本發(fā)明涉及一種用于處理生物試樣的裝置、一種相應(yīng)的方法以及一種用于分析生物試樣的分析系統(tǒng)。

小型化的微流體的診斷系統(tǒng)-所謂的芯片實(shí)驗(yàn)室或者說LoCs（LoC；Lab-on-a-Chip）-允許小型化和集成化地實(shí)施用于鑒定不同的病原體（Pathogene）的復(fù)雜的流體的工作過程（Arbeitsablauf）。許多在實(shí)驗(yàn)室中否則一般由手來實(shí)施的處理步驟（Prozessschritte）在緊湊的一次性器件（Einweg-Bauteil）上自動(dòng)進(jìn)行。在公開的LoC-系統(tǒng)中，首先過濾和分離（isolieren）待研究的病原體，之后進(jìn)行分解（aufschlie?en）或者溶解并提取DNA。隨后，例如在聚合酶-鏈?zhǔn)椒磻?yīng)或者PCR（英語(yǔ)：Polymerase Chain Reaction）的框架內(nèi)，擴(kuò)增（amplifizieren）和鑒定（identifizieren）確定的DNA-片段。這些單獨(dú)的過程在所述LoC上的、空間上分開的區(qū)域中實(shí)施，并在每個(gè)處理步驟之后自動(dòng)地轉(zhuǎn)運(yùn)（überführen）至下個(gè)區(qū)域中。對(duì)此，一般使用由聚合物或硅制成的層構(gòu)造（Schichtaufbau）。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此背景下，以在此介紹的方案（Ansatz）介紹了一種用于處理生物試樣的裝置，此外還介紹了一種在使用所述裝置的情況下實(shí)施的方法，以及根據(jù)主要權(quán)利要求介紹了一種用于分析生物試樣的分析系統(tǒng)。有利的實(shí)施方式來自于相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和接下來的描述。

利用具有過濾結(jié)構(gòu)-該過濾結(jié)構(gòu)毗鄰兩個(gè)分別具有流體的接口（Schnittstelle）的分腔室-、優(yōu)選還具有構(gòu)造在所述過濾結(jié)構(gòu)上的金屬結(jié)構(gòu)的層構(gòu)造，能夠提供一種微流體的環(huán)境或者結(jié)構(gòu)，所述微流體環(huán)境或者結(jié)構(gòu)允許處理有機(jī)細(xì)胞的盡可能大數(shù)量的處理步驟得以在LoC的單個(gè)腔室中實(shí)施。

在一種改型方案中，所述在此建議的層構(gòu)造具有配設(shè)了生物化學(xué)捕獲分子（用于之后對(duì)靶細(xì)胞的探測(cè)）的區(qū)域。尤其有利的是，將所述層構(gòu)造集成至帶有柔性的(flexible)薄膜的微流體環(huán)境中。

根據(jù)在此建議的方案，適合于細(xì)胞的分離、溶解和如果必要的話DNA-擴(kuò)增的處理步驟能夠在唯一的隔室（Kompartiment）中實(shí)施。除了由此導(dǎo)致在芯片上的較小的空間需求之外，所述診斷過程也能夠極大地簡(jiǎn)化，因?yàn)椴辉傩枰谒鲂酒厢槍?duì)每個(gè)處理過程實(shí)現(xiàn)局部不同的條件。此外，通過將細(xì)胞的分離、溶解和DNA-擴(kuò)增進(jìn)行集成，能夠有利地省去DNA-提取或DNA-提純，因?yàn)椋谶^濾時(shí)，PCR-抑制物質(zhì)、例如血紅蛋白（H?moglobin）已經(jīng)能夠被沖去（wegspülen）了。借此能夠?qū)崿F(xiàn)處理時(shí)間的縮短、處理步驟的減少和簡(jiǎn)化、在鑒定靶細(xì)胞時(shí)的高靈敏度。

在根據(jù)在此建議的方案所實(shí)施的試樣分析（在單個(gè)處理步驟之間沒有空間上的分隔）中，在運(yùn)輸流體時(shí)，分析物和其它輔料的損耗能夠通過在通道壁上的吸附作用（Adsorption）減小，或者甚至完全消除。附加地，通過省去或減少試樣流體的運(yùn)輸，能夠減少死容積（Totvolumina）以及閥和泵的數(shù)量。因?yàn)樗霾≡w在同一個(gè)腔室中進(jìn)行分解（在該腔室中也對(duì)它們的DNA的片段進(jìn)行復(fù)制），所以能夠?qū)崿F(xiàn)所述分析的高靈敏度。

特別有利的是，在此建議的由過濾部、分腔室和金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的層構(gòu)造能夠以微系統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)過程、尤其是基于硅晶片（Siliziumwafer）進(jìn)行制造。借此，非常小的結(jié)構(gòu)、例如過濾器孔（Filterpore）能夠以非常低的成本可大規(guī)模生產(chǎn)地進(jìn)行制造。附加地，由于高導(dǎo)熱性，對(duì)硅的使用是有利的，因?yàn)橛纱说靡援a(chǎn)生非常均勻的溫度分布，例如得以實(shí)施在PCR框架內(nèi)的溫度的快速循環(huán)，借此極大地減小了整體的處理時(shí)間。此外，能夠通過安裝能導(dǎo)電的層來省去外部的加熱結(jié)構(gòu)。借此，得以將與外部的供應(yīng)單元（Versorgungseinheit）相關(guān)聯(lián)的額外花費(fèi)從所述層系統(tǒng)的制造成本中減去。

附加地，通過所述電結(jié)構(gòu)得以使用高效的溶解方法、例如利用電場(chǎng)進(jìn)行的溶解，該電場(chǎng)只有以非常多的花費(fèi)和非常高的電壓才能夠以所需要的場(chǎng)強(qiáng)從外部導(dǎo)入。此外，在此介紹的、帶有聚合物微流體環(huán)境的硅器件的組合使得單位功能（例如基于柔性的聚合物薄膜的閥和泵）的使用是成本低廉的。

因?yàn)橹挥邪屑?xì)胞被固定在所述過濾薄膜上，并且由此提供了可用于復(fù)制的高濃度，所以根據(jù)在此建議的方案設(shè)計(jì)的分析方法能夠?qū)崿F(xiàn)了對(duì)靶細(xì)胞-DNA的有針對(duì)性的擴(kuò)增。對(duì)所述方法的整體過程來說，需要較少的緩沖劑，因?yàn)槟軌蚴∪ダ缬糜贒NA-提取、酶促溶解等的緩沖劑。本文介紹的方法實(shí)現(xiàn)了連同簡(jiǎn)化的過程控制一起的、更快速的處理過程（Prozessablauf）。

介紹了一種用于處理生物試樣的裝置，其中，所述裝置具有下述特征：

帶有第一空穴（Kavit?t）的第一基底（Substrat），所述第一空穴構(gòu)成了用于容納所述生物試樣的腔室（Kammer）的第一腔室部段（Kammerabschnitt）；

帶有第二空穴的第二基底，所述第二空穴構(gòu)成了用于容納所述生物試樣的腔室的第二腔室部段；

帶有多個(gè)穿孔（Druchbruch）的過濾元件，其中，所述過濾元件構(gòu)造在所述第一空穴和所述第二空穴之間，以便當(dāng)所述生物試樣在所述第一空穴與所述第二空穴之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過所述過濾元件將所述生物試樣的多個(gè)有機(jī)細(xì)胞攔擋在多個(gè)所述穿孔上；和

能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，該能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造在所述過濾元件上，以便引發(fā)所述有機(jī)細(xì)胞的溶解，和/或?qū)⒈┞冻龅腄NA的定義的片段進(jìn)行復(fù)制，和/或進(jìn)行檢驗(yàn)。

所述裝置能夠是在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用的、用于探測(cè)（例如細(xì)菌、致病病原體和腫瘤細(xì)胞）的診斷系統(tǒng)的部件。所述裝置當(dāng)然也能夠單獨(dú)用于溶解有機(jī)細(xì)胞。為了構(gòu)成由所述第一和第二空穴構(gòu)成的腔室，所述第一和第二基底能夠流體密封地連接，并且因而在連接的狀態(tài)中的所述第一和第二基底能夠理解為所述腔室的外殼。所述過濾元件能夠構(gòu)造在所述第一基底中或替代性地構(gòu)造在所述第二基底中，并且所述空穴能夠例如在合適的蝕刻過程中產(chǎn)生。為了將所述有機(jī)細(xì)胞攔擋在所述過濾元件的所述穿孔上，所述穿孔的凈尺寸可略微小于生物試樣中的有機(jī)細(xì)胞的直徑，為了接下來的診斷對(duì)于該有機(jī)細(xì)胞是感興趣的。通過將所述有機(jī)細(xì)胞攔擋在所述穿孔上，能夠?qū)⑺鲇袡C(jī)細(xì)胞與所述生物試樣的不被期望的組成部分、例如血紅蛋白分開，或與不感興趣的其它細(xì)胞分開，并且為了進(jìn)一步的處理而進(jìn)行固定。所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能夠如此布置在所述過濾元件處，使得它接觸所述過濾元件，并且在平行于所述過濾元件的主側(cè)面的平面中在所述過濾元件的主側(cè)面的大部分上延伸。

根據(jù)所述裝置的實(shí)施方式，所述第一基底和所述第二基底能夠至少部分地由硅構(gòu)成。以這種方式，能夠尺寸非常準(zhǔn)確地以小的誤差實(shí)現(xiàn)所述裝置，借此，所述裝置的功能性能夠有利地提升。

此外，所述裝置能夠具有在所述第一基底的遠(yuǎn)離所述第一空穴的主側(cè)面與所述第一空穴之間的第一流體通道，和在所述第一基底的主側(cè)面與所述第二空穴之間的第二流體通道。所述第一流體通道和所述第二流體通道能夠這樣構(gòu)造，以便所述生物試樣能夠進(jìn)入所述腔室和/或從所述腔室中出去。借此，能夠以簡(jiǎn)單并且成本低廉的方式實(shí)現(xiàn)用待處理的試樣對(duì)所述腔室進(jìn)行的填充。也能夠通過給所述兩個(gè)腔室部段都設(shè)置流體入口或流體出口（Fluidzu- oder -abgangs）來更加靈活地使用所述兩個(gè)腔室。

根據(jù)一種特別的實(shí)施方式，所述第二基底可具有第一基底部段（該第一基底部段具有所述第二空穴）和第二基底部段（該第二基底部段布置為與所述第二空穴的底部（該底部構(gòu)成了所述腔室的側(cè)壁）相鄰）。尤其是，在此，所述第一基底部段能夠由硅構(gòu)成，所述第二基底部段能夠由玻璃構(gòu)成。由于所述第二空穴的壁能夠構(gòu)造為在所述硅部段（Silizumabschnitt）中的簡(jiǎn)單的穿孔，并且所述玻璃部段構(gòu)造了所述第二空穴的底部，所以，一方面，這種實(shí)施方式提供了成本節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，由玻璃構(gòu)成的、布置在外側(cè)的基底部段示出了所述腔室的內(nèi)部景象，以便例如監(jiān)視在那里進(jìn)行的過程。

根據(jù)一種實(shí)施方式，所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)可具有第一線路（該第一線路在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第一連接區(qū)域與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第二連接區(qū)域之間，用于在所述第一連接區(qū)域與所述第二連接區(qū)域之間施加第一電壓）和第二線路（該第二線路在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第三連接區(qū)域與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第四連接區(qū)域之間，用于在所述第三連接區(qū)域和所述第四連接區(qū)域之間施加第二電壓）。尤其是，在此，所述第一線路在第一曲折部中沿著所述過濾元件的多個(gè)穿孔從所述第一連接區(qū)域延伸至所述第二連接區(qū)域；所述第二線路在與所述第一曲折部平行的第二曲折部中沿著所述過濾元件的多個(gè)穿孔從所述第三連接區(qū)域延伸至所述第四連接區(qū)域。除了可以在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)上施加不同的電壓之外，這種實(shí)施方式也允許對(duì)與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)相鄰布置的過濾元件的高效的加熱。

在一種改型方案中，所述第一線路能夠具有至少一個(gè)第一線路部段，并且所述第二線路具有至少一個(gè)第二線路部段。在此，所述第一線路部段能夠延伸至所述穿孔的邊緣處，所述第二線路部段能夠延伸至所述穿孔的與所述邊緣對(duì)置的另外的邊緣處。因此能夠容易地在所述過濾元件上建立通過所述穿孔中的每個(gè)穿孔作用著的電場(chǎng)。

此外，所述裝置可以具有補(bǔ)償層（Kompensationsschicht），用于在所述第一線路與所述第二線路之間的電壓補(bǔ)償。在此，所述補(bǔ)償層在側(cè)面毗鄰所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)地布置在所述第一基底和所述第二基底之間。以這種實(shí)施方式，在所述第一線路與所述第二線路之間或在所述線路與可能包圍著所述裝置的通電的結(jié)構(gòu)之間的不被期望的短路能夠以簡(jiǎn)單的方式避免。

對(duì)于所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的電接觸，所述第一基底能夠具有在所述第一基底的主側(cè)面與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)之間的第一通道（Durchtritt），附加方案或替代方案是，所述第二基底具有在所述第二基底的遠(yuǎn)離所述第二空穴的主側(cè)面和所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)之間的第二通道。通道能夠理解為另一種穿孔或開口。以這種實(shí)施方式，所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)至置于所述裝置的外部的電壓源的電連接能夠以簡(jiǎn)單的方式完成。可選擇的是，所述通道中的一個(gè)或兩個(gè)通道可以是金屬化的，以便實(shí)現(xiàn)更多樣化的連接方式。

根據(jù)一種實(shí)施方式，所述裝置能夠具有另一個(gè)可傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該可傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠布置在所述第二空穴的底部。這種實(shí)施方式擴(kuò)展了所述裝置的應(yīng)用方式，借此所述可傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)能夠用于加熱的目的、例如用于實(shí)施PCR以及例如用來電溶解的其它過程。

此外，所述裝置能夠具有溶解物接收區(qū)域，用于接收在所述有機(jī)細(xì)胞的溶解中獲得的溶解物。所述溶解物接收區(qū)域能夠與所述第一流體通道和/或所述第二流體通道相鄰地布置在所述第一基底的所述主側(cè)面上。以這種實(shí)施方式，在所述裝置中溶解的細(xì)胞組成部分能夠有利地以最短的路徑引至進(jìn)一步的診斷中。由長(zhǎng)運(yùn)輸路徑導(dǎo)致的問題、例如由于諸如死容積或所述溶解物的污染而導(dǎo)致的所述溶解物量的減少能夠因此以簡(jiǎn)單的方式予以避免。

此外，還介紹了用于分析生物試樣的分析系統(tǒng)，其中，所述分析系統(tǒng)具有下述特征：

根據(jù)在此介紹的變形方案中的一個(gè)，用于處理有機(jī)細(xì)胞的生物試樣的裝置；和

用于探測(cè)所述生物試樣的在所述裝置中從所述有機(jī)細(xì)胞中分解出的預(yù)先確定的細(xì)胞組成部分的探測(cè)單元，其中，所述探測(cè)單元與所述裝置流體地耦接。

根據(jù)一種實(shí)施方式，所述探測(cè)單元能夠具有層構(gòu)造（該層構(gòu)造由具有通道系統(tǒng)的第一聚合物基底、具有凹坑的第二聚合物基底、布置在所述第一聚合物基底與所述第二聚合物基底之間的具有微流體的網(wǎng)絡(luò)的微流體層組成），以及用于對(duì)在所述裝置中獲得的溶解物實(shí)施分析方法的、與所述通道系統(tǒng)相耦接的分析空穴。在此，所述裝置能夠毗鄰所述微流體層地這樣布置在所述凹坑中，使得所述溶解物接收區(qū)域處于所述分析空穴中，并且所述第一流體通道和/或所述第二流體通道與所述通道系統(tǒng)流體地耦接。這種實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的分析系統(tǒng)，因?yàn)橹圃斐杀镜偷?、?gòu)造簡(jiǎn)單的并且可靈活使用的探測(cè)單元能夠大量生產(chǎn)。

根據(jù)一種實(shí)施方式，所述分析空穴能夠通過通道開口（Durchgangs?ffnung）構(gòu)造在所述微流體層中。因此，所述分析系統(tǒng)能夠特別節(jié)省結(jié)構(gòu)空間地實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述分析空穴能夠通過空腔來構(gòu)造在所述第一聚合物基底中。在這個(gè)實(shí)施方式中，所述分析空穴能夠特別簡(jiǎn)單地與所述第一聚合物基底的通道系統(tǒng)耦接。

進(jìn)一步，介紹了用于處理生物試樣的方法，其中所述方法具有下述步驟：

將所述生物試樣在第一空穴（該第一空穴位于第一基底中，構(gòu)成用于容納所述生物試樣的腔室的第一腔室部段）與第二空穴（該第二空穴位于第二基底中，構(gòu)成所述腔室的第二腔室部段的第二空穴）之間運(yùn)動(dòng)，通過過濾元件（該過濾元件帶有多個(gè)穿孔，構(gòu)造在所述第一空穴與所述第二空穴之間）和能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)（該能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)布置在所述過濾元件上），以便將所述生物試樣的多個(gè)有機(jī)細(xì)胞攔擋在所述多個(gè)穿孔上；和

在存在混入（einspülen）所述腔室的溶解劑的情況下，將至少一個(gè)電壓施壓在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)上，以便溶解攔擋在所述多個(gè)穿孔處的多個(gè)有機(jī)細(xì)胞。

在用于處理生物試樣的裝置中，所述方法能夠根據(jù)上文闡述的實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行實(shí)施。通過本方法發(fā)明的這些實(shí)施方式的變形方案也能夠快速并且高效地解決本發(fā)明的基本任務(wù)。

根據(jù)所述方法的實(shí)施方式，在施加的步驟中，所述電壓能夠通過第一線路（該第一線路將所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第一連接區(qū)域與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第二連接區(qū)域相連接）進(jìn)行施加，以便基于所述過濾元件的焦耳加熱將攔擋在所述多個(gè)穿孔處的所述多個(gè)有機(jī)細(xì)胞進(jìn)行熱溶解。以這種方式，能夠在多個(gè)穿孔處進(jìn)行技術(shù)上容易實(shí)施的加熱。

根據(jù)另一種實(shí)施方式，在所述施加的步驟中，另一個(gè)電壓通過第二線路（該第二線路將所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第三連接區(qū)域與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的第四連接區(qū)域相連接）進(jìn)行施加，以便基于在所述第一線路與所述第二線路之間產(chǎn)生的電場(chǎng)將攔擋在所述多個(gè)穿孔上的所述多個(gè)有機(jī)的細(xì)胞進(jìn)行電溶解。當(dāng)所使用的溶解結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間小時(shí)，在此介紹的方案的這種實(shí)施方式具有下述優(yōu)點(diǎn)：在所述穿孔中特別高效地溶解細(xì)胞。

此外，所述方法可具有將所述電壓重新施加于所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)上的步驟。因此，在在所述腔室中存在反應(yīng)劑的情況下，能夠?qū)υ谌芙鈺r(shí)從多個(gè)有機(jī)細(xì)胞中釋放出的多個(gè)細(xì)胞組成部分進(jìn)行復(fù)制。因?yàn)橐赃@種實(shí)施方式能夠避免在待研究的物質(zhì)的溶解與復(fù)制之間的位置轉(zhuǎn)移，所以，能夠消除在轉(zhuǎn)移時(shí)由死容積導(dǎo)致的部分溶解物的污染或損失的風(fēng)險(xiǎn)。

接下來參照附圖，示例性地進(jìn)一步闡述在此介紹的方案。附圖示出：

圖1至圖5：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于處理生物試樣的裝置的橫截面視圖；

圖6：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于處理生物試樣的裝置的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖7和圖8：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于分析生物試樣的分析系統(tǒng)的橫截面視圖；

圖9：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于處理生物試樣的方法的粗略的處理過程的流程圖；

圖10：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖9中的方法的過濾步驟段的流程圖；

圖11：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖9中的方法的電溶解和/或熱溶解步驟段的流程圖；和

圖12：根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖9中的方法的擴(kuò)增靶細(xì)胞步驟段的流程圖。

在本發(fā)明的有益的實(shí)施例的接下來的描述中，對(duì)于在不同的附圖中示出的并且起著類似作用的元件使用相同或相似的附圖標(biāo)記，其中，省去了對(duì)這些元件重復(fù)的描述。

圖1示出了通過用于處理一種生物試樣（該生物試樣也能夠被稱為分析試樣（Analysenprobe））的、于此示出的裝置100的示例性的基礎(chǔ)實(shí)施例的橫截面。所述裝置100是指一種由兩個(gè)基底102、104（所述兩個(gè)基底分別具有凹坑或者說空穴106或者108）以及未在此示出的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的層構(gòu)造。所述空穴106或者108構(gòu)成了在所述裝置100中的用于容納所述生物試樣的共同的腔室（Kammer）110的分腔室（Teilkammer）或者說腔室部段（Kammerabschnitte）。在所述裝置100的、圖1示出的實(shí)施例中，以具有多個(gè)穿孔（Druchbruch）或者說過濾孔114（Filterpore）的薄膜（Membran）為形式的過濾元件112構(gòu)造在所述第二基底104中，當(dāng)然也能夠構(gòu)造在所述第一基底102中。所述凹坑或者說分腔室106和108分別具有以第一流體通道116和第二流體通道118為形式的流體通道（Zugang）。

在所述裝置100的、所示出的實(shí)施例中，所述基底102、104由硅（Silizium）制成。為了制造所述凹坑106、108和所述過濾孔114，使用了一種基于晶體的蝕刻工藝（?tzprozess）、比如干蝕（Trocken?tzen）—例如反應(yīng)離子深度蝕刻（reaktives lonentiefen?tzen）或者說DRIE（深度反應(yīng)離子蝕刻（英語(yǔ)：Deep Reactive lon Etching）），或者替代的是一種濕化學(xué)方法（nasschemisches Verfahren）、例如KOH-蝕刻。為了連接所述基底層102、104，使用了一種常用的晶體鍵合方法（Waferbondverfahren）、例如：陽(yáng)極鍵合、低共熔鍵合、硅-熔融鍵合。

所述裝置100示例性地用于處理有機(jī)材料的試樣、例如血液試樣以便隨后進(jìn)行分析（例如考慮到包含在該試樣中的病原體）。因此，能夠合適地對(duì)于構(gòu)造在所述過濾元件112中的穿孔114的尺寸進(jìn)行測(cè)量，以便在所述過濾元件112處攔擋住包含在所述試樣中的靶細(xì)胞（Zielzell），并且從而將所述靶細(xì)胞從所述試樣中過濾出來。在使用未在圖1中示出的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的情況下，如此集中在所述過濾薄膜112處的靶細(xì)胞隨后能夠被溶解，以便例如把對(duì)于分析所必需的核酸（Nukleinsaure）從細(xì)胞材料中溶解出來。借助于將電壓施加在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)上，所述靶細(xì)胞的溶解能夠以熱溶解和/或電溶解的方式進(jìn)行。因?yàn)樵谒鲅b置100中細(xì)胞處理的所有步驟都在同一個(gè)腔室中進(jìn)行，所以所述裝置100也被稱為所謂的單腔室-LoC（Einkammer-LoC）。

圖2示出了通過所述裝置100的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面，該實(shí)施例的特征在于，所述第二基底104由兩個(gè)層或者說基底部段200和202組成。所述裝置100的這種示例性的實(shí)施例尤其具有下述優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于所述第二空穴108在所述第一基底部段200中的結(jié)構(gòu)化方式來說，能夠使用成本較為低廉的處理步驟，而所述第二基底部段202由沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的晶片制成。所述第二基底部段202也能夠示例性地由玻璃制成。由此生成的光學(xué)通道能夠示例性地用于過程控制。

圖3基于另一個(gè)示例性的橫截面更詳細(xì)地示出了所述裝置100。如同在該視圖中示出的那樣，所述第一基底102和所述第二基底104能夠（不失普遍性地）構(gòu)造為相同厚度的層或者板，其中，在于此示出的實(shí)施例中，所述第二基底104自身也由所述第一基底部段200（該第一基底部段具有第二空穴108）和所述第二基底部段202（該第二基底部段在此構(gòu)成了所述裝置100的底部）所組成。所述第二基底部段202的、面對(duì)著所述腔室110的側(cè)面因此構(gòu)成了所述腔室110的壁300（該壁在此向下限制了所述腔室110）。所述腔室110的、由所述空穴106、108構(gòu)成的腔室部段相互錯(cuò)開地布置，從而使得所述第一空穴106的部分區(qū)域?qū)χ糜谒龅诙?04的實(shí)心區(qū)域，所述第二空穴108的部分區(qū)域?qū)χ糜谒龅谝换?02的實(shí)心區(qū)域。所述過濾元件112由在所述第二空穴108的制造過程中保留的（stehen gelassen）、所述第二基底104的面對(duì)著所述第一基底102的主側(cè)面302的部段構(gòu)成。主側(cè)面在此理解為：構(gòu)成了所述層構(gòu)造100的所述元件102、104的、具有最大尺寸的側(cè)面。由于這個(gè)被保留的部段的極小的厚度和在制造過程中生成的大量的穿孔，所以所述過濾元件112在此形成了一種薄膜。

如同圖3中的視圖示出的那樣，所述第一流體通道116在所述第一基底102的、遠(yuǎn)離所述第一空穴106的主側(cè)面304與所述第一空穴106之間延伸。所述第二流體通道118從所述第一基底102的所述主側(cè)面304穿過所述第一基底102的、與所述第二空穴108對(duì)置的實(shí)心區(qū)域延伸至所述第二空穴108處。在示出的實(shí)施例中，所述生物試樣通過所述第一流體通道116進(jìn)入到所述腔室110的第一腔室部段106中，通過所述過濾元件112流入到所述腔室110的第二腔室部段108中，進(jìn)而通過所述第二流體通道118再次從所述腔室110中引出（例如在使用泵的情況下）。

尤其是，圖3示出了布置在所述第一基底102與所述第二基底104之間的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306，該能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)在圖3中示出的實(shí)施例中由金屬制成。根據(jù)實(shí)施例，它也能夠使用其它的具有導(dǎo)電能力的材料。如同在圖3里的視圖示出的那樣，所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306毗鄰所述過濾元件112（在此毗鄰由所述第二基底104構(gòu)造出的過濾薄膜112的上側(cè)面）并且平行于所述主側(cè)面302和304地如此地延伸，使得用于薄膜112的過濾功能的所述穿孔114保持敞開（freigestellt bleiben）。所述第一基底102具有在所述第一基底102的主側(cè)面304與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306之間的第一通孔308（Durchtritt）。所述第二基底104具有在所述第二基底104的遠(yuǎn)離所述第二空穴108的主側(cè)面312與所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306之間的第二通孔310。通過所述通孔308、310，進(jìn)行了所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306的電接觸，以便向該能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)提供電壓。

此外，在圖3中示出的示例性的裝置100具有一種補(bǔ)償層314。所述補(bǔ)償層314在側(cè)向毗鄰所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306地布置在所述第一基底102與所述第二基底104之間，并且為了試樣流體的通過而在所述第二流體通道118的區(qū)域中具有開口316。

根據(jù)所述裝置100的實(shí)施例，所述能導(dǎo)電的層306的厚度為10nm至10μm、優(yōu)選為100nm至1μm。在能導(dǎo)電的層306非常薄的情況下，能夠使用普通的晶體鍵合方法，而且不使用所述附加的補(bǔ)償層314。對(duì)于較厚的能導(dǎo)電的層306來說，就如同圖3示例性地示出的那樣，引入了所述附加的補(bǔ)償層314。所述補(bǔ)償層314示例性地由玻璃-密封（Glass-Seal）構(gòu)成。

根據(jù)所述能導(dǎo)電的層306的實(shí)施方式，對(duì)于所述能導(dǎo)電的層306的接觸來說，所述兩個(gè)通道308、310中的一個(gè)就足夠了，從而能夠省去另一個(gè)通道。對(duì)于所述能導(dǎo)電的層306的接通來說，能夠示例性使用彈簧連接器引腳（Federkontaktstift）。所述通道308具有下述優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于布置所述通道308所必需的、在所述第一基底102中的穿孔能夠容易地制造，因?yàn)樵摯┛籽由焱ㄟ^整個(gè)元器件102。所述通道310具有下述優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)可能將所述裝置100接下來整合進(jìn)入到聚合物微流體的環(huán)境中時(shí)，一種被安裝進(jìn)入到所述第二通孔310中的彈簧連接器引腳在朝向微流體的元器件的鍵合-連接（Bond-Verbindung）的方向上起著作用，并且借此降低了施加在所述鍵合-連接上的機(jī)械負(fù)載。

根據(jù)所述裝置100的替代實(shí)施例，在所述能導(dǎo)電的層306的電接觸位置上方的所述通孔308、310的壁能夠由一種具有導(dǎo)電能力的材料填充，從而在所述元器件100的外側(cè)面304或者312上產(chǎn)生一種新的接觸位置。尤其是，這具有下述優(yōu)點(diǎn)：除了彈簧連接器引腳以外，還能夠使用另外的、用于接觸所述能導(dǎo)電的層306的電接口、例如滑動(dòng)接觸（Schleifkontakt）。

圖4示出了所述裝置100的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面。這個(gè)實(shí)施例的特點(diǎn)是，具有另一個(gè)能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)400和另一個(gè)補(bǔ)償層402。在所述裝置100的、圖4中的視圖示出的實(shí)施例中，所述另一個(gè)能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)400布置在所述第二基底104的第一基底部段200與第二基底部段202之間，并且毗鄰于所述第二基底部段202的、構(gòu)成了所述第二空穴108的底部300的主側(cè)面。所述另一個(gè)補(bǔ)償層402在側(cè)面毗鄰所述另一個(gè)能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)400地布置在所述第二基底104的第一基底部段200與第二基底部段202之間，并且為了所述第一能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306的電接觸而在所述第二通孔310的區(qū)域中具有另一個(gè)開口404。

在所述裝置100的、圖4示出的實(shí)施例中，省去了用于接觸所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306的所述第一電通道。取而代之的是，為了接觸所述另外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)400，在所述第二基底104的、遠(yuǎn)離所述第二空穴108的主側(cè)面312與所述另外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)400之間出現(xiàn)了第三通孔406。所述裝置100的、在圖4中示出的示例性的實(shí)施方式的特征在于下述優(yōu)點(diǎn)：能夠示例性地把用于加熱所述過濾元件112的加熱功能發(fā)展至所述另外的或者下方的結(jié)構(gòu)400上，并且因此對(duì)于所述能導(dǎo)電的層306來說產(chǎn)生了更高的設(shè)計(jì)自由度（Designfreiheit）。于是示例性可能的是，采用了所述過濾薄膜112的一種非常大的孔厚，并且盡管如此，在每個(gè)孔上或者說在每個(gè)穿孔114處都設(shè)置了一種用于利用電場(chǎng)進(jìn)行溶解的線路區(qū)域。接下來還要參照?qǐng)D6對(duì)所述線路區(qū)域進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。

圖5基于另一個(gè)橫截面視圖示出了一種特別的實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，所述裝置100擴(kuò)展增加了用于接收（Aufnehmen）在溶解細(xì)胞時(shí)在所述腔室110中獲得的溶解物（Lysat）的探測(cè)區(qū)域（Detektionsbereich）500。如同在圖5中的視圖示出的那樣，所述探測(cè)區(qū)域500位于所述第一流體通道116與所述第二流體通道118之間，在所述第一基底102的外側(cè)面上或者說主側(cè)面304上。在示出的實(shí)施例中，所述探測(cè)區(qū)域或者說探測(cè)區(qū)域500由生物化學(xué)的捕獲分子（F?ngermoleküle）構(gòu)成，該捕獲分子固定在所述主側(cè)面304上。所述生物化學(xué)的捕獲分子指的是例如蛋白質(zhì)、抗體或者微陣列（Microarray）形式的DNA。

尤其是，這種所述裝置100的、在圖5中示出的示例性的實(shí)施方式具有下述優(yōu)點(diǎn)：如同接下來參照?qǐng)D7和8說明的那樣，在與相應(yīng)的微流體的環(huán)境相結(jié)合的情況下，在所述腔室110中處理過的液體能夠從所述過濾部112中通過所述兩個(gè)流體通道116、118中的一個(gè)流體通道直接供給至所述探測(cè)區(qū)域500上。借此，一方面導(dǎo)致所述液體的運(yùn)輸路徑非常短。另一方面能夠使用整合在所述元器件100中的加熱功能（在此通過所述能導(dǎo)電的層306），以便調(diào)整出對(duì)于所述液體的探測(cè)反應(yīng)（Detektionsreaktion）來說合適的溫度。

所述裝置100的、在圖1至5中示出的實(shí)施例的基底102和104的示例性的厚度是10至3000μm、優(yōu)選100至1000μm。所述過濾薄膜112的示例性的厚度在0.1和500μm之間、優(yōu)選在10和200μm之間。所述過濾薄膜112的示例性的側(cè)向尺寸是1至20mm、優(yōu)選5至10mm。所述過濾元件112的穿孔或者說所述孔114的示例性的直徑在0.1和100μm之間、優(yōu)選在0.2和20μm之間。所述孔114的示例性的密度在10^5和10^9個(gè)孔每所述過濾薄膜112的平方厘米之間。

圖6示出了通過所述裝置100的實(shí)施例的縱截面，該縱截面許可了所述層構(gòu)造的、由所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306和所述補(bǔ)償層314構(gòu)成的平面的俯視圖。如同圖6的視圖所示出的那樣，所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306包括第一線路600和第二線路602。所述第一線路600在第一曲折部中延伸，該第一曲折部在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306的第一連接區(qū)域604與第二連接區(qū)域606之間。所述第二線路602在平行于所述第一曲折部的第二曲折部中延伸，該第二曲折部在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306的第三連接區(qū)域608和第四連接區(qū)域610之間。在所述第一線路600上，在所述第一連接區(qū)域604與所述第二連接區(qū)域606之間施加了第一電壓；并且在所述第二線路602上，在所述第三連接區(qū)域608和所述第四連接區(qū)域610之間施加了第二電壓。所述第一和第二電壓可以是相同的或者不同的。

所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)306如此嵌入進(jìn)所述補(bǔ)償層314中或者由該補(bǔ)償層在側(cè)向上環(huán)繞，使得在此布置在所述層306和314下方的過濾薄膜完全地被覆蓋，其中，所述補(bǔ)償層314的恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏拈_口使得所述過濾元件的穿孔114是敞開的，以使所述試樣液體穿過。

尤其是，從圖6的視圖中顯而易見的是，所述第一線路600和所述第二線路602沿著所述裝置100的過濾元件（在此該過濾元件布置在所述能導(dǎo)電的層306的下方）的、網(wǎng)格形狀布置的穿孔114的隊(duì)列（Reihen）延伸。在所述穿孔114的每列的一側(cè)，所述第一線路600以到所述穿孔114中的每一個(gè)穿孔的邊緣區(qū)域612的一種預(yù)先確定的距離來延伸；在所述穿孔114的每列的另一側(cè)，所述第二線路602以到所述穿孔114中的每一個(gè)穿孔的、與所述邊緣區(qū)域612對(duì)置的另外的邊緣區(qū)域614的同樣的預(yù)先確定的距離來延伸。

在所述裝置100的、在圖6中示出的實(shí)施例中，所述第一線路600具有多個(gè)第一線路部段616，并且所述第二線路602具有多個(gè)第二線路部段618，其中，多個(gè)所述第一線路部段616和多個(gè)所述第二線路部段618在它們的數(shù)量上對(duì)應(yīng)于所述過濾元件的多個(gè)穿孔114的數(shù)量。如同在圖6中的視圖示出的那樣，所述第一線路部段616中的每一個(gè)第一線路部段都延伸至所述穿孔114中的每一個(gè)穿孔的所述邊緣區(qū)域612處，并且所述第二線路部段618中的每一個(gè)第二線路部段都延伸至所述穿孔114中的每一個(gè)穿孔的另外的邊緣區(qū)域614處。

在所述裝置100的、在圖6中示出的實(shí)施例中，布置在所述過濾薄膜上方的能導(dǎo)電的層306由金屬、尤其是由銅、鋁、鈦、鉑或者金制成。所述能導(dǎo)電的層306這樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，使得所述四個(gè)連接區(qū)域604、606、608和610得以產(chǎn)生。在此，所述第一線路600如此進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，使得所述連接區(qū)域604和606相互電連接。所述另外的或者說第二線路602將所述連接區(qū)域608和610連接起來。同時(shí)，所述線路600和602如此鋪設(shè)在所述過濾薄膜的所述穿孔或者說孔114之間，從而產(chǎn)生帶有高電阻的、盡可能長(zhǎng)的路線。以這種方式，通過在所述連接區(qū)域604和606或者608和610之間施加電壓，通過焦耳熱（Joulsche W?rme）的產(chǎn)生，能夠?qū)崿F(xiàn)所述能導(dǎo)電的層306（該能導(dǎo)電的層用于加熱毗鄰的過濾元件）中的加熱功能，例如用于熱溶解被過濾出的細(xì)胞或者用來加熱用于PCR-反應(yīng)的整個(gè)系統(tǒng)100。

通過將所述連接區(qū)域604和606與所述連接區(qū)域608和610短路，并且隨后將電壓施加在所述被組合的區(qū)域604、606與608、610之間，使得在分別對(duì)置的線路區(qū)域或者線路部段616和618之間得以產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)分別延伸越過孔114。借助于這個(gè)電場(chǎng)，能夠溶解位于所述孔114的區(qū)域中的細(xì)胞。在此，可選擇的是，不僅能夠使用靜態(tài)電場(chǎng)，也能夠使用場(chǎng)強(qiáng)為1kV/cm至1000kV/cm的電磁交變場(chǎng)。所述能導(dǎo)電的層306的結(jié)構(gòu)化構(gòu)造的、在圖6中示出的樣式是特別有利的，因?yàn)?，通過所述線路區(qū)域616、618的小間距，即使利用低電壓也能夠產(chǎn)生非常高的場(chǎng)。此外，混合運(yùn)行所述兩種描述過的溶解-方法也是可行的，就是說將熱溶解與利用電場(chǎng)或者電磁場(chǎng)的溶解相組合，借此能夠進(jìn)一步提高所述溶解收益。

對(duì)于在圖6中的縱截面中示出的構(gòu)造100來說可能的是，通過恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整所述穿孔114的孔尺寸，將相關(guān)的試樣組成部分—例如顆粒、尤其是細(xì)胞（例如細(xì)菌或者循環(huán)的腫瘤細(xì)胞或者說CTCs（英語(yǔ)Circulating Tumor Cells））攔擋在所述過濾器上?？梢詫⑺鼋饘俚慕Y(jié)構(gòu)600、602、616、618隨后作為用于實(shí)施PCR的加熱結(jié)構(gòu)來使用。

圖7示出了本文中建議的分析系統(tǒng)700（該分析系統(tǒng)用于分析生物試樣）的實(shí)施例的橫截面視圖。所述分析系統(tǒng)700包含所述裝置100、尤其是所述裝置100的、根據(jù)圖5介紹的、擴(kuò)展增加了所述探測(cè)區(qū)域500的實(shí)施例。除了所述裝置100之外，所述分析系統(tǒng)700還包括探測(cè)單元702，該探測(cè)單元用于探測(cè)所述生物試樣的、在所述裝置100中從有機(jī)細(xì)胞中分離出的預(yù)先確定的細(xì)胞組成部分。

如同在圖7中的視圖示出的那樣，所述探測(cè)單元702形成了一種層構(gòu)造（該層構(gòu)造由第一聚合物基底704、微流體層706和第二聚合物基底708組成）。所述第一聚合物基底704包括通道系統(tǒng)710，該通道系統(tǒng)與所述流體通道116、118耦聯(lián)，并且因此所述裝置100與所述探測(cè)單元702流體地連接。所述微流體層706布置在所述第一聚合物基底704與所述第二聚合物基底708之間，并且具有未在視圖中詳細(xì)示出的微流體網(wǎng)絡(luò)。所述第二聚合物基底708具有朝向所述微流體層706的凹坑712，在該凹坑712中所述裝置100這樣布置，使得所述裝置100的第一基底102毗鄰所述微流體層706。此外，所述探測(cè)單元702還包括與所述通道系統(tǒng)710流體地耦接的分析空穴（Analysekavit?t）714，該分析空穴用來對(duì)于在所述裝置100中獲得的溶解物實(shí)施分析方法（Analyseverfahren）。在所述分析系統(tǒng)700的、在圖7中示出的實(shí)施例中，所述分析空穴714構(gòu)造為在所述第一聚合物基底704中的空腔（Aush?hlung）的形式。正如在圖7里的視圖中非常顯而易見的是，所述裝置100如此在所述凹坑712中并且毗鄰于所述微流體層706地進(jìn)行布置：使得所述探測(cè)區(qū)域500位于所述分析空穴714中，并且使得所述第一流體通道116以及所述第二流體通道118與所述通道系統(tǒng)710流體地耦接。

所述聚合物基底704例如由PC、PP、PE、COP、COC或PMMA構(gòu)成，并且通過所述中間層（Zwischenschicht）或者說微流體層706與另外的聚合物基底708分隔開。所述微流體層706同樣能夠由聚合物、尤其是熱塑性的彈性體制成，或者構(gòu)造為熱熔膠膜（Schmelzklebefolie）或雙面的膠膜（Klebefolie）。在另外的或者說第二聚合物基底708中，存在所述凹坑712，該凹坑使得所述元器件或者說所述裝置100與所述中間層706接觸。在此，所述凹坑712如此設(shè)計(jì)，從而產(chǎn)生環(huán)繞著所述元器件100的、寬度為0.1mm至10mm（優(yōu)選2mm至5mm）的縫隙716。所述縫隙716使得所述元器件100得以利用從外部引入的空氣冷卻來快速降溫。借此，尤其是在與PCR組合的情況下，實(shí)現(xiàn)了快速的處理時(shí)間（Prozesszeit）。

借助于合適的方法—例如激光貫穿輻射焊接（Laserdurchstrahlschwei?en）或者激光鍵合、熱鍵合（Thermobonden）或者超聲波焊接（Ultraschallschwei?en），能夠把所述裝置100以機(jī)械方式固定地并且流體密封地與由所述聚合物基底704和所述中間層706是組成的所述層構(gòu)造連接起來。以這種方式，所述元器件100能夠成本低廉地集成進(jìn)所述聚合物的層構(gòu)造702中，該聚合物的層構(gòu)造允許借助于所述柔性的中間層706得以提供微流體的功能、例如閥門和泵。為了改進(jìn)在所述裝置100和所述中間層706之間的附著（Haftung），可以使用在所述裝置100的接觸面304上的表面處理或者附加的輔助層（Hilfsschicht）、例如等離子處理或者HDMS-處理以及光致抗蝕劑層（Fotolackschicht）。

所述分析空穴714位于所述第一聚合物基底704的內(nèi)部，該分析空穴這樣連接至所述微流體的通道710上，使得所述分析空穴714在一側(cè)與所述中間層706的微流體網(wǎng)絡(luò)相連，在另一側(cè)與所述流體通道118相連。在所述分析系統(tǒng)700的、在圖7中示出的實(shí)施例中，所述聚合物基底704在外部利用層718、例如聚合物或者膠膜覆蓋，以便對(duì)于所述微流體通道710向外部封閉。特別有利的是，設(shè)置一種至所述空腔714的光學(xué)通道，在所述分析系統(tǒng)700的、在圖7中示出的實(shí)施例中，所述光學(xué)通道是以在所述層718中的空隙720（Aussparung）的形式。根據(jù)一種替代的實(shí)施例，所述層718能夠取而代之地構(gòu)造為在所述分析空穴714的區(qū)域中或者完全透明。

利用在圖7中示例性地示出的構(gòu)造700，在完成了在所述裝置100（該裝置示例性地帶有（未示出的）微流體泵）的內(nèi)部的所有反應(yīng)之后，能夠讓反應(yīng)產(chǎn)物（Reaktionsprodukt）通過所述流體通道118與所述探測(cè)區(qū)域500接觸，并且開始一種探測(cè)反應(yīng)。在這種情況下，能夠使用通過所述能導(dǎo)電的層306而被集成在所述元器件100中的加熱器，以便在進(jìn)行所述探測(cè)反應(yīng)時(shí)提供合適的溫度。

圖8以另一個(gè)橫截面視圖示出了所述分析系統(tǒng)700的、與在圖7中示出的實(shí)施方式相似的另一個(gè)示例性的實(shí)施方式。主要的區(qū)別在于，在所述分析系統(tǒng)700的、在圖8里示出的實(shí)施方式中，所述分析空穴714不是在所述第一聚合物基底704中挖出（ausnehmen）的，而是構(gòu)造為在所述微流體層706中的一種空隙（Aussparung）或者通道開口（Durchgangs?ffnung）。尤其是，這種實(shí)施方式具有下述優(yōu)點(diǎn)：能夠非常準(zhǔn)確地通過所述中間層706的厚度來調(diào)整所述空穴714的高度。尤其是，能夠?qū)崿F(xiàn)非常低的高度，借此降低了死容積（Totvolumen），進(jìn)而提高了所述探測(cè)反應(yīng)的靈敏度。

所述聚合物基底704、708的示例性的厚度是0.1至10mm、優(yōu)選1mm至3mm；所述中間層706的示例性的厚度在5和500μm之間、優(yōu)選在50μm和150μm之間。所述通道系統(tǒng)710的示例性的通道橫截面是10×10μm²至3×3mm²、優(yōu)選100×100pm²至1×1mm²。整個(gè)所述分析系統(tǒng)700的側(cè)面的尺寸在10×10和200×200mm²之間、優(yōu)選在30×30mm²和100×100mm²之間。

圖9示出了用于處理生物試樣的方法900的實(shí)施例的示意性的流程圖。所述方法900能夠在基于圖1至5介紹的單腔室-LoC（該單腔室-LoC帶有整合在PCR-腔室中的過濾薄膜）中實(shí)施。所述腔室具有流體的進(jìn)口和出口，并且附加地具有能導(dǎo)電的層。非常簡(jiǎn)短地表述，所述方法900如此進(jìn)行，使得流體試樣通過位于所述腔室中的過濾器洗滌，以便過濾并固定靶細(xì)胞。在所述過濾器的洗刷之后，將PCR-反應(yīng)混合物（Reaktionsmix）沖入（einspülen），并且閉鎖所述腔室的流體入口和出口。位于所述過濾器上的細(xì)胞借助于電極被熱溶解或被電溶解。隨后，來自已被分解（aufschlie?en）的細(xì)胞的DNA-片段在同樣的腔室中進(jìn)行擴(kuò)增（amplifizieren）。對(duì)此需要的溫度循環(huán)由起著電阻式加熱器作用的電極來提供。

所述方法900可以粗略地劃分成三個(gè)相關(guān)的步驟段（Prozessabschnitt）。將從所述生物試樣中得到的細(xì)胞或者靶細(xì)胞進(jìn)行分離的第一步驟段包括步驟902，在該步驟中，將所述生物試樣從所述腔室的第一腔室部段運(yùn)動(dòng)通過構(gòu)造在所述第一腔室部段與第二腔室部段之間的過濾元件和布置在所述過濾元件處的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)入所述腔室的第二腔室部段中，以便將所述生物試樣的多個(gè)細(xì)胞攔擋在所述過濾元件中的多個(gè)穿孔上。分解或者溶解所述靶細(xì)胞的第二步驟段包括步驟904，在該步驟中，在存在被沖入所述腔室中的溶解劑的情況下，將電壓施加在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)（該能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)布置在所述過濾元件處）上，以便使被攔擋在所述多個(gè)穿孔處的多個(gè)細(xì)胞被電溶解或者被熱溶解。將在所述步驟904中從所述細(xì)胞中分離出的細(xì)胞物質(zhì)、例如DNA進(jìn)行擴(kuò)增或者復(fù)制的第三步驟段包括步驟906，在該步驟中，將電壓重新施加在所述能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)上，以便在存在反應(yīng)劑的情況下在所述腔室中將多個(gè)從細(xì)胞中釋放出來的細(xì)胞組成部分進(jìn)行復(fù)制。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，圖10示意性地以單獨(dú)的分序列（Teilsequenz）的形式示出了所述方法900的、標(biāo)記為步驟902的第一步驟段（在該第一步驟段中進(jìn)行了所述分析試樣的過濾）的段落（Aufgliederung）。分序列902A表明了一種初始狀態(tài)，在該初始狀態(tài)中，帶有所述靶細(xì)胞的試樣溶液通過流體通道進(jìn)入到所述腔室的第一腔室部段中，并在那里存在進(jìn)一步的處理。在分序列902B中，將一種稀釋緩沖劑或者分離緩沖劑（Vereinzelungspuffer）添加到所述腔室中。在分序列902C中，使所述試樣溶液運(yùn)動(dòng)或者沖刷通過在所述第一腔室部段和所述第二腔室部段之間的過濾部。在分序列902D中，從所述試樣溶液中洗去抑制劑（Inhibitor）和背景-DNA。分序列902E表明所述第一步驟段的最終狀態(tài)，在該最終狀態(tài)中，所述靶細(xì)胞被固定在所述過濾薄膜上。

在圖10中被分解的所述第一步驟段的目標(biāo)是：將靶細(xì)胞、例如病原體（Pathogene）或者循環(huán)的腫瘤細(xì)胞固定在所述過濾薄膜上，并且同時(shí)去除PCR-抑制劑、例如血紅蛋白（H?moglobin）和其它不被期望的細(xì)胞。在此，所述過濾薄膜的孔的尺寸取決于特定的應(yīng)用情況。因此，對(duì)于細(xì)菌和真菌的過濾來說需要孔的尺寸在0.2和1.0μm之間，對(duì)于循環(huán)的腫瘤細(xì)胞的過濾來說需要孔的尺寸在5μm和30μm之間。

對(duì)于所述靶細(xì)胞是病原體、例如細(xì)菌或者真菌的情況，首先溶解真核的（eukaryotisch）細(xì)胞。這能夠借助于例如離液的鹽（Chaotrophe Salze）實(shí)現(xiàn)。對(duì)于所述靶細(xì)胞是腫瘤細(xì)胞的情況，就不需要進(jìn)行這樣的試樣準(zhǔn)備。附加的是，可以向試樣溶液添加試劑（Reagenzie），該試劑改善了所述試樣的流動(dòng)性能，或者有助于所述靶細(xì)胞的分離。之后，將這樣的試樣溶液沖刷通過所述過濾器。在此，所述孔的尺寸這樣選取，使得所述靶細(xì)胞卡住保留在所述過濾器的孔中，并且使得其它的組成部分（在病原體的情況下是被溶解的真核細(xì)胞的細(xì)胞殘余物（Zellrest）；在腫瘤細(xì)胞的情況下是所有健康的、并且因此是正常尺寸的細(xì)胞）沖刷穿過所述孔。接下來，利用一種洗刷緩沖液（Waschpuffer）洗去附著在所述過濾器上的組成部分。這個(gè)方法步驟902的結(jié)果是，所述試樣溶液的靶細(xì)胞固定在了所述過濾器上，并且洗去或者去除了所述試樣溶液的不被期望的和/或起干擾作用的物質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖11示意性地以單獨(dú)的分序列的形式示出了所述方法900的、標(biāo)記為步驟904的第二步驟段(在該第二步驟段中進(jìn)行了所述分析試樣的電溶解和/或熱溶解)的段落。分序列904A表明了初始狀態(tài)，在該初始狀態(tài)中所述靶細(xì)胞固定在所述過濾元件上。在分序列904B中,所述過濾元件以及固定于其上的所述靶細(xì)胞被溶解介質(zhì)（Lysemedium）從四周洗滌（umspülen）。隨后，所述細(xì)胞的熱溶解和/或電溶解在分序列904C中進(jìn)行。最終，分序列904D表明了所述第二步驟段的最終狀態(tài)，在該最終狀態(tài)中存在被分解的細(xì)胞。

這種在圖11中示出的第二步驟段的目標(biāo)是：將固定在所述過濾器上的、并且被含水的介質(zhì)環(huán)繞的細(xì)胞進(jìn)行分解。在所述分序列904B中，用來從四周洗滌所述過濾器（該過濾器含有被固定的靶細(xì)胞）的所述介質(zhì)能夠是指：含有所有PCR-反應(yīng)成分（PCR-Reaktionskomponent）的PCR-反應(yīng)混合物，或用于容納PCR-反應(yīng)成分（該P(yáng)CR-反應(yīng)成分預(yù)先放置（vorlagern）在所述薄膜的附近）的水。在此，所述PCR-反應(yīng)成分能夠冷凍干燥（gefriergetrocknet（lyophilisieren））地預(yù)先放置，或者替代地埋入到石蠟（Paraffin）中。隨后，PCR所需的所述反應(yīng)混合物通過將所述反應(yīng)成分與水混合、更準(zhǔn)確地說通過再水化（Rehydrierung）（在冷凍干燥地放置PCR-反應(yīng)成分的情況下）、通過石蠟的融化（在PCR-反應(yīng)成分埋入進(jìn)石蠟中的情況下）來調(diào)配。

在所述分序列904C中，細(xì)胞在如上文描述的介質(zhì)中溶解。這能夠熱學(xué)地通過把所述過濾薄膜和/或所述環(huán)繞著的介質(zhì)加熱到80℃至120℃、優(yōu)選加熱到90℃至100℃來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，在所述分序列904C中，使用一種所謂的熱啟動(dòng)-聚合酶（HotStart-Polymerase）。于是所述熱溶解附加地具有下述優(yōu)點(diǎn)：在此，所述聚合酶同時(shí)被激活。所述靶細(xì)胞也能夠通過施加電場(chǎng)來溶解。在此，既能夠使用例如0.1×10^6V/m至10×10^6V/m的交變的（alternierend）電交變場(chǎng)，也能夠使用恒定的電場(chǎng)或者這兩者的組合。在溶解之后，在所述分序列904D中的介質(zhì)含有被溶解的細(xì)胞的屬于細(xì)胞的（zellul?re）DNA、所述細(xì)胞的殘余物，額外還有用于在所述第三步驟段中實(shí)施PCR的所有成分。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖12示意性地以單獨(dú)的分序列的形式示出了所述方法900的、標(biāo)記為步驟906的第三步驟段（在該第三步驟段中把從所述細(xì)胞中分離出的DNA進(jìn)行了復(fù)制或者擴(kuò)增）的段落。分序列906A表明了初始狀態(tài)，在該初始狀態(tài)中存在著所述被分解的細(xì)胞。在分序列906B中進(jìn)行了生化反應(yīng)、在此是PCR。最后，分序列906C表明了所述第三步驟段的最終狀態(tài)，在該最終狀態(tài)中存在著所述被復(fù)制的DNA-片段。

在圖12中示出的第三步驟段的目標(biāo)是：擴(kuò)增所述屬于細(xì)胞的DNA的確定的片段。在此，所述擴(kuò)增在存在所述過濾器時(shí)發(fā)生。所述介質(zhì)（該介質(zhì)包含被溶解的細(xì)胞的、屬于細(xì)胞的DNA）優(yōu)選是PCR-反應(yīng)混合物。在所述分序列906B中，通過給所述介質(zhì)加載在50℃與95℃之間交替的溫度來實(shí)施一種PCR。對(duì)于單獨(dú)的PCR-產(chǎn)物進(jìn)行的識(shí)別例如在不同于所述過濾器的區(qū)域的另一個(gè)區(qū)域中進(jìn)行。對(duì)此，原則上能夠使用兩種方法。

在第一種方法中，引入了基于微陣列的（Microarray-basiert）證據(jù)。在此，上文提及的所述PCR例如是一種非對(duì)稱的復(fù)合-PCR。在1和20之間使用了引物對(duì)（Primerpaar），并在20和50之間實(shí)施了PCR-溫度循環(huán)。所述引物利用熒光體（Fluorophor）進(jìn)行標(biāo)記。因此所述PCR-產(chǎn)物攜帶了熒光標(biāo)記，進(jìn)而在所述微陣列上生成了可探測(cè)的信號(hào)。由此能夠推斷出在所述試樣溶液中存在確定的DNA-片段的定性結(jié)論。第二種方法稱為巢式PCR（Nested-PCR）。在此，上文提及的所述PCR是復(fù)合PCR。在1和500之間使用了引物對(duì)、優(yōu)選在1和50之間使用引物對(duì)，并且在10和40之間實(shí)施了PCR-溫度循環(huán)。將第一PCR的PCR產(chǎn)物稀釋，并分配至分開的反應(yīng)腔室，其中，在每個(gè)腔室中都預(yù)先放置了1-4個(gè)引物對(duì)。在這些腔室中實(shí)施了第二PCR-反應(yīng)。這些反應(yīng)的信號(hào)的升高實(shí)時(shí)地被探測(cè)，因此這樣的PCR也能夠被稱為“實(shí)時(shí)-PCR（Realtime-PCR）”。由此能夠推斷出在所述試樣溶液中存在確定的DNA-片段的定量結(jié)論。

在使用布置在腔室中的、由過濾元件與能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的組合的情況下，在此介紹的、細(xì)胞處理和/或細(xì)胞診斷的構(gòu)思能夠用于分析系統(tǒng)、尤其是能夠用于微流體的芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)（Lab-on-Chip-System），用來進(jìn)行環(huán)境分析或者醫(yī)學(xué)上的診斷。

所描述的和在附圖中示出的實(shí)施例僅僅是示例性選取的。不同的實(shí)施例能夠完整地相互組合，或者涉及單個(gè)的特征地進(jìn)行相互組合。一種實(shí)施例也能夠由另一種實(shí)施例的特征進(jìn)行補(bǔ)充。

此外，在此介紹的方法步驟能夠重復(fù)，以及能夠以與所描述的次序不同的次序來實(shí)施。

如果實(shí)施例包括在第一特征和第二特征之間的“和/或”連接，那么這應(yīng)該被解讀為：根據(jù)一種實(shí)施方式，所述實(shí)施例不僅具有第一特征而且具有第二特征；根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述實(shí)施例僅具有所述第一特征或者僅具有所述第二特征。