DE102021204571A1 - Dosing head and dosing system for receiving and dosing a medium - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem (100) mit einem Dosierkopf (110) zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums und einem Anschlussstück (150), wobei der Dosierkopf (110) einen Medienzugang, ein Ausgabeterminal (114) einem Medienausgang (118, 119) und den Medienzugang mit dem Medienausgang (118, 119) verbindende Fluidleitungen (116, 117) aufweist, wobei das Ausgabeterminal (114) eine Verbindungsstruktur (130) zur Aufnahme und ein Verriegelungselement (170) zur lösbaren Fixierung von einem Anschlussstück (150) aufweist, wobei das Anschlussstück (150) einen Fluidkanal (152, 153) und eine Verbindungsstruktur (154) aufweist, wobei die Verbindungsstruktur (130) des Ausgabeterminals (114) und die Verbindungsstruktur (154) des Anschlussstücks (150) in einer Einsteckrichtung (156) ineinander steckbar sind und im eingesteckten Zustand der Fluidkanal (152, 153) und der Medienausgang (118, 119) fluidisch kommunizieren, wobei das Verriegelungselement (170) aus einer Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung und umgekehrt überführbar angeordnet ist, und wobei das Verriegelungselement (170) in der Verriegelungsstellung das Anschlussstück (150) im eingesteckten Zustand arretiert und in der Freigabestellung freigibt.The invention relates to a dosing system (100) with a dosing head (110) for receiving and dosing a medium and a connecting piece (150), the dosing head (110) having a media access, an output terminal (114), a media outlet (118, 119) and the Fluid lines (116, 117) connecting media access to the media outlet (118, 119), wherein the output terminal (114) has a connecting structure (130) for receiving and a locking element (170) for releasably fixing of a connecting piece (150), wherein the Connection piece (150) has a fluid channel (152, 153) and a connection structure (154), wherein the connection structure (130) of the output terminal (114) and the connection structure (154) of the connection piece (150) can be plugged into one another in an insertion direction (156). and in the inserted state of the fluid channel (152, 153) and the media outlet (118, 119) communicate fluidly, wherein the locking element (170) from a locking position to a Release position and vice versa is arranged transferrable, and wherein the locking element (170) in the locking position locks the connecting piece (150) in the plugged-in state and releases it in the release position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem mit einem Dosierkopf zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums, der einen Medienzugang, ein oder mehrere Ausgabeterminals mit jeweils einem Medienausgang und den Medienzugang mit dem Medienausgang des einen oder den Medienausgängen der mehreren Ausgabeterminals verbindende Fluidleitungen aufweist.The invention relates to a dosing system with a dosing head for receiving and dosing a medium, which has a media access, one or more output terminals, each with a media outlet, and fluid lines connecting the media access to the media outlet of the one or the media outlets of the multiple output terminals.

Die Erfindung ist sowohl in das Gebiet der Pipettierköpfe als auch in das Gebiet der fluidischen Lab-on-Chip-Systeme einzuordnen.The invention can be classified both in the field of pipetting heads and in the field of fluidic lab-on-chip systems.

Es sind Pipetten und Mehrkanalpipetten bekannt, die nach dem Hubkolbenprinzip arbeiten. Hiermit assoziierte Probleme sind, dass der Einsatz solcher Pipetten auf vorgegebene Volumina beschränkt ist, so dass verschiedene Pipettentypen für verschiedene Volumina verwendet werden müssen, wobei diese wiederum verschiedene Größen an Pipettenspitzen aufnehmen. Anders gesagt genügt für das exakte Pipettieren von Flüssigkeiten mit verschiedenen Volumina nicht nur eine einzige Mehrkanalpipette bzw. ein einziger Mehrkanalpipettenkopf. Dies macht das Verwenden dieser Pipettentypen insbesondere Mehrkanalpipetten in automatisierten Pipettiersystemen aufwendig. Diese Hubkolbenpipetten sind zudem auf ein bestimmtes Druckniveau fixiert, der Druck kann also nicht variiert werden.There are known pipettes and multi-channel pipettes that work on the reciprocating principle. Problems associated with this are that the use of such pipettes is limited to given volumes, so that different types of pipettes must be used for different volumes, which in turn accommodate different sizes of pipette tips. In other words, a single multi-channel pipette or a single multi-channel pipette head is not sufficient for the exact pipetting of liquids with different volumes. This makes the use of these types of pipettes, in particular multi-channel pipettes, expensive in automated pipetting systems. These reciprocating pipettes are also fixed at a specific pressure level, so the pressure cannot be varied.

Dosierköpfe der eingangs genannten Art lösen diese Probleme. Beispielhaft wird auf die Offenlegungsschrift DE 10 2020 201 143 A1 verwiesen. Beschrieben ist darin eine Dosiervorrichtung mit einem Dosierkanalsystem, das sich zwischen einer Fluid-Einspeiseöffnung und einer Mehrzahl von Fluid-Ausgabeöffnungen erstreckt. Das zu dosierende Fluid wird über die Fluid-Einspeiseöffnung eingespeist und kann über die Fluid-Ausgabeöffnungen in dosierter Weise wieder ausgegeben werden. Es wurde auch als prinzipiell möglich erkannt, das Dosierkanalsystem mit mehreren Fluid-Einspeiseöffnungen auszustatten, um eine gleichzeitige mehrfache Einspeisung des zu dosierenden Fluides oder unterschiedlicher Fluide zu ermöglichen, die innerhalb des Dosierkanalsystems gemischt werden können. Auf diese Weise wird die dosierte Ausgabe eines Fluides in Trägersubstrate, beispielsweise in sogenannte Mikrotiterplatten, auf teilweise automatisierte und effiziente Weise ermöglicht.Dosing heads of the type mentioned solve these problems. As an example, reference is made to the disclosure document DE 10 2020 201 143 A1 referred. It describes a dosing device with a dosing channel system that extends between a fluid feed opening and a plurality of fluid discharge openings. The fluid to be dosed is fed in via the fluid feed opening and can be dispensed again in a dosed manner via the fluid dispensing openings. It was also recognized as possible in principle to equip the metering channel system with a plurality of fluid feed openings in order to enable simultaneous multiple feeding of the fluid to be metered or different fluids that can be mixed within the metering channel system. In this way, the metered dispensing of a fluid into carrier substrates, for example into so-called microtiter plates, is made possible in a partially automated and efficient manner.

Aus der Schrift EP 3 189 897 B1 ist eine handgehaltene Hubkolbenpipette mit wechselbaren Pipettenspitzen bekannt, die einen Abwurfmechanismus zum Entfernen der Pipettenspitzen aufweist. Dazu dient ein Abwurfmechanismus mit einem relativ zu einer Pipettenaufnahme linear beweglichen Schieber, der dazu ausgebildet ist, bei Betätigung die Pipettenspitze von der Pipettenaufnahme zu schieben. Zum Betätigen des Abwurfmechanismus ist ein externes Gerät vorgesehen, das an einem eigens dafür vorgesehenen Bedienelement des Abwurfmechanismus angreift. Auf diese Weise wird ein halbautomatischer Pipettenspitzenabwurf realisiert.From Scripture EP 3 189 897 B1 a hand-held reciprocating pipette with interchangeable pipette tips is known, which has an ejection mechanism for removing the pipette tips. An ejection mechanism is used for this purpose with a slide that can be moved linearly relative to a pipette receptacle and is designed to push the pipette tip from the pipette receptacle when it is actuated. To actuate the ejection mechanism, an external device is provided, which acts on an operating element of the ejection mechanism provided specifically for this purpose. In this way, a semi-automatic pipette tip ejection is realized.

Weder die bekannten Dosierköpfe noch die zuvor beschriebenen Pipetten und Mehrkanalpipetten erlauben das Ablassen von Flüssigkeiten in einzelnen Kanälen zu unterschiedlichen Zeiten. Auch sind aus dem Stand der Technik keine Pipettensysteme bekannt, bei denen unterschiedliche Pipettenspitzen zum Einsatz kämen oder mittels automatischer Pipettenspitzenabwurfmechanismen abgeworfen werden könnten. Die bekannten Dosier- oder Pipettensysteme sind daher für einen universellen Einsatz nur eingeschränkt tauglich.Neither the known dosing heads nor the pipettes and multi-channel pipettes described above allow liquids to be drained in individual channels at different times. Also, no pipette systems are known from the prior art in which different pipette tips would be used or could be ejected by means of automatic pipette tip ejection mechanisms. The known dosing or pipette systems are therefore suitable for universal use only to a limited extent.

Anders als bei der Ausgabe von Fluiden in Mikrotiterplatten wird die Fluidik bei der Ansteuerung von mikrofluidischen Lab-on-Chip-Systemen überwiegend über mindestens eine in einem Betreibergerät verbaute Spritzenpumpe oder ähnliches betrieben. Fluidische Schnittstellen zum Anschluss eines mikrofluidischen Chips, hierin auch unter dem allgemeineren Begriff „Analysekartusche“ subsummiert, sind meistens fest in dem Betreibergerät verbaut. Für die zuverlässige Verbindung des Betreibergeräts mit der mikrofluidischen Kartusche sind beispielsweise Positionsstifte und ein Mechanismus zum Positionieren des Chips und Abdichten der Schnittstelle notwendig. Viele Chipsysteme besitzen eine komplexe Infrastruktur zum Aufteilen von Proben oder Reagenzien, sowie Mischstrukturen und sonstige funktionelle Struktureinheiten (u. a. Ventile). Die fluidischen Schnittstellen und der Chipaufbau sind daher komplex. Abzuarbeitende Prozessabläufe bei aufwendigen Protokollen sind komplex und fehleranfällig, z. T. auch nicht umsetzbar, insbesondere, wenn von großen Probenvolumina ausgegangen werden muss, die nachfolgend im System zu kleinen Analytvolumina prozessiert werden. Die Fertigung ist zeitaufwendig und kostspielig.. Insbesondere die automatisierte Bestückung des Chipsystems mit Reagenzien stellt sich als schwierig dar. Zudem sind die Betreibergeräte und Chipsysteme starr in ihrer Anwendung, da Sie jeweils für feste, d. h. immer wiederkehrende Abläufe konzipiert sind. Es mangelt insofern an Flexibilität.In contrast to the dispensing of fluids in microtiter plates, the fluidics in the control of microfluidic lab-on-chip systems are mainly operated via at least one syringe pump or similar built into an operator device. Fluidic interfaces for connecting a microfluidic chip, here also subsumed under the more general term “analysis cartridge”, are usually permanently installed in the operator device. For example, positioning pins and a mechanism for positioning the chip and sealing the interface are necessary for the reliable connection of the operator device with the microfluidic cartridge. Many chip systems have a complex infrastructure for dividing samples or reagents, as well as mixed structures and other functional structural units (including valves). The fluidic interfaces and the chip structure are therefore complex. Process flows to be processed for complex protocols are complex and error-prone, e.g. Partly not feasible either, especially if large sample volumes are to be assumed, which are subsequently processed in the system to form small analyte volumes. Production is time-consuming and expensive. In particular, the automated equipping of the chip system with reagents is difficult. H. recurring processes are designed. In this respect, there is a lack of flexibility.

Diese und zahlreiche weitere Probleme werden durch die Erfindung gelöst, die deshalb in einem erheblich erweiterten Aufgabengebiet einsetzbar ist. Die Aufgabe ist demgemäß ein hochgradig automatisierbares Dosiersystem für ein breites Anwendungsspektrum bereitzustellen.These and numerous other problems are solved by the invention, which can therefore be used in a significantly expanded field of tasks. Accordingly, the task is to provide a highly automatable dosing system for a wide range of applications.

Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Dosiersystem mit einem Dosierkopf zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums und wenigstens einem Anschlussstück, wobei der Dosierkopf einen Medienzugang, ein oder mehrere Ausgabeterminals mit jeweils einem Medienausgang und den Medienzugang mit dem Medienausgang des einen oder den Medienausgängen der mehreren Ausgabeterminals verbindende Fluidleitungen aufweist, wobei das eine oder die mehreren Ausgabeterminals jeweils eine Verbindungsstruktur zur Aufnahme und ein Verriegelungselement zur lösbaren Fixierung von jeweils einem Anschlussstück aufweist, wobei das Anschlussstück einen Fluidkanal und eine Verbindungsstruktur aufweist, wobei die Verbindungsstruktur des Ausgabeterminals und die Verbindungsstruktur des Anschlussstücks in einer Einsteckrichtung ineinander steckbar sind und im eingesteckten Zustand der Fluidkanal und der Medienausgang fluidisch kommunizieren, wobei das Verriegelungselement in und/oder an dem Ausgabeterminal aus einer Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung und umgekehrt überführbar angeordnet ist, und wobei das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung das Anschlussstück im eingesteckten Zustand arretiert und in der Freigabestellung freigibt.The object is achieved according to one aspect of the invention by a dosing system with a dosing head for receiving and dosing a medium and at least one connector, the dosing head having a media access, one or more output terminals, each with a media outlet and the media access with the media outlet of one or the Has fluid lines connecting media outlets of the multiple output terminals, wherein the one or more output terminals each have a connecting structure for receiving and a locking element for releasably fixing a connecting piece in each case, wherein the connecting piece has a fluid channel and a connecting structure, wherein the connecting structure of the output terminal and the connecting structure of the connecting piece can be plugged into one another in an insertion direction and the fluid channel and the media outlet communicate fluidically in the inserted state, the locking element being in and/or on the outlet eterminal is arranged transferrable from a locking position to a release position and vice versa, and wherein the locking element in the locking position locks the connecting piece in the plugged-in state and releases it in the release position.

Der Dosierkopf kann zur Ausgabe verschiedener Medien eingerichtet sein. Darunter sind Reagenzien oder auch Transportmedien, wie Luft, oder Spülmedien zu verstehen. Funktional betrachtet kann also eins der Medien als Aktuator genutzt werden und das oder die anderen können Verbrauchsmedien sein. Unabhängig von der Medienfunktion und dem Aggregatszustand werden hierin für die Förderung der Medien durch die Fluidikstruktur vereinheitlichend die Begriffe Dosieren, Verteilen, Bewegen, Transportieren oder eben Fördern verwendet.The dosing head can be set up to dispense different media. This includes reagents or also transport media, such as air, or rinsing media. From a functional point of view, one of the media can be used as an actuator and one or the other can be consumable media. Irrespective of the media function and the state of aggregation, the terms dosing, distribution, moving, transporting or even conveying are used here for the conveyance of the media through the fluidic structure.

Vorbereitende Arbeiten außerhalb der mikrofluidischen Kartusche können im erfindungsgemäßen Dosierkopf in Einheiten zwischen 1 - 10.000 µL ausgeführt werden. Mit dem gleichen Dosierkopf können dann Volumina auf der mikrofluidischen Kartusche in sehr viel kleineren Volumina von typischerweise 10 - 500 µL prozessiert werden. Die pro Prozessschritt zu bewegenden Volumina liegen daher vorzugsweise im Bereich kleiner 10 ml, bei Betrieb einer mikrofluidischen Kartusche vorzugsweise kleiner oder gleich 1 ml, und größer oder gleich 1 µL. Im erfindungsgemäßen Dosierkopf sind die kleinsten Strukturgrößen der Fluidstruktur quer zur Strömungsrichtung kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner 2 mm, besonders bevorzugt kleiner als 1 mm.Preparatory work outside of the microfluidic cartridge can be carried out in units between 1-10,000 μL in the dosing head according to the invention. With the same dosing head, volumes on the microfluidic cartridge can then be processed in much smaller volumes of typically 10 - 500 µL. The volumes to be moved per process step are therefore preferably in the range of less than 10 ml, when operating a microfluidic cartridge preferably less than or equal to 1 ml and greater than or equal to 1 μL. In the dosing head according to the invention, the smallest structure sizes of the fluid structure transverse to the direction of flow are less than 5 mm, preferably less than 2 mm, particularly preferably less than 1 mm.

Der Dosierkopf weist ein Substrat, beispielsweise aus einem Polymermaterial, Metall, Nichteisenmetall, Silizium, Glas oder Keramik auf, in dem die Fluidleitungen als Kanäle ausgebildet sind. Die Ausgabeterminals sind an das Substrat vorzugsweise einstückig angeformt. Beispielsweise kann der Dosierkopf mittels Prägen, Spritzguss- oder Tiefziehtechnik oder mittels additiver Fertigungsverfahren (3D-Druck) hergestellt werden. Wahlweise können die Fluidikstrukturen auch abschnittsweise gebohrt oder mittels Erodierverfahren in das Substratmaterial eingearbeitet sein.The dosing head has a substrate, for example made of a polymer material, metal, non-ferrous metal, silicon, glass or ceramic, in which the fluid lines are formed as channels. The output terminals are preferably integrally formed on the substrate. For example, the dosing head can be manufactured using embossing, injection molding or deep-drawing technology or using additive manufacturing processes (3D printing). Optionally, the fluidic structures can also be drilled in sections or incorporated into the substrate material by means of eroding processes.

Medienzugänge, Medienausgänge und Fluidleitungen stehen mit den Medien in Kontakt und werden hierin neben weiteren medienführenden Elementen unter dem Begriff Fluidikstruktur zusammengefasst. Als Ausgabeterminal wird die funktionale Einheit des Dosierkopfes um die Medienausgänge bezeichnet.Media inlets, media outlets and fluid lines are in contact with the media and are summarized here in addition to other media-carrying elements under the term fluidic structure. The functional unit of the dosing head around the media outlets is called the output terminal.

Der Dosierkopf kann beispielsweise als Ein- oder Mehrkanalpipette verwendet werden. Dessen Anwendung ist aber nicht auf den Flüssigkeitstransfer mit Pipettenspitzen beschränkt. Vielmehr kann der Dosierkopf über das Anschlussstück auch mit anderen Verbindungselementen ausgestattet werden. Das Anschlussstück ist dementsprechend zur Aufnahme eines Verbindungselements eingerichtet. Als Verbindungselement kommen beispielsweise in Betracht: Dichtelemente, insbesondere Dichtringe, Pipettenspitzen, Kapillare, Dosiernadeln, Kanülen, Luer-Verbinder, Kanalmündungen mit Dichtelement, Düsen oder mikrofluidischer Kopfadapter. Über das Verbindungselement werden die Medien aus dem Dosierkopf in ein konnektiertes Trägersubstrat, wie beispielsweise eine Mikrotiterplatte, oder eine mikrofluidische Kartusche ausgegeben. Als Kopfadapter wird ein Verbindungselement zwischen einem oder vorzugsweise mehreren Anschlussterminals und einem oder vorzugsweise mehreren Eingängen einer mikrofluidischen Kartusche bezeichnet. Er ist dementsprechend eigens für die Verwendung zusammen mit einer bestimmten mikrofluidischen Kartusche angepasst. Als Dichtelement für die Kanalmündung kann eine Elastomerdichtung oder ein angeformtes elastisches Dichtelement, beispielsweise in Form einer Dichtlippe, oder einfach eine konische oder ebene Dichtfläche in Betracht kommen.The dosing head can be used, for example, as a single or multi-channel pipette. However, its application is not limited to liquid transfer with pipette tips. Rather, the dosing head can also be equipped with other connecting elements via the connection piece. Accordingly, the connection piece is set up to accommodate a connecting element. Examples of possible connecting elements are: sealing elements, in particular sealing rings, pipette tips, capillaries, dosing needles, cannulas, Luer connectors, channel openings with sealing elements, nozzles or microfluidic head adapters. The media are dispensed from the dosing head into a connected carrier substrate, such as a microtiter plate, or a microfluidic cartridge via the connecting element. A connection element between one or preferably several connection terminals and one or preferably several inlets of a microfluidic cartridge is referred to as a head adapter. Accordingly, it is specifically adapted for use with a specific microfluidic cartridge. An elastomer seal or a molded elastic sealing element, for example in the form of a sealing lip, or simply a conical or flat sealing surface can be considered as the sealing element for the duct opening.

Wenn vorgesehen ist, dass der Dosierkopf eine Mehrzahl von Anschlussterminals aufweist, und diese getrennt voneinander ansteuerbar sind, kann er auch gleichzeitig mit unterschiedlichen Verbindungselementen bestückt werden und/oder teilweise unbestückt bleiben.If it is provided that the dosing head has a plurality of connection terminals and these can be controlled separately from one another, it can also be equipped with different connection elements at the same time and/or remain partially unequipped.

Die Erfindung schafft die Grundlage für eine universelle Einsatzmöglichkeit des Dosierkopfes und insbesondere dafür, eine Mehrzahl von unterschiedlichen fluidischen Verbindungsmöglichkeiten zwischen dem Dosierkopf und einem Trägersubstrat, wie beispielsweise einer Mikrotiterplatte oder mit einer mikrofluidischen Kartusche bereitzustellen, je nachdem, welche Anwendung der Dosierkopf gerade bedient. Das Anschlussstück dient insofern nicht nur als Universaladapter zur Aufnahme einer Vielzahl von Verbindungselementen, sondern es sorgt zugleich dafür, dass die Abwurffunktion unabhängig von dem jeweiligen Verbindungselement zuverlässig funktioniert.The invention creates the basis for a universal application of the dosing head and in particular for a plurality of different fluidic connection options between the dosing head and a carrier substrate, such as a microtiter plate or with a microfluidic cartridge, depending on which application the dosing head is currently serving. In this respect, the connecting piece not only serves as a universal adapter for accommodating a large number of connecting elements, but at the same time ensures that the ejection function works reliably independently of the respective connecting element.

Die Verbindungsstrukturen des Ausgabeterminals und des Anschlussstücks sind zunächst einmal Einführhilfen, die ein Einführen des Anschlussstückes in das Ausgabeterminal oder umgekehrt erleichtern und mittels eines gewissen Formschlusses eine fluidische Verbindung zwischen dem Fluidkanal des Anschlussstücks und dem Medienausgang des Ausgabeterminals sicherstellen. Das Verriegelungselement ist ein zwischen mindestens zwei Stellungen in und/oder an dem Ausgabeterminal bewegbar angeordnetes Element mit der Funktion das Anschlussstück entweder an dem Ausgabeterminal zu halten oder es zwecks Wechsel freizugeben. Das Verriegelungselement kann einstückig (monolithisch) mit dem Ausgabeterminal verbunden sein. Beispielsweise kann es mittels eines Festkörpergelenks beweglich an diesem angeordnet sein. Es kann weiterhin als elastische Schnappverbindung ausgebildet sein. Alternativ kann das Verriegelungselement als separates Bauteil ausgeführt sein.The connection structures of the output terminal and the connection piece are first of all insertion aids that facilitate the insertion of the connection piece into the output terminal or vice versa and ensure a fluidic connection between the fluid channel of the connection piece and the media outlet of the output terminal by means of a certain positive fit. The locking element is an element arranged to be movable between at least two positions in and/or on the output terminal, with the function of either holding the connection piece on the output terminal or releasing it for the purpose of changing. The locking element can be integrally (monolithically) connected to the output terminal. For example, it can be movably arranged on this by means of a solid joint. It can also be designed as an elastic snap connection. Alternatively, the locking element can be designed as a separate component.

Bevorzugt ist das Verriegelungselement in und/oder an dem Ausgabeterminal aus der Freigabestellung in eine Auswurfstellung überführbar angeordnet, wobei das Verriegelungselement ein Auswurfmittel umfasst, das eingerichtet ist das Anschlussstück beim Überführen in die Auswurfstellung entgegen der Einsteckrichtung zu bewegen.The locking element is preferably arranged in and/or on the output terminal so that it can be transferred from the release position to an ejection position, the locking element comprising an ejection means which is set up to move the connecting piece counter to the insertion direction when transferring to the ejection position.

Somit verkörpert das Verriegelungselement zugleich einen Auswerfer, der das Anschlussstück (samt Verbindungselement) nach Gebrauch entgegen der Einsteckrichtung bewegt, und somit aktiv abwirft. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich das Anschlussstück beispielsweise aufgrund von Adhäsion oder einer Klemmung trotz Freigabe nicht allein aufgrund der Schwerkraft von dem Ausgabeterminal löst.Thus, the locking element also embodies an ejector, which moves the connection piece (including the connecting element) after use in the opposite direction to the insertion direction, and thus actively ejects it. This is particularly advantageous if the connection piece does not detach from the output terminal solely due to gravity, for example due to adhesion or clamping despite release.

Weiterhin weist das Ausgabeterminal bevorzugt ein erstes Dichtelement und das Anschlussstück ein zweites Dichtelement auf, wobei das erste und das zweite Dichtelement in der Verriegelungsstellung fluiddicht gegeneinander angedrückt sind. Das erste Dichtelement kann beispielsweise eine Dichtfläche oder eine Dichtlippe oder eine Elastomerdichtung sein, die im verbundenen Zustand an einem komplementären Dichtelement des zweiten Dichtelements anliegt, oder umgekehrt.Furthermore, the output terminal preferably has a first sealing element and the connecting piece has a second sealing element, with the first and the second sealing element being pressed against one another in a fluid-tight manner in the locking position. The first sealing element can be, for example, a sealing surface or a sealing lip or an elastomeric seal which, in the connected state, bears against a complementary sealing element of the second sealing element, or vice versa.

Besonders bevorzugt sind die ersten und zweiten Dichtelemente korrespondierende Mündungen des Medienausgangs und des Fluidkanals umschließend angeordnet. Diese Form der Abdichtung hat insbesondere den Vorteil, dass bei zwei Medienausgängen und zwei korrespondierenden Fluidkanälen eine separate Abdichtung beider Fluidleitungen erfolgt und an der Schnittstelle keine Mischung der Medien stattfindet.The first and second sealing elements are particularly preferably arranged so as to enclose corresponding openings of the media outlet and of the fluid channel. This form of sealing has the particular advantage that with two media outlets and two corresponding fluid channels, the two fluid lines are sealed separately and the media do not mix at the interface.

Weiterhin bevorzugt sind die ersten und zweiten Dichtelemente in Einsteckrichtung axial wirkende Dichtelemente. Axialdichtungen haben gegenüber Radialdichtungen oder Konusdichtungen aufgrund fehlender Klemmung den Vorteil, dass sich das Anschlussstück in der Freigabestellung leichter von dem Ausgabeterminal lösen lässt.Furthermore, the first and second sealing elements are preferably sealing elements that act axially in the direction of insertion. Due to the lack of clamping, axial seals have the advantage over radial seals or conical seals that the connecting piece can be detached more easily from the output terminal in the release position.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Verbindungsstruktur des Anschlussstücks einen zylinderförmigen Schaft und die Verbindungsstruktur des Ausgabeterminals eine korrespondierende Zylinderbohrung umfassen, in die der Schaft einsteckbar ist.An advantageous further development provides that the connection structure of the connection piece comprises a cylindrical shank and the connection structure of the output terminal comprises a corresponding cylindrical bore into which the shank can be inserted.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungselement entlang einer Führungslinie quer zur Einsteckrichtung zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verschiebbar geführt. Es handelt sich hierbei um eine translatorische Bewegung. Eine andere Ausführungsform sieht eine Drehführung vor, wobei das Verriegelungselement eine Art Drehschalter bildet.According to a preferred embodiment, the locking element is guided in a displaceable manner along a guide line transversely to the direction of insertion between the locking position and the release position. This is a translatory movement. Another embodiment provides a rotary guide, with the locking element forming a type of rotary switch.

Bevorzugt umfasst das Verriegelungselement wenigstens zwei sich entlang der Führungslinie erstreckende Riegel und das Ausgabeterminal wenigstens zwei jeweils korrespondierende Führungen, in der die Riegel verschiebbar geführt sind. Hierdurch wird das Verriegelungselement entlang der Führung linear bewegt und ist durch eine doppelte Führung besser gegen ein Verkanten gesichert.The locking element preferably comprises at least two bolts extending along the guide line and the output terminal at least two corresponding guides in each case, in which the bolts are displaceably guided. As a result, the locking element is moved linearly along the guide and is better secured against tilting by a double guide.

Dabei sind die wenigstens zwei Riegel in der Verriegelungsstellung vorzugsweise den Schaft gabelartig umgreifend angeordnet, was die Voraussetzung für eine symmetrische Krafteinleitung beim Andrücken in der Verriegelungsstellung und beim Auswerfen sorgt.The at least two latches in the locking position are preferably arranged in a fork-like manner encompassing the shaft, which provides the prerequisite for a symmetrical application of force when pressing in the locking position and when ejecting.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Verbindungsstruktur des Anschlussstücks eine Hinterschneidung aufweist und wenigstens ein Riegel in der Verriegelungsstellung an der Hinterschneidung angreifend angeordnet ist. Die Hinterschneidung des Anschlussstücks ist ein konstruktives Element, welches mit dem Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung formschlüssig der Gestalt zusammenwirkt, das Anschlussstück nicht aus der Aufnahme, d. h. der Verbindungsstruktur des Ausgabeterminals, entnommen werden kann. Die Hinterschneidung kann beispielsweise in Form einer Nut, einer Bohrung oder sonstigen Öffnung, eines Vorsprungs oder eines Absatzes in der Verbindungsstruktur, insbesondere in dem Schaft, ausgebildet seinIt is also advantageous if the connection structure of the connection piece has an undercut and at least one bolt is arranged engaging the undercut in the locking position. The undercut of the connecting piece is a constructive element which interacts with the locking element in the locking position in a form-fitting manner, the connecting piece does not come out of the receptacle, ie the connecting structure of the Output terminals, can be removed. The undercut can be designed, for example, in the form of a groove, a bore or other opening, a projection or a shoulder in the connection structure, in particular in the shaft

Bevorzugt weist wenigstens ein Riegel einen in Einsteckrichtung hervorstehenden Andrücknocken auf, der in der Verriegelungsstellung an der Hinterschneidung angreift. Der Andrücknocken ist so ausgeprägt, dass er durch eine Krafteinleitung in Einsteckrichtung über die Hinterschneidung in das Anschlussstück das Dichtelement des Anschlussstücks unter elastischer Verformung gegen das Dichtelement des Ausgabeterminals andrückt. Verformen kann sich dabei eines der Dichtelemente oder der Riegel oder der Andrücknocken selbst, je nachdem, wie die Verformbarkeit der einzelnen Elemente ausgelegt ist. Entscheidend ist, dass das Anschlussstück in der Verriegelungsstellung auf diese Weise fluiddicht an das Ausgabeterminal gekoppelt ist. Ein entsprechend wirkender Andrücknocken ließe sich auch einem drehgeführten Verriegelungselement, beispielweise in Form eines Exzenters, ausbilden.Preferably, at least one bolt has a pressing cam which protrudes in the direction of insertion and which acts on the undercut in the locking position. The pressure cam is so pronounced that it presses the sealing element of the connecting piece against the sealing element of the output terminal with elastic deformation by introducing force in the direction of insertion via the undercut in the connecting piece. One of the sealing elements or the locking bar or the pressure cam itself can be deformed, depending on how the deformability of the individual elements is designed. What is decisive is that the connecting piece is coupled to the output terminal in a fluid-tight manner in this way in the locking position. A correspondingly acting pressure cam could also be formed in a rotary locking element, for example in the form of an eccentric.

Weiterhin vorteilhaft weist wenigstens ein Riegel einen entgegen der Einsteckrichtung hervorstehenden Auswurfnocken auf, der das Auswurfmittel bildet. In ähnlicher Weise wie der Andrücknocken wirkt der Auswurfnocken mit einer Fläche (Absatz, Stirnfläche, etc.) des Anschlussstücks zusammen und leitet eine Kraft entgegen der Einsteckrichtung ein, die das Anschlussstück entgegen der Einsteckrichtung bewegt, und damit aktiv abwirft. Auch ein entsprechend wirkender Auswurfnocken ließe sich an einem drehgeführten Verriegelungselement, beispielweise in Form eines Exzenters, ausbilden.Also advantageously, at least one bolt has an ejection cam that protrudes counter to the insertion direction and forms the ejection means. In a similar way to the pressure cam, the ejection cam interacts with a surface (height, end face, etc.) of the connection piece and applies a force counter to the insertion direction, which moves the connection piece counter to the insertion direction and thus actively ejects it. A correspondingly acting ejection cam could also be formed on a rotary locking element, for example in the form of an eccentric.

Besonders bevorzugt sind der Andrücknocken und der Auswurfnocken entlang der Führungslinie versetzt zueinander angeordnet. Im Fall eines drehgeführten Verriegelungselements wären der Andrücknocken und der Auswurfnocken winkelversetzt anzuordnen.Particularly preferably, the pressing cam and the ejection cam are offset from one another along the guide line. In the case of a rotary-guided locking element, the pressure cam and the ejection cam would have to be angularly offset.

Weiterhin bevorzugt umfasst das Verriegelungselement vier sich entlang der Führungslinie erstreckende, vier parallele Kanten eines rechteckigen Quaders aufspannende Riegel und das Ausgabeterminal vier jeweils korrespondierende Führungen, in der die Riegel verschiebbar geführt sind. Hierdurch wir eine in zwei Raumrichtungen noch besser definierte Führung sichergestellt. Dabei definieren besonders bevorzugt zwei der vier Riegel eine erste Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung und die beiden anderen der vier Riegel eine zweite Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung, wobei die erste Ebene bezogen auf die Einsteckrichtung dem Anschlussstück zugewandt ist und davon beabstandet die zweite Ebene dem Dosierkopf zugewandt ist.Furthermore, the locking element preferably comprises four bolts extending along the guide line and spanning four parallel edges of a rectangular cuboid, and the output terminal comprises four corresponding guides in each case, in which the bolts are displaceably guided. This ensures an even better defined guidance in two spatial directions. Two of the four bars particularly preferably define a first plane perpendicular to the direction of insertion and the other two of the four bars define a second plane perpendicular to the direction of insertion, with the first plane facing the connecting piece in relation to the direction of insertion and the second plane facing the dosing head at a distance from it .

In diesem Fall weisen die zwei die erste Ebene definierenden Riegel jeweils den in Einsteckrichtung hervorstehenden Andrücknocken und die zwei die zweite Ebene definierenden Riegel jeweils den entgegen der Einsteckrichtung hervorstehenden Auswurfnocken auf.In this case, the two bars defining the first plane each have the pressing cam protruding in the direction of insertion and the two bars defining the second plane each have the ejection cam protruding counter to the direction of insertion.

Das Anschlussstück weist besonders bevorzugt auf einer der Verbindungsstruktur des Anschlussstücks abgewandten Seite eine Universalaufnahme auf, die eingerichtet ist wenigstens zwei Verbindungselemente mit unterschiedlicher Anschlussstruktur aufzunehmen.The connection piece particularly preferably has a universal receptacle on a side facing away from the connection structure of the connection piece, which is set up to accommodate at least two connection elements with different connection structures.

Grundsätzlich ist das Anschlussstück geeignet, ein Verbindungselement fluiddicht aufzunehmen. Es weist dazu ein Dichtelement auf, das durch eine Dichtfläche oder eine Dichtlippe oder eine Elastomerdichtung gebildet sein kann, die im verbundenen Zustand an einem komplementären Dichtelement des Verbindungselementes anliegt. Das Anschlussstück kann beispielsweise einen kegelstumpfförmigen Ansatz als Aufnahme umfassen, auf den eine Pipettenspitze mit komplementärer Innenfläche unmittelbar fluiddicht aufgesteckt werden kann. Eine Abdichtung wird dann über die aneinander anliegenden Kegelflächen erzielt. Das Anschlussstück kann auch eine Bohrung oder eine konische Senkung als Aufnahme aufweisen, in die beispielsweise eine Kanüle mit komplementärer Außenfläche fluiddicht eingesteckt werden kann. In der Regel ist der Konus der Dichtflächen des Anschlussstückes einerseits und des Verbindungselements andererseits so ausgebildet, dass das Verbindungselement kraftschlüssig durch Klemmung auf oder in der jeweiligen Aufnahme des Ausgabeterminals bzw. des Anschlussstückes fixiert ist.In principle, the connecting piece is suitable for accommodating a connecting element in a fluid-tight manner. For this purpose, it has a sealing element which can be formed by a sealing surface or a sealing lip or an elastomeric seal which, in the connected state, bears against a complementary sealing element of the connecting element. The connection piece can, for example, comprise a truncated cone-shaped attachment as a receptacle, onto which a pipette tip with a complementary inner surface can be attached directly in a fluid-tight manner. A seal is then achieved across the abutting cone surfaces. The connecting piece can also have a bore or a conical countersink as a receptacle into which, for example, a cannula with a complementary outer surface can be inserted in a fluid-tight manner. As a rule, the cone of the sealing surfaces of the connecting piece on the one hand and the connecting element on the other hand is designed in such a way that the connecting element is fixed in a non-positive manner by clamping on or in the respective receptacle of the output terminal or the connecting piece.

Im Fall einer Universalaufnahme umfasst das Anschlussstück eine Mehrzahl von verschiedenen solcher Dichtflächen zur fluiddichten Aufnahme von Verbindungselementen mit unterschiedlichen Dichtflächen.In the case of a universal receptacle, the connecting piece comprises a plurality of different sealing surfaces of this type for receiving connecting elements with different sealing surfaces in a fluid-tight manner.

Neben dem Dichtelement kann das Anschlussstück zusätzlich ein Rastelement umfassen, das mit einem komplementären Rastelement an dem Verbindungselement der Gestalt zusammenwirkt, dass das Verbindungselement im verbundenen Zustand formschlüssig an dem Anschlussstück gehalten wird. Wo solche Rastelemente vorhanden sind, umfassen die Begriffe „Universalaufnahme“ und „Anschlussstruktur“ jeweils sowohl die Dichtelemente als auch eben jene Rastelemente.In addition to the sealing element, the connecting piece can also comprise a latching element which interacts with a complementary latching element on the connecting element in such a way that the connecting element is held positively on the connecting piece in the connected state. Where such latching elements are present, the terms "universal receptacle" and "connecting structure" each include both the sealing elements and those latching elements.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das eine oder die mehreren Ausgabeterminals jeweils wenigstens zwei fluidisch getrennte Medienausgänge aufweisen und dass das Anschlussstück wenigstens zwei fluidisch getrennte Fluidkanäle aufweist, wobei im eingesteckten Zustand jeder der wenigstens zwei Fluidkanäle mit jeweils einem der wenigstens zwei Medienausgänge fluidisch kommuniziert. Dadurch, dass das eine oder mehrere Ausgabeterminals jeweils wenigstens zwei Medienausgänge aufweisen, können unterschiedliche Terminals beispielswiese verschiedene Medien zu gleichen Zeitpunkten und/oder auch sequentiell verschiedenen Medien ausgeben.An advantageous development provides that the one or more output terminals each have at least two fluidically separate media outlets and that the connecting piece has at least two fluidically separate fluid channels, wherein in the inserted state each of the at least two fluid channels communicates fluidly with one of the at least two media outlets. Because the one or more output terminals each have at least two media outlets, different terminals can, for example, output different media at the same time and/or sequentially different media.

Weiterhin bevorzugt weist in diesem Fall das Ausgabeterminal ein erstes Dichtelement und das Anschlussstück ein zweites Dichtelement auf, wobei das erste und das zweite Dichtelement in der Verriegelungsstellung fluiddicht gegeneinander angedrückt sind und wobei die ersten und zweiten Dichtelemente korrespondierende Mündungen jedes Medienausgangs der wenigstens zwei Medienausgänge und jedes Fluidkanals der wenigstens zwei Fluidkanäle separat umschließend angeordnet sind. Hierdurch können die an den Medienausgängen anstehenden Fluide oder Medien bis zur Mündung der Fluidkanäle in die Verbindungselemente fluidisch getrennt transportiert werden.In this case, the output terminal also preferably has a first sealing element and the connecting piece has a second sealing element, the first and second sealing elements being pressed against one another in a fluid-tight manner in the locking position and the first and second sealing elements having corresponding openings of each media outlet of the at least two media outlets and each Fluid channel of the at least two fluid channels are arranged separately enclosing. As a result, the fluids or media present at the media outlets can be transported in a fluidically separated manner up to the opening of the fluid channels into the connecting elements.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Anschlussstück optional ein in den Fluidkanal integriertes Funktionselement, insbesondere ein aktiv ansteuerbares Element zum Manipulieren und/oder Detektieren des Mediums, eine passive Mischstruktur, einen aktivierbaren Mischer, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, einen passiven oder ansteuerbaren Magneten, eine Elektrode, einen Temperatursensor und/oder ein Mittel zum Zurückhalten eines Zuflusses von Fluiden aus der mikrofluidischen Kartusche in den Dosierkopf auf.According to an advantageous embodiment of the invention, the connecting piece optionally has a functional element integrated into the fluid channel, in particular an actively controllable element for manipulating and/or detecting the medium, a passive mixing structure, an activatable mixer, a heating device, a cooling device, a passive or controllable magnet , an electrode, a temperature sensor and/or a means for holding back an inflow of fluids from the microfluidic cartridge into the dosing head.

Durch das in dem Anschlussstück integrierte Mittel zum Zurückhalten eines Zuflusses von Fluiden aus der mikrofluidischen Kartusche in den Dosierkopf ist dieses Mittel dem für den Einmalgebrauch konzipierten Anschlussstück zugeordnet und wird mit dem Anschlussstück nach Gebrauch entsorgt. Damit ist die Kontaminationsgefahr nochmals verringert. Zusätzlich oder alternativ zu dem Anschlussstück kann aber auch weiterhin das Ausgabeterminal und/oder das Verbindungselement Mittel zum Zurückhalten eines Zuflusses von Fluiden durch die Medienausgänge in den Dosierkopf aufweisen. Damit würde die Wahrscheinlichkeit eines Eintritts eines beispielsweise mit der zu untersuchenden Probe kontaminierten Fluides in jeder Stufe von dem Verbindungselement über das Anschlussstück bis zum Dosierkopf verringert. Da sowohl das Verbindungselement als auch das Anschlussstück für den Einmalgebrauch konzipiert sind, ist nur entscheidend, dass in keinem Fall die zu analysierende Probe von der ebenfalls für den Einmalgebrauch konzipierten mikrofluidischen Kartusche bis in den Dosierkopf gelangen darf, wohingegen Verbrauchsmedien im Dosierkopf oder in dem Verbindungselement zeitnah vorgemischt und dann ausdosiert werden könnten.The means integrated in the connection piece for holding back an inflow of fluids from the microfluidic cartridge into the dosing head means that this means is associated with the connection piece designed for single use and is disposed of with the connection piece after use. This further reduces the risk of contamination. In addition or as an alternative to the connection piece, however, the output terminal and/or the connecting element can also have means for holding back an inflow of fluids through the media outlets into the dosing head. This would reduce the probability of a fluid contaminated, for example with the sample to be examined, entering each stage from the connecting element via the connecting piece to the dosing head. Since both the connecting element and the connection piece are designed for single use, it is only decisive that the sample to be analyzed must never get from the microfluidic cartridge, which is also designed for single use, to the dosing head, whereas consumable media in the dosing head or in the connecting element promptly premixed and then metered out.

Bevorzugt ist das Ausgabeterminal und das Verriegelungselement zum automatischen Abwerfen eines Anschlussstückes eingerichtet. Als Antrieb kommen beispielsweise ein Spindeltrieb, ein Hubmagnet oder dgl. in Betracht. Der Antrieb kann im Dosierkopf selbst oder extern angeordnet sein.The output terminal and the locking element are preferably set up for the automatic release of a connecting piece. For example, a spindle drive, a lifting magnet or the like can be considered as a drive. The drive can be located in the dosing head itself or externally.

Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Dosierkopf zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums als Bestandteil des vorstehend beschriebenen Dosiersystems, welcher Dosierkopf einen Medienzugang, ein oder mehrere Ausgabeterminals mit einem Medienausgang und den Medienzugang mit dem Medienausgang des einen oder den Medienausgängen der mehreren Ausgabeterminals verbindende Fluidleitungen aufweist, wobei das eine oder die mehreren Ausgabeterminals jeweils eine Verbindungsstruktur zur Aufnahme und ein Verriegelungselement zur lösbaren Fixierung von jeweils einem Anschlussstück aufweisen, wobei die Verbindungsstruktur eingerichtet ist das Anschlussstück in einer Einsteckrichtung aufzunehmen, wobei das Verriegelungselement in dem Ausgabeterminal entlang einer Führungslinie quer zur Einsteckrichtung zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung verschiebbar geführt ist.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by a dosing head for receiving and dosing a medium as part of the dosing system described above, which dosing head has a media access, one or more output terminals with a media outlet and the media access with the media outlet of one or the media outlets of the has fluid lines connecting multiple output terminals, wherein the one or more output terminals each have a connecting structure for receiving and a locking element for releasably fixing a connecting piece in each case, wherein the connecting structure is set up to receive the connecting piece in an insertion direction, with the locking element in the output terminal along a Guide line is guided transversely to the insertion direction between a locking position and a release position.

Gleichermaßen wird die Aufgabe gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Anschlussstück als Bestandteil des vorstehend beschriebenen Dosiersystems, wobei das Anschlussstück einen Fluidkanal, eine Verbindungsstruktur zur Verbindung mit einem Ausgabeterminal eines Dosierkopfes und eine Dichtfläche zur eines Verbindungselementes. Das Verbindungselement ist, wie oben ausgeführt, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pipettenspitze, Kapillare, Dosiernadel, Kanüle, Luer-Verbinder, Kanalmündung mit Dichtelement, Düse und mikrofluidischer Kopfadapter.Likewise, the object is achieved according to a further aspect of the invention by a connecting piece as part of the dosing system described above, the connecting piece having a fluid channel, a connecting structure for connection to an output terminal of a dosing head and a sealing surface for a connecting element. As stated above, the connecting element is preferably selected from the group consisting of a pipette tip, capillary, dosing needle, cannula, Luer connector, channel opening with sealing element, nozzle and microfluidic head adapter.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Dosiersystems mit Dosierkopf und eingesetzten Anschlussstücken;
  • 2 der Dosierkopf gemäß 1 mit herausgenommenen Anschlusstücken;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht einer Ausführungsform eines Ausgabeterminals im seitlichen Schnitt;
  • 4 eine vergrößerte Ansicht des Ausgabeterminals gemäß 5 in der Ansicht von unten;
  • 5 eine vergrößerte Ansicht des Anschlussstückes;
  • 6 ein zu dem Dosierkopf gehöriges Verriegelungselement;
  • 7 eine vergrößerte Ansicht eines zweiten Anschlussstückes;
  • 8 eine vergrößerte Ansicht eines dritten Anschlussstückes;
  • 9 eine vergrößerte Ansicht eines vierten Anschlussstückes;
  • 10 das Anschlussstück gemäß 10 mit Verbindungselement;
  • 11 ein fünftes Anschlussstück mit Verbindungselement;
  • 12 ein sechstes Anschlussstück mit Verbindungselement und
  • 13 das sechste Anschlussstück gemäß 12 mit angeschlossener mikrofluidischer Kartusche.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings. Show it:
  • 1 an embodiment of a dosing system with dosing head and used connectors;
  • 2 the dosing head according to 1 with connectors removed;
  • 3 Figure 14 is an enlarged side sectional view of one embodiment of a dispensing terminal;
  • 4 an enlarged view of the output terminal according to FIG 5 in bottom view;
  • 5 an enlarged view of the connector;
  • 6 a locking element associated with the dosing head;
  • 7 an enlarged view of a second fitting;
  • 8th an enlarged view of a third fitting;
  • 9 an enlarged view of a fourth fitting;
  • 10 the connector according to 10 with connecting element;
  • 11 a fifth connector fitting;
  • 12 a sixth connector with connecting element and
  • 13 the sixth connector according to 12 with connected microfluidic cartridge.

Das Dosiersystem 100 gemäß den 1 bis 4 umfasst einen Dosierkopf 110. Der Dosierkopf 110 weist ein Substrat 111 auf, in dem Fluidikstrukturen eingeformt sind. Die Fluidstrukturen in dem Dosierkopf 110 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel zwei Medienzugänge (nicht dargestellt) zur Aufnahme zweier Medien, vier Ausgabeterminals 114 zur Ausgabe der Medien und die die Medienzugänge mit den Ausgabeterminals 114 verbindenden Fluidleitungen 116, 177. Jedes der Ausgabeterminals 114 weist jeweils zwei fluidisch getrennte Medienausgänge 118, 119 auf, vgl. 3.The dosing system 100 according to 1 until 4 comprises a dosing head 110. The dosing head 110 has a substrate 111 in which fluidic structures are formed. In this exemplary embodiment, the fluid structures in the dosing head 110 include two media inlets (not shown) for receiving two media, four output terminals 114 for dispensing the media and the fluid lines 116, 177 connecting the media inlets to the output terminals 114. Each of the output terminals 114 has two fluidic separate media outlets 118, 119, cf. 3 .

Diese Ausführungsform des Dosierkopfes 110 beinhaltet keine weiteren funktionalen Elemente und dient allein der Verteilung zweier Medien auf die vier Medienausgänge 118, 119 der vier Ausgabeterminals 114. So können die Fluidleitungen 116, 117 beispielsweise zur getrennten Ausgabe eines über den ersten Medienzugang zugeführten Transportmediums (z.B. Luft) und eines über den zweiten Medienzugang zugeführten Reagenzmediums genutzt werden.This embodiment of the dosing head 110 does not contain any further functional elements and is used solely to distribute two media to the four media outlets 118, 119 of the four output terminals 114. The fluid lines 116, 117 can, for example, be used for the separate output of a transport medium (e.g. air ) and a reagent medium supplied via the second media access.

Zum Zweck der Verteilung ist eine Verteilerstruktur vorgesehen, in der sich die mit den Medienzugängen verbundenen Fluidleitungen 116, 117 jeweils in vier mit je einem Medienausgang 118, 119 verbundene Leitungszweige verzweigen. Die Verteilerstruktur umfasst dazu je Fluidleitung 116, 117 jeweils drei Einfachverzweigungen, an der sich die verzweigenden Fluidleitungen 116, 117 jeweils in zwei Leitungszweige aufteilt. Die jeweils drei Einfachverzweigungen sind so angeordnet, dass in jeder Fluidleitungen 116, 117 jeweils zwei Einfachverzweigungen in Strömungsrichtung aufeinander folgen, wodurch am Ende die m = 22 Leitungszweige entstehen.For the purpose of distribution, a distribution structure is provided in which the fluid lines 116, 117 connected to the media inlets each branch into four line branches each connected to a media outlet 118, 119. For this purpose, the distribution structure comprises three single branches for each fluid line 116, 117, at which the branching fluid lines 116, 117 each split into two line branches. The three single branches in each case are arranged in such a way that in each fluid line 116, 117 two single branches follow one another in the flow direction, as a result of which the m=2 2 line branches are formed at the end.

Das Dosiersystem 100 umfasst ferner vier identische Anschlussstücke 150. Jedes der Anschlusstücke 150 dient als Adapter zwischen den Ausgabeterminals 114 des Dosierkopfes 110 und einem Verbindungselement (nicht gezeigt). Die Anschlussstücke sind gemäß 1 in einer Einsteckrichtung 156 in die Ausgabeterminals 114 des Dosierkopfes 110 eingesetzt und mittels entlang einer Führungslinie 172 in dem Dosierkopf 110 verschiebbar geführter Verriegelungselemente 170 arretiert. Figur zeigt die Anschlussstücke 150 also im eingesteckten Zustand.The dispensing system 100 further includes four identical fittings 150. Each of the fittings 150 serves as an adapter between the output terminals 114 of the dispensing head 110 and a connector (not shown). The connectors are in accordance with 1 inserted in an insertion direction 156 into the output terminals 114 of the dosing head 110 and locked by means of locking elements 170 that are displaceably guided along a guide line 172 in the dosing head 110 . Figure shows the connecting pieces 150 in the plugged-in state.

In 2 ist der Dosierkopf 110 mit entgegen der Einsteckrichtung 156 herausgezogenen Anschlusstücken 150 dargestellt. Zum Zweck der Entnahme der Anschlusstücke 150 sind die Verriegelungselement 170 entlang der Führungslinie 172 in Richtung des Dosierkopfes 110 in eine Freigabestellung verschoben. In 2 the dosing head 110 is shown with connecting pieces 150 pulled out counter to the direction of insertion 156 . For the purpose of removing the connection pieces 150, the locking elements 170 are displaced along the guide line 172 in the direction of the dosing head 110 into a release position.

Das Ausgabeterminal 114 bzw. das Anschlussstück 150 sind in diesem Beispiel automatisch oder manuell abwerfbar ausgestaltet. Dabei ist vorgesehen, dass das Anschlussstück 150 zusammen mit dem Verbindungselement nach Gebrauch gewechselt wird. Die Wechselwirkung zwischen dem Verriegelungselement 170 und dem Anschlussstück 150 zwecks Auswurf desselben wird im Zusammenhang mit 6 noch genauer beleuchtet.In this example, the output terminal 114 and the connection piece 150 are designed so that they can be ejected automatically or manually. It is provided that the connecting piece 150 is changed together with the connecting element after use. The interaction between the locking element 170 and the fitting 150 for the purpose of ejection thereof is discussed in connection with FIG 6 illuminated in more detail.

In den 3 und 4 ist das Ausgabeterminal 114 aus den 1 und 2 im seitlichen Schnitt bzw. von unten dargestellt. Das Ausgabeterminal 114 weist eine Verbindungsstruktur 130 zur Aufnahme und ein Verriegelungselement (170, hier nicht gezeigt) zur lösbaren Fixierung des Anschlussstücks 150 auf. Die Verbindungsstruktur 130 ist durch eine Zylinderbohrung 131 mit koaxialem Zentrierzapfen 132 gebildet, zwischen denen ein Ringspalt 133 ausgebildet ist. Das Anschlussstück 150 weist gemäß 5 eine komplementäre Verbindungsstruktur 154 mit einem Ansatz in Form eines Hohlzylinders 155 auf, der einen zylinderförmigen Schaft bildet und in der Einsteckrichtung 156 formschlüssig in den Ringspalt 133 einsteckbar ist. Der Zentrierzapfen 132 weist zum erleichterten Einführen des Anschlussstücks 150 einen Zentrierkonus 134 auf. Ferner weist das Anschlussstück 150 zwei radial gegenüberliegende parallele Führungsnuten 158 in der Außenwand des Hohlzylinders 153 auf.In the 3 and 4 is the output terminal 114 from the 1 and 2 shown in side section or from below. The output terminal 114 has a connection structure 130 for receiving and a locking element (170, not shown here) for releasably fixing the connecting piece 150 on. The connecting structure 130 is formed by a cylinder bore 131 with a coaxial centering pin 132, between which an annular gap 133 is formed. The connector 150 has according to 5 a complementary connecting structure 154 with a projection in the form of a hollow cylinder 155, which forms a cylindrical shaft and can be positively inserted into the annular gap 133 in the insertion direction 156. The centering pin 132 has a centering cone 134 for easier insertion of the connecting piece 150 . Furthermore, the connecting piece 150 has two radially opposite, parallel guide grooves 158 in the outer wall of the hollow cylinder 153 .

Das Ausgabeterminal 114 weist zwei fluidisch getrennte Medienausgänge 118, 119 auf, die senkrecht zur Darstellungsebene der 3 hintereinander liegen. Das Anschlussstück 150 weist zwei korrespondierende, ebenfalls fluidisch getrennte Fluidkanäle 152, 153 auf, wobei im eingesteckten Zustand jeder Fluidkanal 152, 153 des Anschlussstücks 150 mit einem der Medienausgänge 118, 119 des Ausgabeterminals 114 fluidisch kommuniziert.The output terminal 114 has two fluidly separate media outlets 118, 119 perpendicular to the plane of the 3 lie in a row. The connecting piece 150 has two corresponding fluid channels 152, 153, which are also fluidically separate, with each fluid channel 152, 153 of the connecting piece 150 communicating fluidly with one of the media outlets 118, 119 of the output terminal 114 in the inserted state.

Ferner weist das Ausgabeterminal 114 auf seiner Unterseite eine Ausnehmung 138 auf zur Aufnahme eines ersten Dichtelements in Form einer ovalen Elastomer-Scheibe (nicht dargestellt). Das erste Dichtelement ist vorzugsweise unverlierbar mit dem Ausgabeterminal verbunden. Es weist zwei jeweils vollumfänglich von dem Elastomermaterial umgebene Öffnungen auf, die mit den Mündungen der beiden Medienausgänge 118, 119 korrespondieren. Das Anschlussstück weist am Boden des Hohlzylinders 155 ein zweites Dichtelement in Form einer Dichtfläche 160 auf, die die zwei Mündungen der beiden Fluidkanäle 152, 153 jeweils vollumfänglich umgibt. In diesem Sinne sind die ersten und zweiten Dichtelemente korrespondierende Mündungen jedes Medienausgangs und jedes Fluidkanals separat, d. h. jeweils einzeln umschließend angeordnet. Sind das erste und das zweite Dichtelement in der Verriegelungsstellung fluiddicht gegeneinander angedrückt bilden sie eine Axialdichtung, die die Fluidleitungen 116, 117 in dem Dosierkopf voneinander fluidisch isoliert in die zwei Fluidkanälen 152, 153 fortsetzt.Furthermore, the output terminal 114 has a recess 138 on its underside for receiving a first sealing element in the form of an oval elastomer disc (not shown). The first sealing element is preferably captively connected to the output terminal. It has two openings which are each completely surrounded by the elastomer material and which correspond to the mouths of the two media outlets 118, 119. On the bottom of the hollow cylinder 155, the connection piece has a second sealing element in the form of a sealing surface 160, which completely surrounds the two openings of the two fluid channels 152, 153 in each case. In this sense, the first and second sealing elements are corresponding openings of each media outlet and each fluid channel separately, i. H. each arranged individually enclosing. If the first and the second sealing element are pressed against one another in a fluid-tight manner in the locking position, they form an axial seal which continues the fluid lines 116, 117 in the dosing head in a fluidically isolated manner from one another in the two fluid channels 152, 153.

Das Anschlussstück 150 dient als Adapter zwischen dem Ausgabeterminal 114 und einem Verbindungselement (nicht dargestellt). Es hat verschiedene stufenförmig abgesetzte Außenquerschnitte 162, 163 zur Aufnahme unterschiedlicher Verbindungselemente. Das Anschlussstück 150 kann daher als Universaladapter bezeichnet werden, wobei die verschiedenen Außenquerschnitte 162, 163 eine Universalaufnahme bilden. Als Dichtelement zwischen dem Anschlussstück 150 und dem Verbindungselement dienen jeweils komplementäre konische Dichtflächen 164, 165. Der Konus der Dichtflächen des Anschlussstücks 150 und des Verbindungselements ist so ausgebildet, dass das Verbindungselement kraftschlüssig auf oder in der jeweiligen Aufnahme fixiert ist. Zusätzlich ist jedem Außenquerschnitt auch noch ein Rastelement in Form einer Ringnut 166, 167 zugeordnet, das mit einem komplementären Rastelement in Form einer innenliegenden Ringwulst an dem Verbindungselement der Gestalt zusammen wirkt, dass das Verbindungselement im verbundenen Zustand formschlüssig an dem Anschlussstück 150 gehalten wird.The connector 150 serves as an adapter between the output terminal 114 and a connector (not shown). It has different stepped external cross sections 162, 163 for receiving different connecting elements. The connection piece 150 can therefore be referred to as a universal adapter, with the different external cross sections 162, 163 forming a universal receptacle. Complementary conical sealing surfaces 164, 165 serve as the sealing element between the connecting piece 150 and the connecting element. The cone of the sealing surfaces of the connecting piece 150 and the connecting element is designed such that the connecting element is fixed positively on or in the respective receptacle. In addition, each outer cross section is also assigned a latching element in the form of an annular groove 166, 167, which interacts with a complementary latching element in the form of an internal annular bead on the connecting element in such a way that the connecting element is held in the connected state in a form-fitting manner on the connection piece 150.

Das Verriegelungselement 170 weist gemäß 6 vier sich entlang der Führungslinie 172 quer zur Einsteckrichtung 156 erstreckende, vier parallele Kanten eines rechteckigen Quaders aufspannende Riegel 174, 175, 176, 177 auf. Das Ausgabeterminal 114 umfasst vier hierzu jeweils korrespondierende Führungen in Form von Führungskanälen 136, in der die Riegel 174, 175, 176, 177 entlang der Führungslinie 172 zwischen einer Verriegelungsstellung, einer Freigabestellung und einer Auswurfstellung translatorisch bewegbar, also verschiebbar geführt sind.The locking element 170 has according to 6 four bolts 174, 175, 176, 177 extending along the guide line 172 transversely to the insertion direction 156 and spanning four parallel edges of a rectangular cuboid. The output terminal 114 comprises four corresponding guides in the form of guide channels 136, in which the bolts 174, 175, 176, 177 are guided in a translatory, i.e. displaceable, manner along the guide line 172 between a locking position, a release position and an ejection position.

Zwei der vier Riegel 174, 175 definieren eine erste Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung 156, die bezogen auf die Einsteckrichtung 156 dem Anschlussstück 150 zugewandt ist. In der Verriegelungsstellung greifen die zwei die erste Ebene definierenden Riegel 174, 175 in die im eingesteckten Zustand korrespondierenden Führungsnuten 158 in der Außenwand des Hohlzylinders 153 des Anschlussstücks 150 ein, wodurch das Verriegelungselement 170 das Anschlussstück 150 arretiert. Die beiden anderen der vier Riegel 176, 177 definieren eine zweite Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung 156, die bezogen auf die Einsteckrichtung 156 dem Dosierkopf 110 zugewandt ist.Two of the four latches 174, 175 define a first plane perpendicular to the direction of insertion 156, which faces the connecting piece 150 in relation to the direction of insertion 156. In the locking position, the two latches 174, 175 defining the first plane engage in the guide grooves 158 in the outer wall of the hollow cylinder 153 of the connecting piece 150, which correspond when inserted, whereby the locking element 170 locks the connecting piece 150 in place. The other two of the four bars 176, 177 define a second plane perpendicular to the direction of insertion 156, which faces the dosing head 110 in relation to the direction of insertion 156.

Die zwei die erste Ebene definierenden Riegel 174, 175 weisen jeweils einen in Einsteckrichtung 156 hervorstehenden Andrücknocken 178 und jeweils eine Freimachung 180 für den Hohlzylinder 155 des Anschlussstückes 150 auf. Die Andrücknocken 178 greifen in der Verriegelungsstellung an den nach unten weisenden Flächen 159 der Führungsnuten 158 an, die eine Hinterschneidung bilden. Die Andrücknocken 178 sind so ausgeprägt, dass sie durch eine Krafteinleitung in Einsteckrichtung über die Flächen 159 bzw. Hinterschneidung in das Anschlussstück 150 die Dichtfläche 160 des Anschlussstücks 150 unter elastischer Verformung der Elastomer-Scheibe gegen das Ausgabeterminal 114 andrückt. Auf diese Weise wird das Anschlussstück 150 fluiddicht an das Ausgabeterminal 114 gekoppelt.The two bars 174 , 175 defining the first plane each have a pressing cam 178 protruding in the direction of insertion 156 and a clearance 180 for the hollow cylinder 155 of the connection piece 150 . In the locking position, the pressure cams 178 engage the downward-pointing surfaces 159 of the guide grooves 158, which form an undercut. The pressure cams 178 are designed in such a way that they press the sealing surface 160 of the connection piece 150 against the output terminal 114 with elastic deformation of the elastomer disk by introducing force in the direction of insertion via the surfaces 159 or undercut in the connection piece 150 . In this way, the fitting 150 is coupled to the dispensing terminal 114 in a fluid-tight manner.

Die zwei die zweite Ebene definierenden Riegel 176, 177 weisen jeweils einen entgegen der Einsteckrichtung 156 hervorstehenden Auswurfnocken 179 auf. Die Andrücknocken 178 und die Auswurfnocken 179 sind entlang der Führungslinie 172 versetzt zueinander angeordnet. Die Auswurfnocken 179 sind so ausgeprägt, dass sie in ähnlicher Weise wie die Andrücknocken 178 an der nach oben weisenden Stirnfläche 161 des Anschlussstücks 150 angreifen, wenn das Verriegelungselement 170 in die Auswurfstellung überführt wird. Dabei leiten die Auswurfnocken 179 eine entgegen der Einsteckrichtung 156 gerichtete Kraft in das Anschlussstück 150 ein, die es entgegen der Einsteckrichtung 156 bewegt. Damit das Anschlussstück 150 dabei abgeworfen werden kann, geben die Freimachungen 180 den Schaft bzw. den Hohlzylinder 155 des Anschlussstückes 150 in der Auswurfstellung frei.The two latches 176, 177 defining the second plane each have an ejection cam 179 protruding counter to the insertion direction 156. The pressing cams 178 and the ejection cams 179 are arranged offset to one another along the guide line 172 . The ejection cams 179 are designed in such a way that they act on the upward-pointing end face 161 of the connection piece 150 in a manner similar to the pressing cams 178 when the locking element 170 is transferred into the ejection position. The ejection cams 179 introduce a force directed counter to the direction of insertion 156 into the connecting piece 150 , which moves it counter to the direction of insertion 156 . So that the connection piece 150 can be thrown off in the process, the frankings 180 give the Shank or the hollow cylinder 155 of the connecting piece 150 in the ejection position freely.

Das in 7 gezeigte Anschlussstück 250 weist zwei zunächst fluidisch getrennte Fluidkanäle 252, 253 auf, wobei im eingesteckten Zustand jeder Fluidkanal 252, 253 des Anschlussstücks 250 mit einem der Medienausgänge 118, 119 des Ausgabeterminals 114 fluidisch kommuniziert. Das Anschlussstück 250 ist bezüglich der Verbindungsstruktur 254, des Hohlzylinders 255, der Führungsnuten 258, der Hinterschneidung 259, der Dichtfläche 260, der nach oben weisenden Stirnfläche 261, der stufenförmig abgesetzten Außenquerschnitte 262, 263, der konischen Dichtflächen 264, 265 und der Ringnuten 266, 267 identisch ausgebildet wie das Anschlussstück 150. Es unterscheidet sich dadurch, dass es in seinem unteren Abschnitt stromabwärts im Anschluss an die Fluidkanäle 252, 253 eine Mischstruktur 268 als integriertes Funktionselement aufweist. Die Mischstruktur ist diesem Beispielfall als sogenannter Kenics-Mischer ausgebildet.This in 7 The connecting piece 250 shown has two initially fluidically separate fluid channels 252, 253, with each fluid channel 252, 253 of the connecting piece 250 communicating fluidly with one of the media outlets 118, 119 of the output terminal 114 in the inserted state. With regard to the connecting structure 254, the hollow cylinder 255, the guide grooves 258, the undercut 259, the sealing surface 260, the end face 261 pointing upwards, the stepped external cross sections 262, 263, the conical sealing surfaces 264, 265 and the annular grooves 266 , 267 of identical design to the connection piece 150. It differs in that it has a mixed structure 268 as an integrated functional element in its lower section downstream following the fluid channels 252, 253. In this example, the mixing structure is designed as a so-called Kenics mixer.

Das in 8 gezeigte Anschlussstück 350 ist bezüglich der Fluidkanäle 352, 353, der Verbindungsstruktur 354, des Hohlzylinders 355, der Führungsnuten 358, der Hinterschneidung 359, der Dichtfläche 360, der nach oben weisenden Stirnfläche 361, der stufenförmig abgesetzten Außenquerschnitte 362, 363, der konischen Dichtflächen 364, 365, der Ringnuten 366, 367 und der Mischstruktur 368 identisch ausgebildet wie das Anschlussstück 250. Es unterscheidet sich dadurch, dass es benachbart zu den Fluidkanälen 352, 353 und in Teilen zu der Mischstruktur 368 als zweites integriertes Funktionselement ferner einen Temperatursensor 369 aufweist.This in 8th Connection piece 350 shown is in relation to the fluid channels 352, 353, the connection structure 354, the hollow cylinder 355, the guide grooves 358, the undercut 359, the sealing surface 360, the upward-pointing end face 361, the stepped external cross sections 362, 363, the conical sealing surfaces 364 , 365, the annular grooves 366, 367 and the mixing structure 368 are of identical design to the connection piece 250. It differs in that it also has a temperature sensor 369 as a second integrated functional element adjacent to the fluid channels 352, 353 and in parts to the mixing structure 368.

Das in 9 gezeigte Anschlussstück 1050 weist wieder zwei durchgehend fluidisch getrennte Fluidkanäle 1052, 1053 auf, die im eingesteckten Zustand mit einem der Medienausgänge 118, 119 des Ausgabeterminals 114 fluidisch kommunizieren. Die Verbindungsstruktur 1054, des Hohlzylinders 1055 und der der Führungsnuten 1058, sowie der Dichtfläche 1060 ist identisch mit denen der beiden vorausgegangenen Beispiele gemäß 7 und 8. Das Anschlussstück 1050 unterscheidet sich von diesen bezüglich der Aufnahme 1068, die hier als sogenannter Luer-Konus ausgebildet ist und zur Aufnahme für beispielsweise eine Dosiernadel 1070 als Verbindungselement geeignet ist, wie in 10 dargestellt ist.This in 9 The connecting piece 1050 shown again has two continuously fluidically separate fluid channels 1052, 1053 which, in the inserted state, communicate fluidly with one of the media outlets 118, 119 of the output terminal 114. The connection structure 1054, the hollow cylinder 1055 and the guide grooves 1058, and the sealing surface 1060 is identical to those of the two previous examples according to FIG 7 and 8th . The connection piece 1050 differs from these with regard to the receptacle 1068, which is designed here as a so-called Luer cone and is suitable for accommodating, for example, a dosing needle 1070 as a connecting element, as in 10 is shown.

Das in 11 gezeigte Anschlussstück 1250 weist abermals eine identische Verbindungsstruktur 1254 wie alle vorstehend beschriebenen Beispiele auf. Im Unterschied zu diesen weist es nur einen Fluidkanal 1252 auf, der im eingesteckten Zustand mit einem der Medienausgänge 118, 119 des Ausgabeterminals 114 fluidisch kommuniziert. Das Anschlussstück 1250 unterscheidet sich ferner erneut bezüglich der Aufnahme 1268, die hier zur Aufnahme von Kapillaren 1272 als Verbindungselement ausgebildet ist.This in 11 The connector 1250 shown again has an identical connection structure 1254 to all of the examples described above. In contrast to these, it has only one fluid channel 1252 which, in the inserted state, communicates fluidly with one of the media outlets 118, 119 of the output terminal 114. The connecting piece 1250 also differs again with regard to the receptacle 1268, which is designed here as a connecting element to accommodate capillaries 1272.

Das in 12 gezeigte Anschlussstück 1350 weist wieder eine identische Verbindungsstruktur 1354 wie alle vorstehend beschriebenen Beispiele auf. Es weist auch wieder zwei durchgehend fluidisch getrennte Fluidkanäle 1352, 1353 auf, die im eingesteckten Zustand mit einem der Medienausgänge 118, 119 des Ausgabeterminals 114 fluidisch kommunizieren. Im Unterschied zu den anderen Beispielen unterscheidet es sich erneut bezüglich der Aufnahme 1368, die hier zur Aufnahme einer Elastomerdichtung 1374 als Dichtelement und eines Zentrierelements in Form eines hohlzylinderförmigen Zentrierstiftes 1376 ausgebildet ist. Wie in 13 zu sehen ist, wird das Anschlussstück 1350 mit der Elastomerdichtung 1374 auf die Oberfläche einer mikrofluidischen Kartusche 1380 fluiddicht aufgesetzt, wobei der Stifte 1376 eine genaue Ausrichtung der Mündungen der Fluidkanäle 1352, 1353 zu den Fluideingängen in der Kartusche sicherstellt.This in 12 The connection piece 1350 shown again has an identical connection structure 1354 to all the examples described above. It also again has two continuously fluidically separate fluid channels 1352, 1353, which in the plugged-in state communicate fluidly with one of the media outlets 118, 119 of the output terminal 114. In contrast to the other examples, it differs again with regard to the receptacle 1368, which is designed here to accommodate an elastomer seal 1374 as a sealing element and a centering element in the form of a hollow-cylindrical centering pin 1376. As in 13 can be seen, the connecting piece 1350 with the elastomeric seal 1374 is placed on the surface of a microfluidic cartridge 1380 in a fluid-tight manner, with the pins 1376 ensuring precise alignment of the openings of the fluid channels 1352, 1353 with the fluid inlets in the cartridge.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Dosiersystemdosing system
110110
Dosierkopfdosing head
111111
Substratsubstrate
114114
Ausgabeterminaloutput terminal
116116
Fluidleitungfluid line
117117
Fluidleitungfluid line
118118
Medienausgangmedia exit
119119
Medienausgang media exit
130130
Verbindungsstrukturconnection structure
131131
Zylinderbohrungcylinder bore
132132
Zentrierzapfencentering pin
133133
Ringspaltannular gap
134134
Zentrierkonuscentering cone
136136
Führungskanalguide channel
138138
Ausnehmung recess
150150
Anschlussstückfitting
152152
Fluidkanalfluid channel
153153
Fluidkanalfluid channel
154154
Verbindungsstrukturconnection structure
155155
Hohlzylinderhollow cylinder
156156
Einsteckrichtunginsertion direction
158158
Führungsnutguide groove
159159
Nach unten weisende Fläche, Hinterschneidung Down-facing surface, undercut
160160
Dichtflächesealing surface
161161
nach oben weisende Stirnflächeupward facing face
162162
Außenquerschnittexternal cross section
163163
Außenquerschnittexternal cross section
164164
Dichtflächesealing surface
165165
Dichtflächesealing surface
166166
Ringnutring groove
167167
Ringnut ring groove
170170
Verriegelungselementlocking element
172172
Führungslinieleader line
174174
Riegelbars
175175
Riegelbars
176176
Riegelbars
177177
Riegelbars
178178
Andrücknockenpressure cam
179179
Auswurfnockenejection cam
180180
Freimachung clearance
250250
Anschlussstückfitting
252252
Fluidkanalfluid channel
253253
Fluidkanalfluid channel
254254
Verbindungsstrukturconnection structure
255255
Hohlzylindershollow cylinder
258258
Führungsnutguide groove
259259
Nach unten weisende Fläche, Hinterschneidung Down-facing surface, undercut
260260
Dichtflächesealing surface
261261
nach oben weisende Stirnflächeupward facing face
262262
Außenquerschnittexternal cross section
263263
Außenquerschnittexternal cross section
264264
Dichtflächesealing surface
265265
Dichtflächesealing surface
266266
Ringnutring groove
267267
Ringnutring groove
268268
Mischstruktur mixed structure
350350
Anschlussstückfitting
352352
Fluidkanalfluid channel
353353
Fluidkanalfluid channel
354354
Verbindungsstrukturconnection structure
355355
Hohlzylinderhollow cylinder
358358
Führungsnutguide groove
359359
Nach unten weisende Fläche, Hinterschneidung Down-facing surface, undercut
360360
Dichtflächesealing surface
361361
nach oben weisende Stirnflächeupward facing face
362362
Außenquerschnittexternal cross section
363363
Außenquerschnittexternal cross section
364364
Dichtflächesealing surface
365365
Dichtflächesealing surface
366366
Ringnutring groove
367367
Ringnutring groove
368368
Mischstrukturmixed structure
369369
Temperatursensor temperature sensor
10501050
Anschlussstückfitting
10521052
Fluidkanalfluid channel
10531053
Fluidkanalfluid channel
10541054
Verbindungsstrukturconnection structure
10551055
Hohlzylinderhollow cylinder
10581058
Führungsnutguide groove
10601060
Dichtflächesealing surface
10681068
Aufnahme, Luer-KonusInlet, luer cone
10701070
Dosiernadel dosing needle
12501250
Anschlussstückfitting
12521252
Fluidkanalfluid channel
12541254
Verbindungsstrukturconnection structure
12681268
Aufnahmerecording
12721272
Kapillare capillary
13501350
Anschlussstückfitting
13521352
Fluidkanalfluid channel
13531353
Fluidkanalfluid channel
13541354
Verbindungsstrukturconnection structure
13551355
Hohlzylinderhollow cylinder
13581358
Führungsnutguide groove
13601360
Dichtflächesealing surface
13681368
Aufnahmerecording
13741374
Dichtelement, ElastomerdichtungSealing element, elastomer seal
13761376
Zentrierelement, ZentrierstiftCentering element, centering pin
13801380
mikrofluidische Kartuschemicrofluidic cartridge

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102020201143 A1 [0004]DE 102020201143 A1 [0004]
  • EP 3189897 B1 [0005]EP 3189897 B1 [0005]

Claims (23)

Dosiersystem (100) mit einem Dosierkopf (110) zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums und wenigstens einem Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350), wobei der Dosierkopf (110) einen Medienzugang, ein oder mehrere Ausgabeterminals (114) mit jeweils einem Medienausgang (118, 119) und den Medienzugang mit dem Medienausgang (118, 119) des einen oder den Medienausgängen (118, 119) der mehreren Ausgabeterminals (114) verbindende Fluidleitungen (116, 117) aufweist, wobei das eine oder die mehreren Ausgabeterminals (114) jeweils eine Verbindungsstruktur (130) zur Aufnahme und ein Verriegelungselement (170) zur lösbaren Fixierung von jeweils einem Anschlussstück (150) aufweist, wobei das Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) einen Fluidkanal (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353) und eine Verbindungsstruktur (154, 254, 354, 1054, 1254, 1354) aufweist, wobei die Verbindungsstruktur (130) des Ausgabeterminals (114) und die Verbindungsstruktur (154, 254, 354, 1054, 1254, 1354) des Anschlussstücks (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) in einer Einsteckrichtung (156) ineinander steckbar sind und im eingesteckten Zustand der Fluidkanal (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353) und der Medienausgang (118, 119) fluidisch kommunizieren, wobei das Verriegelungselement (170) in und/oder an dem Ausgabeterminal (114) aus einer Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung und umgekehrt überführbar angeordnet ist, und wobei das Verriegelungselement (170) in der Verriegelungsstellung das Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) im eingesteckten Zustand arretiert und in der Freigabestellung freigibt.Dosing system (100) with a dosing head (110) for receiving and dosing a medium and at least one connecting piece (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350), wherein the dosing head (110) has a media access, one or more output terminals (114) each with a media outlet (118, 119) and the media access with the media outlet (118, 119) of the one or the media outlets (118, 119) of the several output terminals ( 114) has connecting fluid lines (116, 117), wherein the one or more output terminals (114) each have a connecting structure (130) for receiving and a locking element (170) for releasably fixing a respective connecting piece (150), wherein the fitting (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) has a fluid channel (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353) and a connection structure (154, 254, 354 , 1054, 1254, 1354), wherein the connection structure (130) of the output terminal (114) and the connection structure (154, 254, 354, 1054, 1254, 1354) of the connector (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350 ) can be plugged into one another in an insertion direction (156) and in the inserted state the fluid channel (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353) and the media outlet (118, 119) communicate fluidly, wherein the locking element (170) is arranged in and/or on the output terminal (114) so that it can be transferred from a locking position to a release position and vice versa, and wherein the locking element (170) in the locking position locks the connection piece (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) in the inserted state and releases it in the release position. Dosiersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (170) in und/oder an dem Ausgabeterminal (114) aus der Freigabestellung in eine Auswurfstellung überführbar angeordnet ist, wobei das Verriegelungselement (170) ein Auswurfmittel umfasst, das eingerichtet ist das Anschlussstück (150) beim Überführen in die Auswurfstellung entgegen der Einsteckrichtung (156) zu bewegen.Dosing system (100) according to claim 1 , characterized in that the locking element (170) is arranged in and/or on the output terminal (114) so that it can be transferred from the release position into an ejection position, the locking element (170) comprising an ejection means which is set up for the connection piece (150) during transfer to move into the ejection position counter to the insertion direction (156). Dosiersystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabeterminal (114) ein erstes Dichtelement und das Anschlussstück (150) ein zweites Dichtelement aufweisen, wobei das erste und das zweite Dichtelement in der Verriegelungsstellung fluiddicht gegeneinander angedrückt sind.Dosing system (100) according to claim 1 or 2 , characterized in that the output terminal (114) has a first sealing element and the connection piece (150) has a second sealing element, the first and the second sealing element being pressed against one another in a fluid-tight manner in the locking position. Dosiersystem (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Dichtelemente korrespondierende Mündungen des Medienausgangs (118, 119) und des Fluidkanals (152, 153) umschließend angeordnet sind.Dosing system (100) according to claim 3 , characterized in that the first and second sealing elements corresponding openings of the media outlet (118, 119) and the fluid channel (152, 153) are arranged enclosing. Dosiersystem (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Dichtelemente in Einsteckrichtung (156) axial wirkende Dichtelemente sind.Dosing system (100) according to claim 3 or 4 , characterized in that the first and second sealing elements in the insertion direction (156) are axially acting sealing elements. Dosiersystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (154) des Anschlussstücks (150) einen zylinderförmigen Schaft und die Verbindungsstruktur (130) des Ausgabeterminals (114) eine korrespondierende Zylinderbohrung (131) umfassen, in die der Schaft einsteckbar ist.Dosing system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting structure (154) of the connecting piece (150) comprises a cylindrical shaft and the connecting structure (130) of the output terminal (114) comprises a corresponding cylindrical bore (131) into which the shaft is pluggable. Dosiersystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (170) entlang einer Führungslinie (172) quer zur Einsteckrichtung (156) zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verschiebbar geführt istDosing system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the locking element (170) is displaceably guided along a guide line (172) transversely to the insertion direction (156) between the locking position and the release position Dosiersystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (170) wenigstens zwei sich entlang der Führungslinie erstreckende Riegel (174, 175, 176, 177) und das Ausgabeterminal (114) wenigstens zwei jeweils korrespondierende Führungen umfassen, in der die Riegel (174, 175) verschiebbar geführt sind.Dosing system (100) according to claim 7 , characterized in that the locking element (170) comprises at least two bolts (174, 175, 176, 177) extending along the guide line and the output terminal (114) comprises at least two corresponding guides in each case, in which the bolts (174, 175) can be displaced are led. Dosiersystem (100) nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Riegel (174, 175, 176, 177) in der Verriegelungsstellung den Schaft gabelartig umgreifend angeordnet sind.Dosing system (100) according to claim 6 and 8th , characterized in that the at least two bolts (174, 175, 176, 177) are arranged in the locking position, encompassing the shaft like a fork. Dosiersystem (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (154) des Anschlussstücks (150) eine Hinterschneidung (159) aufweist und wenigstens ein Riegel (174, 175, 176, 177) in der Verriegelungsstellung an der Hinterschneidung (159) angreifend angeordnet ist.Dosing system (100) according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the connecting structure (154) of the connection piece (150) has an undercut (159) and at least one latch (174, 175, 176, 177) is arranged engaging the undercut (159) in the locking position. Dosiersystem (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Riegel (174, 175, 176, 177) einen in Einsteckrichtung (156) hervorstehenden Andrücknocken (178) aufweist, der in der Verriegelungsstellung an der Hinterschneidung (159) angreift.Dosing system (100) according to claim 10 , characterized in that at least one bolt (174, 175, 176, 177) has a pressing cam (178) which projects in the direction of insertion (156) and which acts on the undercut (159) in the locking position. Dosiersystem (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Riegel (174, 175, 176, 177) einen entgegen der Einsteckrichtung (156) hervorstehenden Auswurfnocken (179) aufweist, der das Auswurfmittel bildet.Dosing system (100) according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that at least one latch (174, 175, 176, 177) protrudes counter to the insertion direction (156). the ejection cam (179) constituting the ejection means. Dosiersystem (100) nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Andrücknocken (178) und der Auswurfnocken (179) entlang der Führungslinie (172) versetzt zueinander angeordnet sind.Dosing system (100) according to claim 11 and 12 , characterized in that the pressing cam (178) and the ejection cam (179) along the guide line (172) are arranged offset to one another. Dosiersystem (100) nach einem der Ansprüche Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (170) vier sich entlang der Führungslinie (172) erstreckende, vier parallele Kanten eines rechteckigen Quaders aufspannende Riegel (174, 175, 176, 177) und das Ausgabeterminal (114) vier jeweils korrespondierende Führungen umfassen, in der die Riegel (174, 175, 176, 177) verschiebbar geführt sind.Dosing system (100) according to one of the claims claim 7 until 13 , characterized in that the locking element (170) comprises four bolts (174, 175, 176, 177) extending along the guide line (172) and spanning four parallel edges of a rectangular cuboid, and the output terminal (114) comprises four corresponding guides in each case, in which the bolts (174, 175, 176, 177) are slidably guided. Dosiersystem (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der vier Riegel (174, 175) eine erste Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung (156) definieren und die beiden anderen der vier Riegel (176, 177) eine zweite Ebene senkrecht zur Einsteckrichtung (156) definieren, wobei die erste Ebene bezogen auf die Einsteckrichtung (156) dem Anschlussstück (150) zugewandt ist und davon beabstandet die zweite Ebene dem Dosierkopf (110) zugewandt ist.Dosing system (100) according to Claim 14 , characterized in that two of the four bars (174, 175) define a first plane perpendicular to the direction of insertion (156) and the other two of the four bars (176, 177) define a second plane perpendicular to the direction of insertion (156), the first Level relative to the insertion direction (156) facing the connecting piece (150) and spaced therefrom, the second level faces the dosing head (110). Dosiersystem (100) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei die erste Ebene definierenden Riegel (174, 175) jeweils einen in Einsteckrichtung (156) hervorstehenden Andrücknocken (178) aufweisen und dass die zwei die zweite Ebene definierenden Riegel (176, 177) jeweils einen entgegen der Einsteckrichtung (156) hervorstehenden Auswurfnocken (179) aufweisen.Dosing system (100) according to claim 15 , characterized in that the two bars (174, 175) defining the first plane each have a pressing cam (178) protruding in the direction of insertion (156) and in that the two bars (176, 177) defining the second plane each have one against the direction of insertion ( 156) have protruding ejection cams (179). Dosiersystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (150) auf einer der Verbindungsstruktur (154) des Anschlussstücks (150) abgewandten Seite eine Universalaufnahme aufweist, die eingerichtet ist, wenigstens zwei Verbindungselemente mit unterschiedlicher Anschlussstruktur aufzunehmen.Dosing system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection piece (150) has a universal receptacle on a side facing away from the connection structure (154) of the connection piece (150), which is set up to accommodate at least two connection elements with different connection structures. Dosiersystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Ausgabeterminals (114) jeweils wenigstens zwei fluidisch getrennten Medienausgänge (118, 119) aufweisen und dass das Anschlussstück (150) wenigstens zwei fluidisch getrennte Fluidkanäle (152, 153) aufweist, wobei im eingesteckten Zustand jeder der wenigstens zwei Fluidkänale (152, 153) mit jeweils einem der wenigstens zwei Medienausgänge (118, 119) fluidisch kommuniziert.Dosing system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more output terminals (114) each have at least two fluidically separate media outlets (118, 119) and that the connection piece (150) has at least two fluidically separate fluid channels (152, 153), wherein in the inserted state each of the at least two fluid channels (152, 153) communicates fluidly with one of the at least two media outlets (118, 119). Dosiersystem (100) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgabeterminal (114) ein erstes Dichtelement und das Anschlussstück (150) ein zweites Dichtelement aufweisen, wobei das erste und das zweite Dichtelement in der Verriegelungsstellung fluiddicht gegeneinander angedrückt sind, und dass die ersten und zweiten Dichtelemente korrespondierende Mündungen jedes Medienausgangs (118, 119) der wenigstens zwei Medienausgänge (118, 119) und jedes Fluidkanals der wenigstens zwei Fluidkänale (152, 152) separat umschließend angeordnet sind.Dosing system (100) according to Claim 18 , characterized in that the output terminal (114) has a first sealing element and the connection piece (150) has a second sealing element, the first and the second sealing element being pressed against one another in a fluid-tight manner in the locking position, and in that the first and second sealing elements have corresponding openings of each media outlet (118, 119) of the at least two media outlets (118, 119) and each fluid channel of the at least two fluid channels (152, 152) are arranged separately enclosing. Dosiersystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (150) ein in den Fluidkanal (152, 153) integriertes Funktionselement, insbesondere ein aktiv ansteuerbares Element, zum Manipulieren und/oder Detektieren des Mediums, eine passive Mischstruktur, einen aktivierbaren Mischer, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, einen passiven oder ansteuerbaren Magneten, einen Temperatursensor, eine Elektrode oder ein Mittel zum Zurückhalten eines Zuflusses von Fluiden aus der mikrofluidischen Kartusche in den Dosierkopf (110), aufweist.Dosing system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection piece (150) has a functional element integrated into the fluid channel (152, 153), in particular an actively controllable element, for manipulating and/or detecting the medium, a passive mixing structure, an activatable mixer, a heating device, a cooling device, a passive or controllable magnet, a temperature sensor, an electrode or a means for holding back an inflow of fluids from the microfluidic cartridge into the dosing head (110). Dosierkopf (110) zur Aufnahme und Dosierung eines Mediums mit einem Medienzugang, einem oder mehreren Ausgabeterminals (114) mit einem Medienausgang (118, 119) und den Medienzugang mit dem Medienausgang (118, 119) des einen oder den Medienausgängen (118, 119) der mehreren Ausgabeterminals (114) verbindende Fluidleitungen (116, 117), wobei das eine oder die mehreren Ausgabeterminals (114) jeweils eine Verbindungsstruktur (130) zur Aufnahme und ein Verriegelungselement (170) zur lösbaren Fixierung von jeweils einem Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) aufweisen, wobei die Verbindungsstruktur (130) eingerichtet ist das Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) in einer Einsteckrichtung (156) aufzunehmen, wobei das Verriegelungselement (170) in dem Ausgabeterminal (114) entlang einer Führungslinie (172) quer zur Einsteckrichtung (156) zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Freigabestellung verschiebbar geführt ist.Dosing head (110) for receiving and dosing a medium with a media access, one or more output terminals (114) with a media outlet (118, 119) and the media access with the media outlet (118, 119) of one or the media outlets (118, 119) the fluid lines (116, 117) connecting the plurality of output terminals (114), wherein the one or more output terminals (114) each have a connecting structure (130) for receiving and a locking element (170) for releasably fixing a respective connecting piece (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350), wherein the connection structure (130) is set up to receive the connection piece (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) in an insertion direction (156), the locking element (170) in the output terminal (114) along a guide line (172) transversely to the direction of insertion (156) is displaceably guided between a locking position and a release position. Anschlussstück (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) mit einem Fluidkanal (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353), einer Verbindungsstruktur (154, 254, 354, 1054, 1254, 1354) zur Verbindung mit einem Ausgabeterminal (114) eines Dosierkopfes (110) und einem Dichtelement zur fluiddichtien Aufnahme eines Verbindungselementes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pipettenspitze, Kapillare (1272), Dosiernadel (1070), Kanüle, Luer-Verbinder, Kanalmündung mit Dichtelement (1374), Düse und mikrofluidischer Kopfadapter.Fitting (150, 250, 350, 1050, 1250, 1350) with a fluid channel (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353), a connection structure (154, 254, 354, 1054, 1254, 1354) for connection to an output terminal (114) of a dosing head (110) and a sealing element for receiving a connecting element in a fluid-tight manner, selected from the group consisting of pipette tip, capillary (1272), dosing needle (1070), cannula, Luer Connector, channel mouth with Sealing element (1374), nozzle and microfluidic head adapter. Anschlussstück (150) nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein in den Fluidkanal (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353) integriertes Funktionselement, insbesondere ein aktiv ansteuerbares Element, zum Manipulieren und/oder Detektieren des Mediums, eine passive Mischstruktur (368), einen aktivierbaren Mischer, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, einen passiven oder ansteuerbaren Magneten, einen Temperatursensor (369), eine Elektrode oder ein Mittel zum Zurückhalten eines Zuflusses von Fluiden aus der mikrofluidischen Kartusche in den Dosierkopf (110).Connection piece (150) according to Claim 22 , characterized by a functional element integrated into the fluid channel (152, 153, 252, 253, 352, 353, 1052, 1053, 1252, 1352, 1353), in particular an actively controllable element, for manipulating and/or detecting the medium, a passive Mixing structure (368), an activatable mixer, a heating device, a cooling device, a passive or controllable magnet, a temperature sensor (369), an electrode or a means for retaining an inflow of fluids from the microfluidic cartridge into the dosing head (110).
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