抗、具体的にはより大きなチャネル断面を有することによって可能となる。

その際、ディスク１は、特に、チャンバ８８と連絡し、ディスク１の他のチャンバへの内部ベントを可能にするベントチャネル９０を備える。それによって、チャンバ８８に流入する液体によって圧縮される空気は、ベントチャネル９０を介して凍結乾燥チャンバ６０の方向に逃げることができる。

続く方法ステップにおいては、ディスク１（或いはターンテーブル３４）の回転数は、１０～２０Ｈｚの値の範囲、好ましくは約１５Ｈｚに設定され、具体的には増加される。それによって、チャンバ８８からの液体は、半径方向外側に横たわる異なる体積の３つの「測定指」又はチャンバ突起を有する測定チャンバ９４に、サイフォン９２を介して流入する。その際、これら測定指が順次満たされ、それによって、所定の（測定指の）体積をもとに、個々の部分体積が測定される（図１６参照）。測定指の半径方向外側のチャネル９６を通る液体の流れは、これらのチャネル９６の高い流れ抵抗によって、具体的には、少なくとも１つの空間方向、具体的には断面方向におけるそれらのチャネル寸法が２００μｍより小さいということによって、制限される。そのため、次のステップにおいてチャネル９６を通ってそれぞれ流れる部分容積は、それぞれの上流側の測定指の容積によって実質的に予め設定されている。余分な液体量は排水口９８に流れる。

次の方法ステップ（図１７参照）においては、遠心分離の増加、すなわち回転数を３０～８０Ｈｚの範囲、具体的には約６０Ｈｚに増加することによって、液体の測定された部分体積は、それぞれの後続チャンバ、すなわち図１７においてスワブチャンバ４６の左側に示す凍結乾燥チャンバ６１に、さらにチャンバ１００に移動する。

この凍結乾燥チャンバ６１には、本来、スティックパックチャンバ５４に配置されたスティックパック５０に予め保存されていた「主増幅バッファ」と、凍結乾燥チャンバ６１に予め保存されており、その間に液体に溶解した凍結乾燥物と、チャネル９６を介して供給された、前増幅チャンバ５６からの液体に含まれる「前増幅産物」と、が存在している。

後続の方法ステップにおいては、ディスク１は、比較的速い方向転換の下に、－２０～４０Ｈｚ及び＋２０～４０Ｈｚの末端値の間において、５～４０Ｈｚ／秒、好ましくは約３０Ｈｚ／秒の変化率において、それぞれ回転される。この場合の符号は、回転方向の違いを表している。凍結乾燥チャンバ６１内に存在する成分は、方向転換の際に発生する加速度と、それによって回転系に発生するオイラー力及びコリオリ力によって混合される。

これに並行して、複数の読取りチャンバ５８、これらの上流に設けられ測定チャンバ１０２、及びオーバーフローチャンバ１０４は、対応する割り当てられた加熱要素４２によって加熱される。それによって膨張した空気は、補償チャネル１０６を介してチャンバ１００内に逃げることができる。混合過程の最後に、方向転換を終了し、再び約２０Ｈｚの一定回転数に設定する。続いて、読取りチャンバ５８、測定チャンバ１０２、オーバーフローチャンバ１０４は再び冷却される。これによって、それぞれのチャンバ５８，１０２，及び１０４に相対的な負圧が生じ、凍結乾燥チャンバ６１に後続されたサイフォンチャネル１０８、及び、チャンバ１００に接続された補償チャネル１０６の充填状態が、遠心圧と空気圧差との比に依存として増加する。液体がサイフォンチャネル１０８の頂点１１０を超えると同時に、すべての液体が凍結乾燥チャンバ６１から後続の測定チャンバ１０２に移動する（図１８を参照）。凍結乾燥チャンバ６１とチャンバ１００との間のベントチャネル１１２は、その際、これら２つのチャンバ６１及び１００間における空気交換を可能にする。

その際、液体は、個々の測定チャンバ１０２に順次流れ込み、それによって測定される。更に、測定チャンバ１０２内の液体は、それぞれ、弁チャネル１１４の形態の遠心空圧弁によって留められる。余分な液体は、オーバーフローチャンバ１０４に流れ込む。遠心空圧弁は、以下に基づいている。すなわち、液体は、それぞれの後続の読取りチャンバ５８内の逆圧力によってそれぞれの弁チャネル１１４に保持され、中回転数の範囲、具体的にはこの場合約１５～２５Ｈｚの回転数の際には、後続の読取りチャンバ５８に流入できない。

後続の方法ステップにおいては、それぞれの弁チャネル１１４内の（液体の）メニスカスが、いわゆる「レイリー・テイラー不安定性」によって不安定になり、それによって、液体の少なくとも大部分が、対応する読取りチャンバ５８（図１９参照）に移送される程度にまで、典型的には４０Ｈｚ超まで、回転数が増加される。

更なる方法ステップにおいては、読取りチャンバ５８において主増幅が行われる。このために、読取りチャンバ５８内にそれぞれ予め保存されていたプライマー及びプローブを溶解する。その際、プライマー及びプローブの溶解とその後の増幅は、図１２及び図１３を参照して上記したように引き起こされる、読取りチャンバ５８内の高い対流によってサポートされる。反応は、すべての読取りチャンバ５８において、約６０℃における各サイクルの後に、蛍光検出器によって読み出される。蛍光検出器は、異なる波長の蛍光を検出する。読取りは、カバー１４の読取り窓２４を通して行われる。このプロセスは、いわゆる「リアルタイムＰＣＲ」に相当する。その際、１２個の読取りチャンバ５８のそれぞれにおいて、例えば３～１０プレックスの多重反応を行うことができる。その際、蛍光検出器の信号の対応する増加が、検出されたターゲットを示す。

蛍光検出器による光学的評価に影響を与えないように、あるいはできるだけ影響を与えないようにするために、読取りチャンバ５８は、半径方向に内側において、蛍光検出器による観察領域の外側において、より詳細に図示しない凹部を有しており、その凹部は、気泡を「捕まえて」、観察領域に入らないようにするために使用される。この凹部にある気泡は、観察領域に入らないために、比較的強く変形される必要がある。本実施例においては、有利にも、気泡の境界面は、特に既存の表面張力条件による影響を受けて、打ち消し効果を発揮する。

更にオプションとして、この場合、読取りチャンバ５８を覆う、透過的に閉じられた読取り窓２４も、フレームウェブ８６と同等のフレームウェブ（図１参照）によって縁取られており、それによって、ここにおいても読取りチャンバ５８からの熱放出を低減することができる。

また、蛍光検出の代わりに、いわゆる融解曲線分析、例えば「高解像度融解曲線分析」又は「高速融解曲線分析」を用いて評価することも可能である。これによって、更なる高多重化が可能になる。オプションの一実施例においては、読取りチャンバ５８において、いわゆるインターカレート色素（例えば「ＥｖａＧｒｅｅｎ」、「ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ」、「ＢｏｘＴｏ」のブランド又は名称で知られている色素）に基づく「リアルタイムＰＣＲ」を行い、その際、生じたＰＣＲ産物が、増幅後に融解曲線によって検出される。その際、１つのチャンバにつき、最大２０個のＰＣＲ産物を検出及び識別することができる（２０プレックス）。

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

１ ディスク
２ 基体
４ チャネル及びチャンバ構造
６ シールフィルム
８ 熱入力側
１０ アクセス部
１２ カプセル
１４ カバー
１６ 上側
１８ 係止フック
２０ 開口部
２２ 読取り窓
２４ 読取り窓
２６ ラベル
２８ 凹部
３０ 側壁
３２ 穿孔
３４ ターンテーブル
３６ 回転面
３８ 位置決めピン
４０ 回転軸
４２ 加熱要素
４４ スワブ
４６ スワブチャンバ
４８ シール輪郭部
５０ スティックパック
５２ スティックパックチャンバ
５４ スティックパックチャンバ
５６ 前増幅チャンバ
５８ 読取りチャンバ
６０ 凍結乾燥チャンバ
６１ 凍結乾燥チャンバ
６２ 溶解チャンバ
６４ ベント孔
６６ 凝縮水トラップ
６８ チャネル
７０ オーバーフローチャネル
７２ オーバーフローチャンバ
７４ 制御チャンバ
７６ 制御チャンバ
７８ 移送チャネル
８０ 排出チャネル
８２ チャネル
８４ チャンバ
８６ フレームウェブ
８８ チャンバ
９０ ベントチャネル
９２ サイフォン
９４ 測定チャンバ
９６ チャネル
９８ 排水口
１００ チャンバ
１０２ 測定チャンバ
１０４ オーバーフローチャンバ
１０６ 補償チャネル
１０８ サイフォンチャネル
１１０ 頂点
１１２ ベントチャネル
１１４ 弁チャネル
Ｒ 半径方向

カバー本体は、特に熱可塑性のプラスチックから形成されている、並びに、好ましくは射出成形法によって製造されている。これによって、特に経済的なカートリ ッジの製造が達成される。

その際、カートリッジの基体は、チャネル及びチャンバ構造が成形される、特に熱可塑性基材と、シール被膜、特に、シールステップの後に基材にしっかりと結合され、それによってチャネル及びチャンバ構造を密封する、シールフィルムと、から形成されている。

Claims (11)

1. 片側熱入力を用いた、回転に基づく分析方法のためのカートリッジ（１）であって、
   マイクロ流体チャネル及びチャンバ構造（４）が形成され、複数の処理チャンバがチャネルによって相互接続されている、面状に拡がる基体（２）と、
   前記分析方法を実行するための分析装置の支持プレート（３４）に前記基体（２）を位置決め及び／又は固定するための、前記基体（２）に形成された複数の位置決め及び／又は固定要素（３２）と、
   熱入力側（８）と反対側の前記基体（２）の上側（１６）に片側配置され、少なくとも１つのチャンバ（５６）を覆う、前記基体（２）に固定されたカバー本体（１４）と、を備えたカートリッジ（１）。
2. 前記カバー本体（１４）によって覆われた前記チャンバは、遺伝物質の複製のための増幅チャンバ（５６）である、請求項１に記載のカートリッジ（１）。
3. 前記カバー本体（１４）は、前記基体（２）の前記上側（１６）を少なくともほぼ完全に覆っている、請求項１又は２に記載のカートリッジ（１）。
4. 前記カバー本体（１４）は、前記基体（２）の前記上側（１６）に向かって突出し、前記覆われたチャンバ（５６）を囲むフレームウェブ（８６）を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のカートリッジ（１）。
5. 前記フレームウェブ（８６）は、意図した使用状態において、前記基体（２）上に載っている、又は、前記基体（２）からわずかな距離をおいて、特に０．５ミリメートル未満、好ましくは０．１ミリメートル以下の距離をおいて、配置されている、請求項４に記載のカートリッジ（１）。
6. 前記覆われたチャンバ（５６）は、前記基体（２）の前記上側（１６）において盛り上がって突出しており、前記フレームウェブ（８６）と部分的に重なり合っている、請求項５に記載のカートリッジ（１）。
7. 前記カバー本体（１４）は、特に熱可塑性のプラスチックから形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のカートリッジ（１）。
8. 前記基体（２）は、その中に挿入されたチャネル及びチャンバ構造（４）を有する特に熱可塑性の基板と、前記チャネル及びチャンバ構造（４）をシールするシール被膜（６）とを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のカートリッジ（１）。
9. 回転に基づく分析方法であって、
   請求項１～８のいずれか一項に記載のカートリッジ（１）を分析装置の支持プレート（３４）に固定し、
   前記カートリッジ（１）を保持した状態において前記支持プレート（３４）を回転させ、
   それぞれの方法ステップに応じて、前記支持プレート（３４）に配置された所定数の加熱要素（４２）によって、片側において前記基体（２）に熱を導入し、
   前記それぞれの方法ステップに応じて、前記回転の回転数を、２０Ｈｚまでの低回転数範囲、２０～４０Ｈｚの中回転数範囲、及び４０Ｈｚからの高回転数範囲の間において変化させる、分析方法。
10. 前記カバー本体（１４）によって覆われた前記チャンバ（５６）内においてポリメラーゼ連鎖反応を実行し、
    サイクル的な熱入力によって、前記チャンバ（５６）内の液体温度を、一方においては５０～７５℃に、他方においては８０～１００℃に設定し、且つ、中回転数から高回転数までを使用する、請求項９に記載の分析方法。
11. カートリッジ（１）の使用方法であって、
    請求項９又は１０に記載の回転に基づく分析方法において請求項１～８のいずれか一項に記載のカートリッジ（１）を使用する使用方法。

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