EP3393661A1 - Microfluidic device, production method, and method for operating a microfluidic device - Google Patents

Microfluidic device, production method, and method for operating a microfluidic device

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EP3393661A1
EP3393661A1 EP16808605.6A EP16808605A EP3393661A1 EP 3393661 A1 EP3393661 A1 EP 3393661A1 EP 16808605 A EP16808605 A EP 16808605A EP 3393661 A1 EP3393661 A1 EP 3393661A1
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EP
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fluid chamber
opening
fluid
chamber
substrate
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Thomas BRETTSCHNEIDER
Jochen Rupp
Daniel Czurratis
Christian Dorrer
Karsten Seidl
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Definitions

  • Microfluidic device method for manufacturing and method for operating a microfluidic device
  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • microfluidic devices liquids are provided or transported on a chip.
  • Such microfluidic devices can be used, for example, in so-called lab-on-a-chip systems (LOCs), in which the entire functionality of a macroscopic laboratory is accommodated on, for example, a credit card-sized plastic substrate (LOC cartridge) and complex biological, diagnostic, chemical or physical processes can be miniaturized.
  • LOCs lab-on-a-chip systems
  • Many LoC systems require a variety of fluids, such as liquid reagents, such as: As saline solutions, ethanol-containing solutions, aqueous solutions, detergents or dry reagents, such as lyophilisates, salts, etc., which are required for a variety of diagnostic applications.
  • These reagents can either be manually pipetted onto the LOC cartridge or pre-stored on the cartridge. The latter brings advantages in terms of automation, contamination risks, user-friendliness and transportability of LOC systems.
  • WO 2014/090610 Al describes a concept in which liquids are stored in tubular bags, so-called stickpacks.
  • the stickpacks are integrated into the LOC system, where they can be opened and emptied via a deflection of a flexible membrane. Disclosure of the invention
  • An advantage of the described microfluidic device is that liquids, such as reagents and moisture-sensitive dry reagents for LOC applications stored for a long time stable and if necessary on a
  • a mechanical element such as a stamp, a stamp unit, or a plunger can be provided.
  • a microfluidic device comprising: a chamber substrate having a fluid chamber for receiving a fluid; a lid substrate having a punch opening, the punch opening being disposed opposite to a fluid chamber opening of the fluid chamber; a flexible membrane sandwiched between the chamber substrate and the
  • Cover substrate is arranged and the punch opening and the
  • Spans fluid chamber opening Spans fluid chamber opening; and a punch unit configured to retract into the fluid chamber through the punch opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber when the fluid is received in the fluid chamber.
  • the chamber and lid substrate may be a polymeric substrate of high barrier plastics.
  • the Membrane is designed to be deflected at a pressure on the membrane.
  • the membrane is highly flexible and tear-resistant in one embodiment.
  • the membrane is configured to retract to its original position upon a withdrawal of the pressure. Especially with a large deflection of the
  • Membrane can also lead to a plastic deformation, which is not necessarily the function in the way.
  • An imagined mechanical stamping unit of the microfluidic device enables reliable reagent release. Since a high force can be safely applied to the example containing a fluid fluid chamber, the fluid can, for example, in a blister or behind a
  • Barrier film are stored with a particularly strong layer structure, which allows safe and long-term stable storage of the fluid.
  • the presented membrane has the advantage that the stamp unit can always remain separated from the fluid and thus due to the hygienic
  • the fluid chamber may, for example, have a volume less than 30 ml, 20 ml, 10 ml, 5 ml, 1 ml or less than 0.1 ml.
  • a mechanically movable punch unit has the advantage that the release of the reagents does not necessarily have to be gravity-driven.
  • the stamp unit can displace the volume of reagent through the membrane into other chambers or channels, wherein the entire structure can be arbitrarily aligned, for example at 0 ° inclination, but also under, for example, 30 °, 45 ° or 60 ° tilt. This offers advantages in handling and processing of the LOC cartridge.
  • the fluid may be received in the fluid chamber and held in the fluid chamber by a barrier film closing the fluid chamber.
  • the barrier film may be formed to be opened by the stamp unit, for example, a channel or a
  • Fluidic transfer chamber to connect with the fluid chamber.
  • the fluid such as a reagent
  • the fluid can be stored safely in the fluid chamber and can be released selectively only when required by introducing the stamp unit into the barrier film.
  • the fluid can be arranged in an insertion container, which is received by the fluid chamber, wherein the
  • the insert container may be flexible or plastically shaped.
  • the insert may be formed so that it can be accommodated accurately in the fluid chamber, the material of the insert can thereby a higher
  • the fluid may also be arranged in a blister which is received by the fluid chamber, wherein the blister is a volume of the fluid chamber in the
  • a blister can be formed from one or more sealing films whose edges can be connected by tight sealing seams and a cost-effective alternative for one
  • a blister of an elastic material can be selected from
  • the diameter of the punch opening can be any diameter of the punch opening.
  • a stamp tip of the stamp unit can advantageously be formed so that the fluid is displaced in the fluid chamber in the direction of a channel.
  • a simple method is to stamp the stamp with a defined one
  • Feed rate typically 1 mm / min to 50 mm / min
  • the stamp unit moves in the first step until the first tear of the barrier film.
  • the stamp unit retracts a few millimeters to allow the reagent to escape through the resulting cracks.
  • the stamp unit moves to the bottom of the fluid chamber for a complete displacement of the liquid in the
  • Stamp unit conceivable to allow optimal and efficient reagents release in the rearrangement chamber.
  • the device may have a channel which extends on a chamber substrate side facing the membrane and is fluidly connected to the fluid chamber.
  • the channel can open into the fluid chamber.
  • Rearrangement chamber be arranged for safe collection of the fluid.
  • another fluid may be upstream, for mixing with the fluid after the release of the fluid can be determined.
  • such a rearrangement chamber can also open directly into the fluid chamber.
  • the diameter of the punch opening may be smaller than half the diameter of the fluid chamber opening.
  • the punch opening may be arranged adjacent to the channel. A relatively small one
  • Stamp opening can accommodate a correspondingly small stamp unit, which in turn can make room for example, a further punch opening and / or for a vent on the side of the fluid chamber opening available.
  • the channel can be arranged at a certain angle of inclination of the device so that the fluid can flow off or be sucked off in a gravity-directed direction.
  • the vent opening can be arranged, for example, over the die opening, from where
  • an inflow of ambient air through the vent opening can promote the outflow of the fluid.
  • the channel may have a channel extension and the lid substrate a
  • vent opening which opens into the channel extension, wherein the punch opening can be arranged between the vent opening and the channel, wherein the membrane does not span the vent opening.
  • An imaginary vent opening above the channel with connection to the channel can favor, for example, due to an established connection to the ambient air, a drainage of the fluid through the channel.
  • the lid substrate may have a vent opening which fits into the
  • Fluid chamber opens, the punch opening between the
  • Vent and the channel can be arranged, wherein the membrane can span the vent.
  • the apparatus may further comprise a further punch unit adapted to retract into the fluid chamber through the vent opening to deflect the diaphragm into the fluid chamber to allow inflow of further fluid into the fluid chamber.
  • a proposed approach allows the opening of a fluid chamber sealed by the barrier film, for example, and / or the opening of a blister disposed in the fluid chamber at two different locations. The approach is also the basic requirement for a possibly additional air duct with connection to the vent and the
  • Fluid chamber which can allow an inflow of another fluid into the fluid chamber.
  • Chamber substrate and the membrane, an intermediate substrate is arranged, which has a die opening continuing further punch opening and a vent opening continuing further vent opening and is formed to produce a transverse to the vent opening and opening into the further vent opening air duct.
  • the air duct may extend in a direction facing away from the channel.
  • An imaginary air duct can create a negative pressure in the
  • the channel can run between the membrane and the intermediate substrate and open into the punch opening. This approach allows a favorable arrangement of the channel when an intermediate substrate is placed in the device.
  • a diameter of the fluid chamber opening may be the punch opening
  • the fluid chamber may have a second punch opening which corresponds to a diameter of the further vent opening.
  • the chamber substrate can be formed more stable.
  • a possibly arranged barrier film for closing the fluid chamber may, according to this embodiment, for example be glued along an inside of the fluid chamber facing the fluid chamber opening side and / or arranged between the chamber substrate and the intermediate substrate. If the barrier film between the
  • Chamber substrate and the intermediate substrate is arranged, the
  • a fluid chamber bottom opposite the fluid chamber opening may be formed by a further barrier film. Due to the above-described increased stability of the chamber substrate on the fluid chamber opening side, the opposite fluid chamber bottom of the chamber substrate can only be formed by the further barrier film.
  • the chamber substrate may for example be previously filled by the side of the fluid chamber floor and
  • Barrier film in the direction of the punch movement be balanced.
  • the formation of an air path during active suction of the fluid is completely excluded, since the bottom of the fluidic chamber over the entire surface with the
  • a method for manufacturing a microfluidic device comprises the following steps:
  • Fluid chamber opening of the fluid chamber arranged punch opening; Disposing a flexible membrane between the chamber substrate and the lid substrate, the membrane spanning the die opening and the fluid chamber;
  • a method of operating a said microfluidic device comprises the following step:
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment
  • 3 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment
  • 4 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a microfluidic device with insertion container according to an embodiment
  • FIG. 6 is a perspective view of a chamber substrate having a plurality of fluid chambers according to an embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a vent opening according to one embodiment
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a vent opening according to one embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a microfluidic device with an intermediate substrate and a further stamping device according to a
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a microfluidic device with an intermediate substrate and a further stamping device according to a
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an embodiment
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment
  • 14 shows a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment
  • 15 is a perspective view of a device having a plurality of fluid chambers according to an embodiment
  • 16 is a flowchart of a method of manufacturing a
  • microfluidic device according to an embodiment
  • 17 is a flowchart of a method for operating a
  • Microfluidic device according to one embodiment.
  • the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment.
  • the device 100 comprises a chamber substrate 105 with a fluid chamber 110 and a cover substrate 115 arranged adjacent to the chamber substrate 105.
  • the cover substrate 115 is disposed between the chamber substrate 105 and a stamp unit 120
  • the lid substrate 115 has a punch opening 125 and the fluid chamber 110 has a fluid chamber opening 130. Between the
  • Chamber substrate 105 and the cover substrate 115 a flexible membrane 135 is arranged, which spans the fluid chamber opening 130 and the adjacent arranged punch opening 125.
  • a flexible membrane 135 is arranged, which spans the fluid chamber opening 130 and the adjacent arranged punch opening 125.
  • a facing side of the membrane 135 optionally extends a channel 140 which is fluidly connected to the fluid chamber 110.
  • the channel 140 extends on a side of the cover substrate 115 facing the membrane 135. The channel is then penetrated via a through hole in the cover
  • Membrane 135 fluidly connected to the fluid chamber 110.
  • the diameter of the punch opening 125 in this variant is advantageously smaller than the diameter of the fluid chamber opening 130, so that the channel 140 in the
  • the stamp unit 120 is shaped to retract into the fluid chamber 110 through the lid substrate 115.
  • the stamp unit 120 according to this exemplary embodiment has, on a side facing the cover substrate 115, a rounded stamp tip which corresponds to an internal geometry of the fluid chamber 110. As the stamp unit 120 retracts into the fluid chamber, the diaphragm 135 is deflected from the rounded punch tip of the stamp unit 120 into the fluid chamber 110.
  • the stamp unit 120 is made of the
  • Fluid chamber moves back, takes the diaphragm 135 according to a
  • Embodiment its original position, which is shown in Fig. 1, a again.
  • the membrane 135 remains at least partially deformed after retraction of the stamp unit 120.
  • a fluid may be contained in a blister in the fluid chamber 110.
  • the fluid may also be filled directly into the fluid chamber, wherein the fluid chamber opening 130 may then be closed by a barrier film, so that the fluid can not flow into the channel 140.
  • the fluid may alternatively be accommodated in an insert container accommodated in the fluid chamber 110, wherein the insert container may be closed by the barrier film.
  • the microfluidic device 100 is shown in FIG. 1 in a position with a 0 ° inclination.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment. This may be the microfluidic device 100 described with reference to FIG. 1, with which
  • Device 100 has a transfer chamber 210 with a valve 215.
  • the fluid 205 is received directly in the fluid chamber 110 according to this embodiment, the barrier film 200 closing the fluid chamber opening, whereby the fluid 205 is securely held in the fluid chamber 110.
  • the fluid 205 does not completely fill the fluid chamber 110, it may be another content such as gas or air in the fluid chamber 110 may be arranged.
  • the fluid 205 may also be received in a blister disposed in the fluid chamber 110.
  • the rearrangement chamber 210 is according to this embodiment with the
  • Channel 140 is connected, wherein the channel 140 between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 is arranged.
  • the rearrangement chamber 210 is arranged below the fluid chamber 205 according to this embodiment.
  • the rearrangement chamber 210 has the valve 215 on a side facing away from the fluid chamber 110.
  • the LOC system 100 in the form of the microfluidic device 100 can consist of polymer-based multilayer structures in the form of the chamber substrate 105 and the cover substrate 115.
  • Cover substrate 115 comprise polymer-based substrates in which cavities in the form of fluid chamber 205 and / or channel 140 are arranged.
  • a storage of liquids 205, hereinafter referred to as fluids 205, with small volumes below 1 ml is only conditionally possible in the fluid chamber 110 of the chamber substrate 105, since most plastics do not have sufficient barrier properties for long-term stable storage (PC, PA, US Pat. PS, PMMA).
  • the fluid 205 such as a reagent
  • Valves 215, and when needed (on-demand) can be provided, which implies additional requirements for storage concepts. Therefore, in order to store the fluid 205 in a stable manner, according to this embodiment, a separate container, such as a blister pack or a tubular bag in the form of the blister, can be accommodated in the fluid chamber 110, whereby the
  • Chamber substrate 105 is not limited in its choice of materials. This implies requirements on the manufacturing process due to handling and pick-and-place processes.
  • the chamber substrate 105 is made of plastics having high barrier properties, such as COP, COC, PP, PE or PET, allowing for safe fluid or reagent pre-storage in the chamber substrate 105 allows.
  • a concept based on such plastics can be integrated directly into the material system of the fluid chamber 110 or through a joining process
  • bonding, welding, or clamping fluidly connected to the fluid chamber 110.
  • the device 100 shown has, according to one exemplary embodiment, a polymer layer structure consisting of at least two polymer substrates, namely the chamber substrate 105 and the cover substrate 115, which are separated by the flexible membrane 135.
  • an upstream fluid 205 is arranged, for example in the blister, in a sealed injection-molded insert container or in an opening in the form of the one which is closed by the or more barrier films 200
  • Fluid chamber 110 within the chamber substrate 105 At least one punch unit 120, for example a plunger is used, which can penetrate through at least one opening in the form of the punch opening 125 in the lid substrate 115 by relative movement in the LOC in the form of the fluid chamber 110 , 3 shows a schematic cross section of a microfluidic device
  • stamp unit 120 is inserted into the stamp opening and the barrier film 200 is opened by the stamp unit 120.
  • the flexible membrane 135 is deflected by the stamp unit 120 without tearing.
  • the barrier film 200 is caused by the
  • Stamp unit 120 exerted a force, which leads to the tearing of a sealing foil of the arranged for example in the fluid chamber 110 blister and / or the barrier film 135.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 3, with the difference that according to this embodiment, the stamp unit 120 is completely in the Fluid chamber 110 is inserted and the fluid 205 is displaced into the rearrangement chamber 210.
  • the fluid 205 is either in a supply chamber 210, previously referred to as rearrangement chamber 210, displaced or
  • Predetermined breaking points in, for example, the barrier film by z Predetermined breaking points in, for example, the barrier film by z.
  • the stamp unit 120 safely very large forces on the barrier film or the sealing film. It eliminates an associated additional manufacturing step.
  • barrier films can be used, which have a strong layer structure and / or are formed very thick, for. B. by PP and metal layers, in particular
  • the stamping unit 120 advantageously does not come into contact with the upstream fluid 205 during the entire release process.
  • the flexible membrane 135 enables complete separation from the mechanical actuation mechanism in the form of the stamp unit 120 and the fluid 125 in the fluid chamber 110 a
  • Actuator be installed and need not together with the example used blister or insert in the form of
  • Disposal container be disposed of. As a result, both the costs for the device 100 and the costs for a drive unit remain low, since this requires no additional mechanism in order to grip a punch unit 120 accommodated on the device 100.
  • the chamber substrate 105 may be made of plastics having high barrier properties, e.g. B. PP,
  • PE polystyrene
  • COC polystyrene
  • COP polystyrene
  • additional coatings such as Al, AI203, SiO, the requirements for long-term storage of fluids such as 205
  • the chamber substrate 105 is connected to the flexible
  • the cover substrate 135 has at least one opening in the form of the punch opening 125. For the release of the fluid 205, the stamp unit 120 moves through the
  • Stamp opening 125 deflects the flexible membrane 135 without this breaks, and breaks up the barrier film.
  • the fluid 205 is displaced via the transfer channel in the form of the channel 140 into the rearrangement chamber 210 and is ready for further microfluidic processes.
  • the fluid 205 may be sucked when opening the valve 215 by a negative pressure in a behind it located microfluidic network.
  • the flexible membrane 135 allows a complete fluidic separation between the fluidics in the
  • Chamber substrate 105 with all participating fluids 205 and the mechanical
  • stamp unit 120 is preferably formed so that it displaces as large a volume as possible from the fluid chamber 110, without sealing at the edges of the fluid chamber 110 so that the fluid 205 no longer enters the rearrangement chamber 210. This is best achieved if the shape of the stamp unit 120 is the inverse of the
  • Fluid chamber 110 corresponds to, but for example, a few hundred
  • punch unit 120 For punch unit 120, according to an alternative exemplary embodiment, any desired geometries, dimensions and shapes are conceivable
  • FIG. 5 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 with insertion container 500 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 2, with the difference that, according to this exemplary embodiment, the insert container 500 having a cavity 505 is received by the fluid chamber 110. The fluid 205 is disposed in the cavity 505 of the loading container 500.
  • the fluid chamber 110 has a rectangular shaped cross-section to accommodate the insertion tray 500, which also has a rectangular cross-section according to this embodiment.
  • the insert container 500 can be inserted with a precise fit or approximately exact fit into the fluid chamber 110. Due to the separate insert container, the channel 140 or the wall between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 can be completely eliminated in an advantageous and space-saving embodiment.
  • the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 are combined into one chamber, or in other words, the rearrangement chamber 210 and the inserter bin 500, also referred to as an inserter, are not separated.
  • the wall between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 may be reduced to a small indentation, as a ridge for holding the insert container 500 in the fluid chamber 110, or forming the channel 140
  • Insert container 500 integrated into the chamber substrate 105.
  • the insert container 500 ideally has higher barrier properties than the surrounding chamber substrate 105.
  • This insert container 500 contains the fluid 205 and is sealed to the barrier film 200.
  • the release of the fluid 205 is identical, as described in the preceding figures.
  • the material selection of the chamber substrate 105 remains independent of the requirements of the long-term stable reagent pre-storage according to this embodiment.
  • the insert container 500 can be glued, clamped, welded or integrated by other joining methods.
  • the loading container 500 may also be easily inserted into a suitably shaped receiving chamber in the form of the fluid chamber 110 in the Chamber substrate 105 has been inserted.
  • properly formed it is meant here that the fluid chamber 110 closely encloses the loading container 500. This has the advantage that the dead volume of the structure is minimized and slipping of the loading container 500 is avoided.
  • the loading container 500 has according to this embodiment, the cavity 505 for receiving the fluid 205, but according to an alternative embodiment, also have a plurality of such cavities 505, the z. B. each filled with different fluids 205. These cavities 505 may be arranged in the form of a bar or only in certain places, for. B. at the top, comb-like with each other. This has the advantage that in the fluid chamber 110 separating elements, for. As walls, may be arranged between the various fluids 205, which can reliably prevent mixing of the fluids 205. Furthermore, the deflection of the flexible membrane 135 by the movable plunger unit causes the fluidic path to be sealed at the connection recesses 605 shown in FIG. 6 in order to be able to reliably prevent mixing of the fluids 205 stored in separate fluid chambers 110 after their release.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a chamber substrate 105 with a plurality of fluid chambers 110 according to one exemplary embodiment. This may be the chamber substrate 105 described with reference to FIG. 5, with the difference that no fluid in the cavities 505 of FIG.
  • the chamber substrate 105 has four fluid chambers 110 arranged next to one another.
  • the number of fluid chambers 110 is merely exemplary, so that more or fewer than four fluid chambers 110 may be provided.
  • Below the fluid chambers 110 four rearrangement chambers 210 are arranged according to this embodiment.
  • Insert container 500 is formed according to this embodiment as a four cavities 505 comprehensive insert container 500, wherein one of the cavities 505 is received in each case in one of the four fluid chambers 110. According to this embodiment, the insertion tray 500 in a
  • Rearrangement chambers 210 remote area between the cavities 505th three connecting webs 600 on.
  • the chamber substrate 105 has in the region corresponding to the connecting webs 600 three connecting recesses 605 for receiving the connecting webs 600.
  • 7 shows a cross section of a microfluidic device 100 with a
  • Vent opening 700 according to one embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 3, with the difference that the punch opening 125 is smaller than in FIG. 3 and arranged in the region of the channel 140, and that the channel 140 has a
  • the channel extension 705 extends according to this embodiment in a direction away from the channel 140, the punch opening 125 is arranged between the channel extension 705 and the channel 140.
  • Channel extension 705 is also disposed between the fluid chamber 110 and the diaphragm 135.
  • the channel extension 705 extends according to this
  • the vent opening 700 extends on a side facing away from the stamp opening 100 side
  • Fluid chamber 110 according to this embodiment in parallel to the
  • a blister is embedded in the chamber substrate 105 in such a way that two sealed sealing areas 715 of the blister rest on a surface provided in the chamber substrate 105 and can be glued there, for example.
  • the lid substrate 115 has the vent opening 700, under which the membrane 135 is opened on.
  • the punch opening 125 is closed by the membrane 135.
  • Stamp unit 120 may enter the assembly through die opening 125
  • FIG. 8 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with a vent opening 700 according to one exemplary embodiment.
  • This can be the device 100 described with reference to FIG. 7, with the difference that the stamp unit 120 according to this exemplary embodiment is led out of the device 100 again, as a result of which the diaphragm 135 in the region of the stamp opening 125 is retracted and the fluid 205 flows into the channel 140.
  • FIG. 9 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with an intermediate substrate 900 and a further stamp unit 905 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 7, with the difference that the channel 140 has no channel extension and the vent opening 700 is arranged in a region of the height 710.
  • the intermediate substrate 900 is between the
  • Chamber substrate 105 and the lid substrate 115 arranged.
  • Intermediate substrate 900 has a further vent opening 910 and a further punch opening 915.
  • the further punch opening 915 continues the punch opening 125 and the further vent opening 910 continues the vent opening 700.
  • the intermediate substrate 900 is formed to be one in the other
  • Venting channel 910 opening air duct 920 to form.
  • the air channel 920 is arranged transversely to the further venting channel 910 on a side of the membrane 135 facing the fluid chamber 110.
  • the air duct 920 extends in a direction away from the punch opening 125.
  • Stamp unit 905 is according to this embodiment by the
  • the further stamping device 905 opens according to this embodiment, the barrier film 200 and / or the sealing film of the example recorded blister in a region in which the fluid 205 is not arranged in the position shown in Fig. 9. According to this Embodiment, the two sealing areas 715 between the
  • Chamber substrate 105 and the intermediate substrate 900 arranged.
  • a second plunger in the form of the further stamp unit 905 is used to push a second opening into the barrier film 200 and / or the sealing film of a blister. Since blisters are not completely filled due to their production, it is particularly advantageous to make the second opening at a location of the stickpack, ie the blister, behind which there is air or gas.
  • This embodiment has the particular advantage that the blister can be ventilated via the air duct 920 and thus a particularly high emptying efficiency is achieved.
  • the fluid 205 is directly in the
  • Fluid chamber 110 upstream, which is sealed by the barrier film 200 which is sealed by the barrier film 200.
  • the arrangement is chosen so that the barrier film 200 in the
  • Sealing areas 715 is connected flat with the chamber substrate 105.
  • An example polymeric sealing layer of the barrier film 200 has
  • Air duct 920 ensures. It is also particularly advantageous to design the further stamping unit 905 so that it penetrates the barrier film 200 in front of the stamping unit 120. In this way, it is ensured that any overpressure occurring within the fluid chamber 110 can escape before the stamp unit 120 penetrates. With different execution The stamp units 120, 905 can continue to be a simultaneous actuation.
  • FIG. 10 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with an intermediate substrate 900 and a further stamp unit 905 according to one
  • Embodiment. may be the device 100 described with reference to FIG. 9, with the difference that the stamping device 120 and the further stamping device 905 according to this embodiment are led out of the device 100 again, whereby the membrane 135 in the region of the stamp opening 125 and is withdrawn in the region of the vent opening 700, whereby the fluid 205 flows into the channel 140 and another fluid flows from the environment of the device 100 through the air channel 920 into the fluid chamber 110.
  • This embodiment has the particular advantage that after tearing the barrier film and retracting the
  • stamping units the reagent can be actively sucked through the channel 140, at the same time the risk of the formation of an air path up to the vent 700 (as in FIG 7 and FIG 8) is reduced to a minimum.
  • the emergence of an air path for venting 700 would in the worst case, an active suction of the released reagent is no longer possible.
  • FIG. 11 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with a further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 9, with the difference that the fluid chamber bottom is formed by the further barrier foil 1100, and that the fluid chamber 110 has a second punch opening 1105.
  • the fluid chamber opening 130 according to this embodiment has a diameter corresponding to the die opening 125.
  • Fluid chamber opening 130 is arranged on a side of fluid chamber 110 facing channel 140.
  • the second fluid chamber opening 1105 has a diameter corresponding to the vent opening 700.
  • Fluid chamber opening 1105 is fluidly connected to the further vent opening 910.
  • the fluid chamber 110 has a rectangular cross section.
  • the chamber substrate 105 according to this embodiment extends over the punch opening side including the fluid chamber opening 130 and the second punch opening 1105.
  • the Barrier film 200 is according to this embodiment between the
  • the barrier film 200 spans the fluid chamber opening 130 and the second punch opening 1105.
  • the barrier film 200 according to this exemplary embodiment is in the region of the fluid chamber opening 130 and in the region of the second one
  • the chamber substrate 105 is sealed on both sides with the barrier films 200, 1100. The sealed on both sides
  • Chamber substrate 105 with integrated fluid 205 is attached via a joining step, for example by gluing and / or welding and / or clamping on the multi-layer structure of the device 100 that the punch opening 125 and the vent opening 700 on an axis with the openings in the form of the fluid chamber opening 130th and the second fluid chamber opening 1105.
  • a joining step for example by gluing and / or welding and / or clamping on the multi-layer structure of the device 100 that the punch opening 125 and the vent opening 700 on an axis with the openings in the form of the fluid chamber opening 130th and the second fluid chamber opening 1105.
  • the mechanical stamp devices 120, 905 can be moved back and the fluid 205 ready to be actively attracted, for example, in the fluidic channel 140.
  • FIG. 12 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment.
  • This may be the device 100 described with reference to FIG. 11, with which Difference in that the stamping device 120 and the further stamping device 905 are again led out of the device 100 according to this embodiment, whereby the diaphragm 135 in the region of the punch opening 125 and in the region of the vent opening 700 is retracted, whereby the fluid 205 flows into the channel 140 and the further fluid from the environment of the device 100 flows through the air channel 920 into the fluid chamber 110.
  • FIG. 13 shows a cross section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment.
  • This may be the device 100 described with reference to FIG. 11, with the difference that the barrier film 200 according to this exemplary embodiment is arranged on an inner side of the fluid chamber 110 such that it spans the fluid chamber opening 130 and the second fluid chamber opening 1105.
  • the barrier film 200 is according to this embodiment by the
  • Stamp unit 120 and the other stamp unit 905 opened.
  • the barrier film 200 is sealed on the inside of the fluid chamber 110, so that no air path between the channel 140 and the air channel 920 can form here as well.
  • the chamber substrate 105 is directly connected to the multi-layer structure of the device 100, that is the
  • the barrier film 200 may according to an alternative embodiment in the
  • Chamber substrate 105 in the region of the fluid chamber opening 130 and the second fluid chamber opening 1105 be sunk locally.
  • the required polymer substrates ie the starting material, and the required structures in the polymer substrates can be produced for example by milling, injection molding, hot stamping, deep drawing and / or laser structuring.
  • Materials for the chamber substrate 105 and the lid substrate 115 may be thermoplastics, e.g. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC.
  • Materials for the tray 500 may be thermoplastics, for. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC and / or glass.
  • Materials for the stamping device 120 and the further stamping device 905 may include thermoplastics, for. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC, and / or metals such as steel or brass, as well as elastomers.
  • Coatings of reservoirs such as fluid chamber 110, may be made with Al, Al 2 O 3, SiO 2.
  • Materials for membrane 135 may be elastomer, thermoplastic elastomer (TPU, TPS), thermoplastics, or heat sealable films.
  • barrier film 200 and sealing film can be commercially available
  • Polymer composite films are used from polymeric sealing and protective layers, for. As PE, PP, PA, PET and as a barrier layer, as a rule
  • the thickness of the chamber substrate 105 and the cover substrate 115 can be from 0.5 to
  • the thickness of the membrane 135 may be 5 to 300 ⁇ .
  • a thickness of the membrane 135 In a multilayer structure of the barrier films 200, a thickness of the
  • Barrier layer (i.d. R. Alu) 5 ⁇ to 500 ⁇ , a thickness of the polymer layer 5 ⁇ to 500 ⁇ , a thickness of the protective layer 5 ⁇ to 500 ⁇ and an elastic layer on the sealing film 50 ⁇ amount to 2 mm.
  • the volume of the blister can be 100 to 10000 ⁇ . Cuboid shapes, cylindrical shapes, cubic shapes and any other suitable shapes and geometries are suitable as forms for the stamp devices 120, 905.
  • FIG. 14 shows a cross section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 12, with the difference that the barrier film 200 according to this exemplary embodiment is arranged on the inside of the fluid chamber 110.
  • FIG. 15 shows a perspective view of a device 100 with a plurality of fluid chambers 110 according to one exemplary embodiment. This may be one of the devices 100 described with reference to FIGS. 11 to 14. According to this exemplary embodiment, the chamber substrate 105 has four fluid chambers 110 arranged adjacent to one another.
  • FIG. 16 shows a flowchart of a method 1600 for producing a microfluidic device according to an exemplary embodiment. This may be one of the devices described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • a chamber substrate having a fluid chamber for receiving a fluid is provided.
  • a flexible membrane is placed between the chamber substrate and the lid substrate, with the membrane spanning the die opening and the fluid chamber.
  • a channel extending on a side of the membrane facing the chamber substrate is produced which is fluidically connected to the fluid chamber.
  • Generation 1620 may be performed at a suitable time of the method, for example, prior to the step of providing 1610 the lid substrate, so that in the providing step 1610, the lid substrate having the channel may already be provided.
  • a stamp unit is arranged to be formed is to retract into the fluid chamber through the die opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber into the channel when the fluid in the fluid chamber
  • FIG. 17 shows a flowchart of a method 1700 for operating a microfluidic device according to one exemplary embodiment. This may be one of the devices described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • a stamper unit is retracted into the fluid chamber through the stamper opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber into the channel when the fluid is received in the fluid chamber.
  • the force is exerted by a stamp unit which is actuated in an optional step 1710. The actuation can be done, for example, using a mechanical or
  • electromechanical actuator are executed.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

The invention relates to a microfluidic device (100). The device (100) comprises a chamber substrate (105) with a fluid chamber (110) for receiving a fluid, a cover substrate (115) with a punch opening (125), said punch opening (125) lying opposite a fluid chamber opening (130) of the fluid chamber (110), a flexible membrane (135) which is arranged between the chamber substrate (105) and the cover substrate (115) and which spans the punch opening (125) and the fluid chamber opening (130), and a punch unit (120) which is designed to be brought into the fluid chamber (110) through the punch opening (125) in order to deflect the membrane (135) into the fluid chamber (110) in order to allow the fluid to flow out of the fluid chamber (110) when the fluid is received in the fluid chamber (110).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung  Microfluidic device, method for manufacturing and method for operating a microfluidic device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
In mikrofluidischen Vorrichtungen werden Flüssigkeiten auf einem Chip bereitgestellt oder transportiert. Solche mikrofluidischen Vorrichtungen können beispielsweise bei sogenannten Lab-on-a-Chip-Systemen (LOCs) Anwendung finden, in denen die gesamte Funktionalität eines makroskopischen Labors auf einem beispielsweise kreditkartengroßen Kunststoffsubstrat (LOC- Kartusche) untergebracht wird und komplexe biologische, diagnostische, chemische oder physikalische Prozesse miniaturisiert ablaufen können. Viele LoC-Systeme benötigen eine Auswahl an Fluiden wie Flüssigreagenzien, wie z. B. salzhaltige Lösungen, ethanolhaltige Lösungen, wässrige Lösungen, Detergenzien oder Trockenreagenzien, wie Lyophilisate, Salze usw., die für verschiedenste diagnostische Applikationen erforderlich sind. Diese Reagenzien können zum einen manuell auf die LOC-Kartusche pipettiert oder bereits auf der Kartusche vorgelagert werden. Letzteres bringt Vorteile hinsichtlich Automatisierbarkeit, Kontaminationsrisiken, Bedienerfreundlichkeit und Transportfähigkeit von LOC- Systemen mit sich. In microfluidic devices, liquids are provided or transported on a chip. Such microfluidic devices can be used, for example, in so-called lab-on-a-chip systems (LOCs), in which the entire functionality of a macroscopic laboratory is accommodated on, for example, a credit card-sized plastic substrate (LOC cartridge) and complex biological, diagnostic, chemical or physical processes can be miniaturized. Many LoC systems require a variety of fluids, such as liquid reagents, such as: As saline solutions, ethanol-containing solutions, aqueous solutions, detergents or dry reagents, such as lyophilisates, salts, etc., which are required for a variety of diagnostic applications. These reagents can either be manually pipetted onto the LOC cartridge or pre-stored on the cartridge. The latter brings advantages in terms of automation, contamination risks, user-friendliness and transportability of LOC systems.
Die WO 2014/090610 AI beschreibt ein Konzept, in dem Flüssigkeiten in Schlauchbeuteln, sogenannten Stickpacks, gelagert werden. Die Stickpacks werden in das LOC-System integriert, indem sie druckgetrieben über eine Auslenkung einer flexiblen Membran geöffnet und entleert werden können. Offenbarung der Erfindung WO 2014/090610 Al describes a concept in which liquids are stored in tubular bags, so-called stickpacks. The stickpacks are integrated into the LOC system, where they can be opened and emptied via a deflection of a flexible membrane. Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine mikrofluidische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen und ein Against this background, with the approach presented here, a microfluidic device and a method for manufacturing and a
Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß den Method for operating a microfluidic device according to
Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen mikrofluidischen Vorrichtung möglich. Main claims presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim microfluidic device are possible.
Ein Vorteil der beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung besteht darin, dass Flüssigkeiten, wie Reagenzien und feuchteempfindliche Trockenreagenzien für LOC-Anwendungen langzeitstabil gelagert und bei Bedarf über ein An advantage of the described microfluidic device is that liquids, such as reagents and moisture-sensitive dry reagents for LOC applications stored for a long time stable and if necessary on a
mechanisches Element, wie beispielsweise einen Stempel, eine Stempeleinheit, oder einen Stößel bereitgestellt werden können. mechanical element, such as a stamp, a stamp unit, or a plunger can be provided.
Es wird eine mikrofluidische Vorrichtung mit folgenden Merkmalen vorgestellt: einem Kammersubstrat mit einer Fluidkammer zum Aufnehmen eines Fluids; einem Deckelsubstrat mit einer Stempelöffnung, wobei die Stempelöffnung gegenüberliegend zu einer Fluidkammeröffnung der Fluidkammer angeordnet ist; einer flexiblen Membran, die zwischen dem Kammersubstrat und dem There is provided a microfluidic device comprising: a chamber substrate having a fluid chamber for receiving a fluid; a lid substrate having a punch opening, the punch opening being disposed opposite to a fluid chamber opening of the fluid chamber; a flexible membrane sandwiched between the chamber substrate and the
Deckelsubstrat angeordnet ist und die Stempelöffnung und die Cover substrate is arranged and the punch opening and the
Fluidkammeröffnung überspannt;; und einer Stempeleinheit, die dazu ausgebildet ist, um durch die Stempelöffnung in die Fluidkammer einzufahren, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Ausströmen des Fluid aus der Fluidkammer zu ermöglichen, wenn das Fluid in der Fluidkammer aufgenommen ist. Spans fluid chamber opening; and a punch unit configured to retract into the fluid chamber through the punch opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber when the fluid is received in the fluid chamber.
Bei dem Kammer- und dem Deckelsubstrat kann es sich um ein polymeres Substrat aus Kunststoffen mit hohen Barriereeigenschaften handeln. Die Membran ist dazu ausgebildet, um bei einem Druck auf die Membran ausgelenkt zu werden. Die Membran ist gemäß einer Ausführungsform in hohem Maße flexibel und reißfest ausgeformt. Gemäß einer Ausführungsform ist die Membran ausgebildet, um sich bei einer Rücknahme des Drucks in ihre ursprüngliche Position zurückzuziehen. Insbesondere bei einer großen Auslenkung derThe chamber and lid substrate may be a polymeric substrate of high barrier plastics. The Membrane is designed to be deflected at a pressure on the membrane. The membrane is highly flexible and tear-resistant in one embodiment. In one embodiment, the membrane is configured to retract to its original position upon a withdrawal of the pressure. Especially with a large deflection of the
Membran kann es auch zu einer plastischen Verformung kommen, die jedoch nicht unbedingt der Funktion im Wege steht. Membrane can also lead to a plastic deformation, which is not necessarily the function in the way.
Eine vorgestellte mechanische Stempeleinheit der mikrofluidischen Vorrichtung ermöglicht eine zuverlässige Reagenzienfreigabe. Da gefahrlos eine hohe Kraft auf die beispielsweise ein Fluid enthaltende Fluidkammer aufgebracht werden kann, kann das Fluid beispielsweise in einem Blister oder hinter einer An imagined mechanical stamping unit of the microfluidic device enables reliable reagent release. Since a high force can be safely applied to the example containing a fluid fluid chamber, the fluid can, for example, in a blister or behind a
Barrierefolie mit einem besonders starken Schichtaufbau bevorratet werden, was eine sichere und langzeitstabile Lagerung des Fluids ermöglicht. Die vorgestellte Membran bietet den Vorteil, dass die Stempeleinheit stets von dem Fluid getrennt bleiben kann und somit aufgrund der hygienischen Barrier film are stored with a particularly strong layer structure, which allows safe and long-term stable storage of the fluid. The presented membrane has the advantage that the stamp unit can always remain separated from the fluid and thus due to the hygienic
Anwendungsmöglichkeit wiederverwendbar ist. Dies kann einen Kostenvorteil schaffen. Die Fluidkammer kann beispielsweise ein Volumen kleiner als 30ml, 20ml, 10ml, 5ml, 1ml oder kleiner als 0,1ml aufweisen. Zudem bietet eine mechanisch verfahrbare Stempeleinheit den Vorteil, dass die Freigabe der Reagenzien nicht zwingend schwerkraftgetrieben sein muss. Die Stempeleinheit kann das Reagenzvolumen über die Membran in andere Kammern bzw. Kanäle verdrängen, wobei der gesamte Aufbau beliebig ausgerichtet sein kann, beispielsweise unter 0° Neigung, aber auch unter beispielsweise 30°, 45° oder 60° Neigung. Dies bietet Vorteile im Handling und bei der Prozessierung der LOC Kartusche. Application is reusable. This can create a cost advantage. The fluid chamber may, for example, have a volume less than 30 ml, 20 ml, 10 ml, 5 ml, 1 ml or less than 0.1 ml. In addition, a mechanically movable punch unit has the advantage that the release of the reagents does not necessarily have to be gravity-driven. The stamp unit can displace the volume of reagent through the membrane into other chambers or channels, wherein the entire structure can be arbitrarily aligned, for example at 0 ° inclination, but also under, for example, 30 °, 45 ° or 60 ° tilt. This offers advantages in handling and processing of the LOC cartridge.
Das Fluid kann in der Fluidkammer aufgenommen sein und durch eine die Fluidkammer verschließende Barrierefolie in der Fluidkammer gehalten werden. Dabei kann die Barrierefolie dazu ausgeformt sein, um durch die Stempeleinheit geöffnet zu werden, um beispielsweise einen Kanal oder eine The fluid may be received in the fluid chamber and held in the fluid chamber by a barrier film closing the fluid chamber. In this case, the barrier film may be formed to be opened by the stamp unit, for example, a channel or a
Umlagerungskammer fluidisch mit der Fluidkammer zu verbinden. Durch eine solche Barrierefolie kann das Fluid, wie beispielsweise ein Reagenz, sicher in der Fluidkammer vorgelagert werden und erst bei Bedarf durch das Einführen der Stempeleinheit in die Barrierefolie gezielt freigesetzt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das Fluid in einem Einlegebehälter angeordnet sein, der von der Fluidkammer aufgenommen ist, wobei die Fluidic transfer chamber to connect with the fluid chamber. By means of such a barrier film, the fluid, such as a reagent, can be stored safely in the fluid chamber and can be released selectively only when required by introducing the stamp unit into the barrier film. According to one embodiment, the fluid can be arranged in an insertion container, which is received by the fluid chamber, wherein the
Barrierefolie den Einlegebehälter verschließt. Ein derartiger Einleger hat den Vorteil, dass ein direktes Befüllen der Fluidkammer vermieden werden kann und somit eine Fertigung vereinfacht, eine Benutzung vereinfacht sowie eine Fehlbedienung und die Gefahr von Kontaminationen ausgeschlossen werden kann. Gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen kann der Einlegebehälter flexibel oder plastisch ausgeformt sein. Barrier foil closes the insert container. Such a depositor has the advantage that a direct filling of the fluid chamber can be avoided and thus simplifies manufacturing, simplifies use and incorrect operation and the risk of contamination can be excluded. According to various embodiments, the insert container may be flexible or plastically shaped.
Der Einleger kann so ausgeformt sein, dass er passgenau in die Fluidkammer aufnehmbar ist, das Material des Einlegers kann dabei eine höhere The insert may be formed so that it can be accommodated accurately in the fluid chamber, the material of the insert can thereby a higher
Barriereeigenschaft bezüglich des Fluids aufweisen als das Kammersubstrat. Somit können unterschiedliche Fluide mit unterschiedlichen Anforderungen an eine langzeitstabile Vorlagerung in eigens für die Anforderungen der Fluide ausgeformten Einlegern sicher in der Vorrichtung gelagert werden. Eine Materialauswahl des Kammersubstrats kann somit unabhängig von für Fluide geeigneten Vorlagerungsmaterialien erfolgen. Das Fluid kann auch in einem Blister angeordnet sein, der von der Fluidkammer aufgenommen ist, wobei der Blister ein Volumen der Fluidkammer im Have barrier property with respect to the fluid as the chamber substrate. Thus, different fluids with different requirements for a long-term stable Vorlagerung in specially designed for the requirements of the fluids depositors are stored safely in the device. A choice of material of the chamber substrate can thus be carried out independently of suitable for fluids storage materials. The fluid may also be arranged in a blister which is received by the fluid chamber, wherein the blister is a volume of the fluid chamber in the
Wesentlichen ausfüllt, wobei der Blister dazu ausgeformt ist, um durch die Stempeleinheit geöffnet zu werden. Ein Blister kann beispielsweise aus einer oder mehreren Siegelfolien, deren Kanten durch dichte Siegelnahten verbunden sein können, ausgeformt sein und eine kostengünstige Alternative für einenSubstantially, wherein the blister is formed to be opened by the stamp unit. For example, a blister can be formed from one or more sealing films whose edges can be connected by tight sealing seams and a cost-effective alternative for one
Einleger darstellen. Ein Blister aus einem elastischen Material kann Depict depositor. A blister of an elastic material can
beispielsweise einfach in Fluidkammern mit unterschiedlichen Ausformungen aufgenommen, beispielsweise eingeklebt, werden. Von Vorteil ist es, wenn ein Durchmesser der Stempelöffnung gemäß einerFor example, simply taken in fluid chambers with different shapes, for example, glued be. It is advantageous if a diameter of the punch opening according to a
Ausführungsform größer ist, als die Hälfte des Durchmessers der Embodiment is greater than half the diameter of the
Fluidkammeröffnung. Der Durchmesser der Stempelöffnung kann Fluid chamber opening. The diameter of the punch opening can
vorteilhafterweise einen Durchmesser aufweisen, der dem Durchmesser der Fluidkammeröffnung entspricht. Somit kann das Volumen der Fluidkammer nahezu vollständig verdrängen kann. Eine Stempelspitze der Stempeleinheit kann dabei vorteilhaft so ausgeformt sein, dass das Fluid in der Fluidkammer in Richtung eines Kanals verdrängt wird. advantageously have a diameter corresponding to the diameter of the fluid chamber opening. Thus, the volume of the fluid chamber can almost completely displace. A stamp tip of the stamp unit can advantageously be formed so that the fluid is displaced in the fluid chamber in the direction of a channel.
Die Stempeleinheit kann in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen The stamp unit can in further advantageous embodiments
Geometrien an der Stirnfläche annehmen, die eine Rissbildung der Barrierefolie in Richtung der Umlagerungskammer begünstigen ohne die flexible Membran zu beschädigen. Besonders vorteilhaft sind hierbei Stempelgeometrien, die Assume geometries on the face, which promote cracking of the barrier film in the direction of the rearrangement chamber without damaging the flexible membrane. Particularly advantageous are stamp geometries, the
Überhöhungen an der Stirnseite der Stempeleinheit aufweisen, um durch lokale Spannungsspitzen den Beginn der Rissbildung der Barrierefolie exakt in diesem Bereich zu begünstigen. Bei weiterem Eintauchen der Stempeleinheit setzt sich die Rissbildung fort und die Verdrängung der Reagenzien bekommt eine entsprechende Vorzugsrichtung. Dies ermöglicht eine kontrollierte Verdrängung der Reagenzien in die Umlagerungskammer. Have elevations on the front side of the stamp unit in order to promote by local stress peaks the onset of cracking of the barrier film exactly in this area. Upon further immersion of the stamp unit, the cracking continues and the displacement of the reagents gets a corresponding preferred direction. This allows a controlled displacement of the reagents in the rearrangement chamber.
Eine einfache Methode ist, den Stempel mit einer definierten A simple method is to stamp the stamp with a defined one
Vorschubgeschwindigkeit (typischerweise 1 mm/min bis 50 mm/min) verfahren zulassen, bis die Stirnseite der Stempeleinheit auf den Boden der Fluidkammer stößt. Des Weiteren erweist es sich als vorteilhaft, das Verfahren der Stempel stufenförmig zu gestalten. Die Stempeleinheit verfährt im ersten Schritt bis zum ersten Anriss der Barrierefolie. Im zweiten Schritt fährt die Stempeleinheit wenige Millimeter zurück, um ein Austreten der Reagenz durch die entstandenen Risse zu ermöglichen. Im dritten Schritt verfährt die Stempeleinheit bis zum Boden der Fluidkammer für eine vollständige Verdrängung der Flüssigkeit in die Feed rate (typically 1 mm / min to 50 mm / min) procedure until the end face of the punch unit abuts the bottom of the fluid chamber. Furthermore, it proves to be advantageous to make the process of the stamp step-shaped. The stamp unit moves in the first step until the first tear of the barrier film. In the second step, the stamp unit retracts a few millimeters to allow the reagent to escape through the resulting cracks. In the third step, the stamp unit moves to the bottom of the fluid chamber for a complete displacement of the liquid in the
Umlagerungskammer. Hier sind beliebig weitere Variationen der Rearrangement chamber. Here are any further variations of the
Vorschubgeschwindigkeit sowie der Abfolge der Verfahrrichtung der Feed rate and the sequence of the travel direction of the
Stempeleinheit denkbar, um eine optimale und effiziente Reagenzienfreigabe in die Umlagerungskammer zu ermöglichen. Stamp unit conceivable to allow optimal and efficient reagents release in the rearrangement chamber.
Die Vorrichtung kann einen Kanal aufweisen, der auf einer dem Kammersubstrat zugewandten Seite der Membran verläuft und fluidisch mit der Fluidkammer verbunden ist. Der Kanal kann in die Fluidkammer münden. An einem der Fluidkammer entgegengesetzten Ende des Kanals kann eine The device may have a channel which extends on a chamber substrate side facing the membrane and is fluidly connected to the fluid chamber. The channel can open into the fluid chamber. At one of the fluid chamber opposite end of the channel, a
Umlagerungskammer zum sicheren Auffangen des Fluids angeordnet sein. In der Umlagerungskammer kann beispielsweise auch ein weiteres Fluid vorgelagert sein, das zur Vermischung mit dem Fluid nach der Freisetzung des Fluids bestimmt sein kann. Alternativ kann eine solche Umlagerungskammer auch direkt in die Fluidkammer münden. Rearrangement chamber be arranged for safe collection of the fluid. In the rearrangement chamber, for example, another fluid may be upstream, for mixing with the fluid after the release of the fluid can be determined. Alternatively, such a rearrangement chamber can also open directly into the fluid chamber.
Der Durchmesser der Stempelöffnung kann kleiner sein als die Hälfte des Durchmessers der Fluidkammeröffnung. Dabei kann die Stempelöffnung benachbart zu dem Kanal angeordnet sein. Eine verhältnismäßig kleine The diameter of the punch opening may be smaller than half the diameter of the fluid chamber opening. In this case, the punch opening may be arranged adjacent to the channel. A relatively small one
Stempelöffnung kann eine entsprechend kleine Stempeleinheit aufnehmen, die wiederum Platz für beispielsweise eine weitere Stempelöffnung und/oder für eine Entlüftungsöffnung aufseiten der Fluidkammeröffnung verfügbar machen kann. Vorteilhafterweise kann der Kanal bei einem bestimmten Neigungswinkel der Vorrichtung so angeordnet sein, dass das Fluid in eine schwerkraftgerichtete Richtung abfließen oder abgesaugt werden kann. Wenn die Stempelöffnung wie vorgestellt benachbart zu dem Kanal angeordnet ist, kann die Entlüftungsöffnung beispielsweise über der Stempelöffnung angeordnet werden, von wo Stamp opening can accommodate a correspondingly small stamp unit, which in turn can make room for example, a further punch opening and / or for a vent on the side of the fluid chamber opening available. Advantageously, the channel can be arranged at a certain angle of inclination of the device so that the fluid can flow off or be sucked off in a gravity-directed direction. When the die opening is arranged as shown adjacent to the channel, the vent opening can be arranged, for example, over the die opening, from where
beispielsweise ein Einströmen von Umgebungsluft durch die Entlüftungsöffnung das Abfließen des Fluids begünstigen kann. For example, an inflow of ambient air through the vent opening can promote the outflow of the fluid.
Der Kanal kann einen Kanalfortsatz und das Deckelsubstrat eine The channel may have a channel extension and the lid substrate a
Entlüftungsöffnung aufweisen, die in den Kanalfortsatz mündet, wobei die Stempelöffnung zwischen der Entlüftungsöffnung und dem Kanal angeordnet sein kann, wobei die Membran die Entlüftungsöffnung nicht überspannt. Having vent opening, which opens into the channel extension, wherein the punch opening can be arranged between the vent opening and the channel, wherein the membrane does not span the vent opening.
Eine vorgestellte Entlüftungsöffnung über dem Kanal mit Verbindung zum Kanal kann beispielsweise durch eine entstandene Verbindung zur Umgebungsluft ein Abfließen des Fluids durch den Kanal begünstigen. An imaginary vent opening above the channel with connection to the channel can favor, for example, due to an established connection to the ambient air, a drainage of the fluid through the channel.
Das Deckelsubstrat kann eine Entlüftungsöffnung aufweisen, die in die The lid substrate may have a vent opening which fits into the
Fluidkammer mündet, wobei die Stempelöffnung zwischen der Fluid chamber opens, the punch opening between the
Entlüftungsöffnung und dem Kanal angeordnet sein kann, wobei die Membran die Entlüftungsöffnung überspannen kann. Die Vorrichtung kann zudem eine weitere Stempeleinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, um durch die Entlüftungsöffnung in die Fluidkammer einzufahren, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Einströmen eines weiteren Fluids in die Fluidkammer zu ermöglichen. Ein vorgestellter Ansatz ermöglicht das Öffnen einer beispielsweise durch die Barrierefolie verschlossenen Fluidkammer und/oder das Öffnen eines in der Fluidkammer angeordneten Blisters an zwei unterschiedlichen Stellen. Der Ansatz stellt außerdem die Grundvoraussetzung für einen möglicherweise zusätzlichen Luftkanal mit Verbindung zur Entlüftungsöffnung und zur Vent and the channel can be arranged, wherein the membrane can span the vent. The apparatus may further comprise a further punch unit adapted to retract into the fluid chamber through the vent opening to deflect the diaphragm into the fluid chamber to allow inflow of further fluid into the fluid chamber. A proposed approach allows the opening of a fluid chamber sealed by the barrier film, for example, and / or the opening of a blister disposed in the fluid chamber at two different locations. The approach is also the basic requirement for a possibly additional air duct with connection to the vent and the
Fluidkammer, der ein Einströmen eines weiteren Fluids in die Fluidkammer ermöglichen kann.  Fluid chamber, which can allow an inflow of another fluid into the fluid chamber.
Vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Ausführungsform zwischen dem It is advantageous if, according to one embodiment, between the
Kammersubstrat und der Membran ein Zwischensubstrat angeordnet ist, das eine die Stempelöffnung fortsetzende weitere Stempelöffnung und eine die Entlüftungsöffnung fortsetzende weitere Entlüftungsöffnung aufweist und dazu ausgeformt ist, um einen quer zur Entlüftungsöffnung verlaufenden und in die weitere Entlüftungsöffnung mündenden Luftkanal zu erzeugen. Chamber substrate and the membrane, an intermediate substrate is arranged, which has a die opening continuing further punch opening and a vent opening continuing further vent opening and is formed to produce a transverse to the vent opening and opening into the further vent opening air duct.
Der Luftkanal kann sich in eine dem Kanal abgewandte Richtung erstrecken. Ein vorgestellter Luftkanal kann einen entstehenden Unterdruck in der The air duct may extend in a direction facing away from the channel. An imaginary air duct can create a negative pressure in the
Fluidkammer nach dem Stempelvorgang und während des Abfließens des Fluids durch ein Einströmen von beispielsweise Umgebungsluft durch den Luftkanal in die Fluidkammer ausgleichen und so das Abfließen des Fluids durch den Kanal begünstigen. Zudem verhindert das Zwischensubstrat, dass beim aktiven Ansaugen des freigegebenen Fluids ein Luftpfad zur Entlüftung entsteht. Sonst besteht die Gefahr, dass nur Luft anstatt Flüssigkeit angesaugt wird. Der Kanal kann zwischen der Membran und dem Zwischensubstrat verlaufen und in die Stempelöffnung münden. Dieser Ansatz ermöglicht eine günstige Anordnung des Kanals, wenn ein Zwischensubstrat in der Vorrichtung angeordnet ist. Ein Durchmesser der Fluidkammeröffnung kann der Stempelöffnung Balance the fluid chamber after the stamping operation and during the outflow of the fluid by an inflow of, for example, ambient air through the air passage into the fluid chamber and thus promote the outflow of the fluid through the channel. In addition, the intermediate substrate prevents an air path for venting during active intake of the released fluid. Otherwise there is a risk that only air is sucked in instead of liquid. The channel can run between the membrane and the intermediate substrate and open into the punch opening. This approach allows a favorable arrangement of the channel when an intermediate substrate is placed in the device. A diameter of the fluid chamber opening may be the punch opening
entsprechen, wobei die Fluidkammer eine zweite Stempelöffnung aufweisen kann, die einem Durchmesser der weiteren Entlüftungsöffnung entspricht. correspond, wherein the fluid chamber may have a second punch opening which corresponds to a diameter of the further vent opening.
Das Kammersubstrat kann sich so mit Ausnahme im Bereich der The chamber substrate can be so except in the field of
Fluidkammeröffnung und im Bereich der zweiten Fluidkammeröffnung über eine Fluidkammeröffnungsseite an der die Fluidkammeröffnung und die zweite Fluidkammeröffnung angeordnet sind, erstrecken. Das Kammersubstrat kann so stabiler ausgeformt sein. Eine möglicherweise angeordnete Barrierefolie zum Verschließen der Fluidkammer kann gemäß dieser Ausführungsform entlang einer der Fluidkammeröffnungsseite zugewandten Innenseite der Fluidkammer beispielsweise angeklebt sein und/oder zwischen dem Kammersubstrat und dem Zwischensubstrat angeordnet sein. Wenn die Barrierefolie zwischen dem Fluidkammeröffnung and in the region of the second fluid chamber opening via a Fluidkammeröffnungsseite at the fluid chamber opening and the second Fluid chamber opening are arranged extend. The chamber substrate can be formed more stable. A possibly arranged barrier film for closing the fluid chamber may, according to this embodiment, for example be glued along an inside of the fluid chamber facing the fluid chamber opening side and / or arranged between the chamber substrate and the intermediate substrate. If the barrier film between the
Kammersubstrat und dem Zwischensubstrat angeordnet ist, kann die Chamber substrate and the intermediate substrate is arranged, the
Barrierefolie die Fluidkammeröffnung und die zweite Fluidkammeröffnung sowie die weitere Entlüftungsöffnung und die weitere Stempelöffnung des Barrier film, the fluid chamber opening and the second fluid chamber opening and the further vent opening and the further punch opening of the
Zwischensubstrats überspannen. Span over the intermediate substrate.
Ein der Fluidkammeröffnung gegenüberliegender Fluidkammerboden kann durch eine weitere Barrierefolie ausgeformt sein. Durch die zuvor beschriebene erhöhte Stabilität des Kammersubstrats auf der Fluidkammeröffnungsseite kann der gegenüberliegende Fluidkammerboden des Kammersubstrats lediglich durch die weitere Barrierefolie ausgeformt werden. Das Kammersubstrat kann so beispielsweise zuvor vonseiten des Fluidkammerbodens befüllt und A fluid chamber bottom opposite the fluid chamber opening may be formed by a further barrier film. Due to the above-described increased stability of the chamber substrate on the fluid chamber opening side, the opposite fluid chamber bottom of the chamber substrate can only be formed by the further barrier film. The chamber substrate may for example be previously filled by the side of the fluid chamber floor and
anschließend durch die weitere Barrierefolie verschlossen werden. Außerdem kann während des Stempelvorgangs durch die zumindest leicht flexible weitere Barrierefolie ein durch das Einfahren der Stempeleinheiten entstehender Innendruck in der Fluidkammer durch ein leichtes Bewegen der weiteren then be closed by the further barrier film. In addition, during the stamping process by the at least slightly more flexible further barrier film resulting from the retraction of the stamp units internal pressure in the fluid chamber by a slight movement of the other
Barrierefolie in Richtung der Stempelbewegung, ausgeglichen werden. Bei dieser weiteren vorteilhaften Ausführungsform mit zusätzlicher Barrierefolie ist die Entstehung eines Luftpfads beim aktiven Ansaugen des Fluids gänzlich ausgeschlossen, da der Boden der Fluidikkammer vollflächig mit dem Barrier film in the direction of the punch movement, be balanced. In this further advantageous embodiment with additional barrier film, the formation of an air path during active suction of the fluid is completely excluded, since the bottom of the fluidic chamber over the entire surface with the
Zwischensubstrat verbunden ist. Intermediate substrate is connected.
Ein Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung umfasst die folgenden Schritte: A method for manufacturing a microfluidic device comprises the following steps:
Bereitstellen eines Kammersubstrats mit einer Fluidkammer zum Aufnehmen eines Fluids, Providing a chamber substrate having a fluid chamber for receiving a fluid,
Bereitstellen eines Deckelsubstrats mit einer gegenüberliegend zu einer Providing a lid substrate with one opposite to a
Fluidkammeröffnung der Fluidkammer angeordneten Stempelöffnung; Anordnen einer flexiblen Membran zwischen dem Kammersubstrat und dem Deckelsubstrat, wobei die Membran die Stempelöffnung und die Fluidkammer überspannt; Fluid chamber opening of the fluid chamber arranged punch opening; Disposing a flexible membrane between the chamber substrate and the lid substrate, the membrane spanning the die opening and the fluid chamber;
Optional, Erzeugen eines Kanals auf einer dem Kammersubstrat zugewandten Seite der Membran, wobei der Kanal fluidisch mit der Fluidkammer verbunden ist; und Bereitstellen einer Stempeleinheit, die dazu ausgebildet ist, um durch dieOptionally, creating a channel on a side of the membrane facing the chamber substrate, the channel being fluidly connected to the fluid chamber; and providing a stamp unit adapted to pass through
Stempelöffnung in die Fluidkammer einzufahren, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids aus der Fluidkammer zu ermöglichen, wenn das Fluid in der Fluidkammer aufgenommen ist. Retracting the die opening into the fluid chamber to deflect the diaphragm into the fluid chamber to allow outflow of the fluid from the fluid chamber when the fluid is received in the fluid chamber.
Ein Verfahren zum Betreiben einer genannten mikrofluidischen Vorrichtu umfasst den folgenden Schritt: A method of operating a said microfluidic device comprises the following step:
Einfahren der Stempeleinheit durch die Stempelöffnung in die Fluidkammer, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids aus der Fluidkammer zu ermöglichen, wenn das Fluid in der Fluidkammer aufgenommen ist. Retracting the stamper unit through the stamper opening into the fluid chamber to deflect the diaphragm into the fluid chamber to allow outflow of the fluid from the fluid chamber when the fluid is received in the fluid chamber.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 is a schematic cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment;
Fig. 2 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 2 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment; FIG.
Fig. 3 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 4 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment; 4 is a cross-sectional view of a microfluidic device according to an embodiment;
Fig. 5 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit Einlegebehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 is a cross-sectional view of a microfluidic device with insertion container according to an embodiment;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Kammersubstrats mit einer Mehrzahl von Fluidkammern gemäß einem Ausführungsbeispiel; 6 is a perspective view of a chamber substrate having a plurality of fluid chambers according to an embodiment;
Fig. 7 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer Entlüftungsöffnung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 7 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a vent opening according to one embodiment;
Fig. 8 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer Entlüftungsöffnung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 8 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a vent opening according to one embodiment;
Fig. 9 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einem Zwischensubstrat und einer weiteren Stempeleinrichtung gemäß einem 9 is a cross-sectional view of a microfluidic device with an intermediate substrate and a further stamping device according to a
Ausführungsbeispiel; Embodiment;
Fig. 10 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einem Zwischensubstrat und einer weiteren Stempeleinrichtung gemäß einem 10 is a cross-sectional view of a microfluidic device with an intermediate substrate and a further stamping device according to a
Ausführungsbeispiel; Embodiment;
Fig. 11 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer weiteren Barrierefolie gemäß einem Ausführungsbeispiel; 11 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment;
Fig. 12 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer weiteren Barrierefolie gemäß einem Ausführungsbeispiel; 12 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an embodiment;
Fig. 13 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer weiteren Barrierefolie gemäß einem Ausführungsbeispiel; 13 is a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment;
Fig. 14 eine Querschnittdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer weiteren Barrierefolie gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 15 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Fluidkammern gemäß einem Ausführungsbeispiel; 14 shows a cross-sectional view of a microfluidic device with a further barrier film according to an exemplary embodiment; 15 is a perspective view of a device having a plurality of fluid chambers according to an embodiment;
Fig. 16 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer 16 is a flowchart of a method of manufacturing a
mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und microfluidic device according to an embodiment; and
Fig. 17 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer 17 is a flowchart of a method for operating a
mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren Microfluidic device according to one embodiment. In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Kammersubstrat 105 mit einer Fluidkammer 110 und ein benachbart zu dem Kammersubstrat 105 angeordnetes Deckelsubstrat 115. Das Deckelsubstrat 115 ist zwischen dem Kammersubstrat 105 und einer Stempeleinheit 120 FIG. 1 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment. The device 100 comprises a chamber substrate 105 with a fluid chamber 110 and a cover substrate 115 arranged adjacent to the chamber substrate 105. The cover substrate 115 is disposed between the chamber substrate 105 and a stamp unit 120
angeordnet. Das Deckelsubstrat 115 weist eine Stempelöffnung 125 und die Fluidkammer 110 eine Fluidkammeröffnung 130 auf. Zwischen dem arranged. The lid substrate 115 has a punch opening 125 and the fluid chamber 110 has a fluid chamber opening 130. Between the
Kammersubstrat 105 und dem Deckelsubstrat 115 ist eine flexible Membran 135 angeordnet, die die Fluidkammeröffnung 130 und die benachbart angeordnete Stempelöffnung 125 überspannt. Auf einer dem Kammersubstrat 105 Chamber substrate 105 and the cover substrate 115, a flexible membrane 135 is arranged, which spans the fluid chamber opening 130 and the adjacent arranged punch opening 125. On a chamber substrate 105
zugewandten Seite der Membran 135 verläuft optional ein Kanal 140, der fluidisch mit der Fluidkammer 110 verbunden ist. facing side of the membrane 135 optionally extends a channel 140 which is fluidly connected to the fluid chamber 110.
In einer Variante verläuft der Kanal 140 auf einer der Membran 135 zugewandten Seite des Deckelsubstrats 115. Der Kanal ist dann über ein Durchloch in derIn a variant, the channel 140 extends on a side of the cover substrate 115 facing the membrane 135. The channel is then penetrated via a through hole in the cover
Membran 135 fluidisch mit der Fluidkammer 110 verbunden. Der Durchmesser der Stempelöffnung 125 ist in dieser Variante vorteilhafterweise kleiner als der Durchmesser der Fluidkammeröffnung 130, so dass der Kanal 140 im Membrane 135 fluidly connected to the fluid chamber 110. The diameter of the punch opening 125 in this variant is advantageously smaller than the diameter of the fluid chamber opening 130, so that the channel 140 in the
Deckelsubstrat 115 bis zu einer der Fluidkammeröffnung 130 Cover substrate 115 to one of the fluid chamber opening 130th
gegenüberliegenden Position geführt werden kann. Die Stempeleinheit 120 ist dazu ausgeformt, um durch das Deckelsubstrat 115 in die Fluidkammer 110 einzufahren. Die Stempeleinheit 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer dem Deckelsubstrat 115 zugewandten Seite eine abgerundete Stempelspitze auf, die einer Innengeometrie der Fluidkammer 110 entspricht. Wenn die Stempeleinheit 120 in die Fluidkammer einfährt, wird die Membran 135 von der abgerundeten Stempelspitze der Stempeleinheit 120 in die Fluidkammer 110 ausgelenkt. Wenn die Stempeleinheit 120 aus der can be performed opposite position. The stamp unit 120 is shaped to retract into the fluid chamber 110 through the lid substrate 115. The stamp unit 120 according to this exemplary embodiment has, on a side facing the cover substrate 115, a rounded stamp tip which corresponds to an internal geometry of the fluid chamber 110. As the stamp unit 120 retracts into the fluid chamber, the diaphragm 135 is deflected from the rounded punch tip of the stamp unit 120 into the fluid chamber 110. When the stamp unit 120 is made of the
Fluidkammer zurückfährt, nimmt die Membran 135 gemäß einem Fluid chamber moves back, takes the diaphragm 135 according to a
Ausführungsbeispiel ihre ursprüngliche Position, die in Fig. 1 dargestellt ist, wieder ein. Alternativ bleibt die Membran 135 nach dem Zurückfahren der Stempeleinheit 120 zumindest teilweise verformt. Embodiment, its original position, which is shown in Fig. 1, a again. Alternatively, the membrane 135 remains at least partially deformed after retraction of the stamp unit 120.
Ein Fluid kann beispielsweise in einem Blister in der Fluidkammer 110 aufgenommen sein. Das Fluid kann auch direkt in die Fluidkammer eingefüllt sein, wobei die Fluidkammeröffnung 130 dann durch eine Barrierefolie verschlossen sein kann, damit das Fluid nicht in den Kanal 140 strömen kann. Das Fluid kann alternativ in einen Einlegebehälter aufgenommen sein, der in der Fluidkammer 110 aufgenommen ist, wobei der Einlegebehälter durch die Barrierefolie verschlossen sein kann. For example, a fluid may be contained in a blister in the fluid chamber 110. The fluid may also be filled directly into the fluid chamber, wherein the fluid chamber opening 130 may then be closed by a barrier film, so that the fluid can not flow into the channel 140. The fluid may alternatively be accommodated in an insert container accommodated in the fluid chamber 110, wherein the insert container may be closed by the barrier film.
Beispielhaft ist die mikrofluidischen Vorrichtung 100 in Fig. 1 in einer Stellung mit einer 0° Neigung gezeigt. By way of example, the microfluidic device 100 is shown in FIG. 1 in a position with a 0 ° inclination.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 1 beschriebene mikrofluidische Vorrichtung 100 handeln, mit dem FIG. 2 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment. This may be the microfluidic device 100 described with reference to FIG. 1, with which
Unterschied, dass die Fluidkammer in Fig. 2 die Barrierefolie 200 und das in der Fluidkammer 110 angeordnete Fluid 205 aufweist. Weiterhin weist die Difference that the fluid chamber in Fig. 2, the barrier film 200 and disposed in the fluid chamber 110 fluid 205 has. Furthermore, the
Vorrichtung 100 eine Umlagerungskammer 210 mit einem Ventil 215 auf. Device 100 has a transfer chamber 210 with a valve 215.
Das Fluid 205 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel direkt in der Fluidkammer 110 aufgenommen, wobei die Barrierefolie 200 die Fluidkammeröffnung schließt, wodurch das Fluid 205 sicher in der Fluidkammer 110 gehalten wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel füllt das Fluid 205 die Fluidkammer 110 nicht vollständig aus, es kann ein weiterer Inhalt wie beispielsweise Gas oder Luft in der Fluidkammer 110 angeordnet sein. Das Fluid 205 kann gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel auch in einem Blister aufgenommen sein, der in der Fluidkammer 110 angeordnet ist. Die Umlagerungskammer 210 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit demThe fluid 205 is received directly in the fluid chamber 110 according to this embodiment, the barrier film 200 closing the fluid chamber opening, whereby the fluid 205 is securely held in the fluid chamber 110. According to this embodiment, the fluid 205 does not completely fill the fluid chamber 110, it may be another content such as gas or air in the fluid chamber 110 may be arranged. The fluid 205, according to an alternative embodiment, may also be received in a blister disposed in the fluid chamber 110. The rearrangement chamber 210 is according to this embodiment with the
Kanal 140 verbunden, wobei der Kanal 140 zwischen der Fluidkammer 110 und der Umlagerungskammer 210 angeordnet ist. Die Umlagerungskammer 210 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterhalb der Fluidkammer 205 angeordnet. Die Umlagerungskammer 210 weist an einer der Fluidkammer 110 abgewandten Seite das Ventil 215 auf. Channel 140 is connected, wherein the channel 140 between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 is arranged. The rearrangement chamber 210 is arranged below the fluid chamber 205 according to this embodiment. The rearrangement chamber 210 has the valve 215 on a side facing away from the fluid chamber 110.
Bereits beschriebene Details werden im Folgenden anhand von Fig. 2 genauer ausgeführt: Das LOC-System 100 in Form der mikrofluidischen Vorrichtung 100 kann aus polymerbasierten Mehrschichtaufbauten in Form des Kammersubstrats 105 und des Deckelsubstrats 115 bestehen. Das Kammersubstrat 105 und das The details already described are explained in more detail below with reference to FIG. 2: The LOC system 100 in the form of the microfluidic device 100 can consist of polymer-based multilayer structures in the form of the chamber substrate 105 and the cover substrate 115. The chamber substrate 105 and the
Deckelsubstrat 115 weisen polymerbasierte Substrate auf, in dem Kavitäten in Form von der Fluidkammer 205 und/oder dem Kanal 140 angeordnet sind. Eine Lagerung von Flüssigkeiten 205, im Folgenden nur noch Fluide 205 genannt, mit kleinen Volumina unter 1 ml ist in der Fluidkammer 110 des Kammersubstrats 105 nur bedingt möglich, da die meisten Kunststoffe über keine ausreichenden Barriereeigenschaften für eine langzeitstabile Lagerung verfügen (PC, PA, PS, PMMA). Zudem ist es wichtig, dass das Fluid 205, wie beispielsweise ein Reagenz, im Ausgangszustand verschlossen ist, z. B. durch normally-closedCover substrate 115 comprise polymer-based substrates in which cavities in the form of fluid chamber 205 and / or channel 140 are arranged. A storage of liquids 205, hereinafter referred to as fluids 205, with small volumes below 1 ml is only conditionally possible in the fluid chamber 110 of the chamber substrate 105, since most plastics do not have sufficient barrier properties for long-term stable storage (PC, PA, US Pat. PS, PMMA). In addition, it is important that the fluid 205, such as a reagent, in the initial state is closed, z. B. by normally-closed
Ventile 215, und bei Bedarf (on-demand) bereitgestellt werden kann, was zusätzliche Anforderungen für Lagerungskonzepte impliziert. Um das Fluid 205 langstabil zu lagern, kann daher gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein separater Behälter wie eine Blisterverpackung oder ein Schlauchbeutel in Form des Blisters in die Fluidkammer 110 aufgenommen sein, wodurch das Valves 215, and when needed (on-demand) can be provided, which implies additional requirements for storage concepts. Therefore, in order to store the fluid 205 in a stable manner, according to this embodiment, a separate container, such as a blister pack or a tubular bag in the form of the blister, can be accommodated in the fluid chamber 110, whereby the
Kammersubstrat 105 in seiner Materialauswahl nicht eingeschränkt ist. Dies impliziert Anforderungen an den Fertigungsprozess aufgrund des Handlings und Pick-and-Place-Prozessen. Vorteilhafterweise ist das Kammersubstrat 105 aus Kunststoffen mit hohen Barriereeigenschaften, wie zum Beispiel COP, COC, PP, PE oder PET hergestellt, was eine sichere Fluid- oder Reagenzienvorlagerung in dem Kammersubstrat 105 ermöglicht. Ein Konzept, das auf solchen Kunststoffen basiert, kann zum einen direkt in das Materialsystem der Fluidkammer 110 integriert werden oder zum anderen durch einen Fügeprozess durch Chamber substrate 105 is not limited in its choice of materials. This implies requirements on the manufacturing process due to handling and pick-and-place processes. Advantageously, the chamber substrate 105 is made of plastics having high barrier properties, such as COP, COC, PP, PE or PET, allowing for safe fluid or reagent pre-storage in the chamber substrate 105 allows. A concept based on such plastics can be integrated directly into the material system of the fluid chamber 110 or through a joining process
beispielsweise Kleben, Schweißen, oder Klemmen fluidisch mit der Fluidkammer 110 verbunden werden. For example, bonding, welding, or clamping fluidly connected to the fluid chamber 110.
Die dargestellte Vorrichtung 100 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel einen polymeren Schichtaufbau bestehend aus zumindest zwei Polymersubstraten, nämlich dem Kammersubstrat 105 und dem Deckelsubstrat 115 auf, welche durch die flexible Membran 135 getrennt sind. In dem Kammersubstrat 105 ist ein vorgelagertes Fluid 205 angeordnet, beispielsweise in dem Blister, in einem versiegelten spritzgegossenen Einlegebehälter oder in einem mit der oder mit mehreren der Barrierefolien 200 verschlossenen Ausbruch in Form der The device 100 shown has, according to one exemplary embodiment, a polymer layer structure consisting of at least two polymer substrates, namely the chamber substrate 105 and the cover substrate 115, which are separated by the flexible membrane 135. In the chamber substrate 105, an upstream fluid 205 is arranged, for example in the blister, in a sealed injection-molded insert container or in an opening in the form of the one which is closed by the or more barrier films 200
Fluidkammer 110 innerhalb des Kammersubstrats 105. Zur Bereitstellung des vorgelagerten Fluids 205 wird zumindest eine Stempeleinheit 120, beispielsweise ein Stößel eingesetzt, welcher durch zumindest eine Öffnung in Form der Stempelöffnung 125 in dem Deckelsubstrat 115 durch Relativbewegung in das LOC in Form der Fluidkammer 110 eindringen kann. Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer mikrofluidischen VorrichtungFluid chamber 110 within the chamber substrate 105. To provide the upstream fluid 205 at least one punch unit 120, for example a plunger is used, which can penetrate through at least one opening in the form of the punch opening 125 in the lid substrate 115 by relative movement in the LOC in the form of the fluid chamber 110 , 3 shows a schematic cross section of a microfluidic device
100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 2 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Stempeleinheit 120 in die Stempelöffnung eingeführt und die Barrierefolie 200 durch die Stempeleinheit 120 geöffnet ist. 100 according to an embodiment. This can be the device 100 described with reference to FIG. 2, with the difference that, according to this exemplary embodiment, the stamp unit 120 is inserted into the stamp opening and the barrier film 200 is opened by the stamp unit 120.
Hierbei ist die flexible Membran 135 durch die Stempeleinheit 120 ausgelenkt, ohne zu reißen. Bei Kontakt mit der Barrierefolie 200 wird durch die Here, the flexible membrane 135 is deflected by the stamp unit 120 without tearing. Upon contact with the barrier film 200 is caused by the
Stempeleinheit 120 eine Kraft ausgeübt, welche zum Reißen einer Siegelfolie des beispielsweise in der Fluidkammer 110 angeordneten Blisters und/oder der Barrierefolie 135 führt. Stamp unit 120 exerted a force, which leads to the tearing of a sealing foil of the arranged for example in the fluid chamber 110 blister and / or the barrier film 135.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 3 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Stempeleinheit 120 vollständig in die Fluidkammer 110 eingeführt ist und das Fluid 205 in die Umlagerungskammer 210 verdrängt ist. 4 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 3, with the difference that according to this embodiment, the stamp unit 120 is completely in the Fluid chamber 110 is inserted and the fluid 205 is displaced into the rearrangement chamber 210.
Das Fluid 205 ist entweder in eine Bereitstellungskammer 210, zuvor als Umlagerungskammer 210 bezeichnet, verdrängt oder The fluid 205 is either in a supply chamber 210, previously referred to as rearrangement chamber 210, displaced or
nach dem Rückziehen der Stempeleinheit 120 in den angeschlossenen mikrofluidischen Kanal 140 entleert. emptied into the connected microfluidic channel 140 after retraction of the stamp unit 120.
Es ergibt sich durch den beschriebenen Ansatz der Vorteil einer zuverlässigen Bereitstellung des Fluids 205 durch die mechanisch aktuierte Stempeleinheit 120 oder den Stößel. Zudem kann auf die Einbringung von definierten The result of the described approach is the advantage of a reliable provision of the fluid 205 by the mechanically actuated punch unit 120 or the plunger. Moreover, on the introduction of defined
Sollbruchstellen in beispielsweise der Barrierefolie durch z. B. Laserablation verzichtet werden, da durch die Stempeleinheit 120 gefahrlos sehr große Kräfte auf die Barrierefolie oder die Siegelfolie ausgeübt werden können. Es entfällt ein damit verbundener zusätzlicher Fertigungsschritt. Durch die Verwendung der mechanisch aktuierten Stempeleinheit 120 können beispielsweise Barrierefolien verwendet werden, die einen starken Schichtaufbau aufweisen und/oder sehr dick ausgeformt sind, z. B. durch PP und Metallschichten, insbesondere Predetermined breaking points in, for example, the barrier film by z. As laser ablation be dispensed with, as can be exercised by the stamp unit 120 safely very large forces on the barrier film or the sealing film. It eliminates an associated additional manufacturing step. By using the mechanically actuated stamping unit 120, for example barrier films can be used, which have a strong layer structure and / or are formed very thick, for. B. by PP and metal layers, in particular
Aluminium, diese können trotzdem zuverlässig aufgebrochen werden. Dies begünstigt auch die langzeitstabile Lagerung des Fluids 205. Aluminum, these can still be broken up reliably. This also favors the long-term stable storage of the fluid 205.
Die Stempeleinheit 120 kommt während des gesamten Freisetzvorgangs vorteilhafterweise nicht in Kontakt mit dem vorgelagerten Fluid 205. Die flexible Membran 135 ermöglicht eine vollständige Trennung vom mechanischen Aktuierungsmechanismus in Form der Stempeleinheit 120 und dem Fluid 125 in der Fluidkammer 110. Die Stempeleinheit 120 kann deshalb fest in eine The stamping unit 120 advantageously does not come into contact with the upstream fluid 205 during the entire release process. The flexible membrane 135 enables complete separation from the mechanical actuation mechanism in the form of the stamp unit 120 and the fluid 125 in the fluid chamber 110 a
Ansteuerungseinheit verbaut werden und muss nicht zusammen mit dem beispielsweise verwendeten Blister oder Einlegeteils in Form des Actuator be installed and need not together with the example used blister or insert in the form of
Einlegebehälters entsorgt werden. Hierdurch bleiben sowohl Kosten für die Vorrichtung 100, als auch Kosten für eine Ansteuerungseinheit gering, da diese keine zusätzliche Mechanik benötigt, um eine an der Vorrichtung 100 untergebrachte Stempeleinheit 120 zu greifen. Disposal container be disposed of. As a result, both the costs for the device 100 and the costs for a drive unit remain low, since this requires no additional mechanism in order to grip a punch unit 120 accommodated on the device 100.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel basiert das According to this embodiment, this is based
Reagenzienvorlagerungskonzept auf dem Kammersubstrats 105 aus einem polymeren Substrat mit integrierter Fluidkammer 110, welche durch die Reagent storage concept on the chamber substrate 105 from a polymeric substrate with integrated fluid chamber 110, which through the
Barrierefolie versiegelt ist. Das Kammersubstrat 105 kann aus Kunststoffen mit hohen Barriereeigenschaften bestehen, z. B. PP, Barrier film is sealed. The chamber substrate 105 may be made of plastics having high barrier properties, e.g. B. PP,
PE, COC, COP, oder zusätzliche Beschichtungen aufweisen wie AI, AI203, SiO, die Anforderungen für eine langzeitstabile Lagerung von Fluiden 205 wie  PE, COC, COP, or have additional coatings such as Al, AI203, SiO, the requirements for long-term storage of fluids such as 205
Flüssigreagenzien erfüllen. Das Kammersubstrat 105 ist mit der flexiblen  Liquid reagents meet. The chamber substrate 105 is connected to the flexible
Membran 135 und einem weiteren polymeren Substrat, dem Deckelsubstrat 115, verbunden. Als Fügeprozesse für diesen Mehrschichtaufbau sind Membrane 135 and another polymeric substrate, the cover substrate 115, connected. As joining processes for this multi-layer structure are
Laserdurchstrahlschweißen, Ultraschallschweißen, Thermobonden, Kleben, Klemmen oder vergleichbare Prozesse geeignet. Das Deckelsubstrat 135 verfügt über mindestens einen Durchbruch in Form der Stempelöffnung 125. Für die Freigabe des Fluids 205 verfährt die Stempeleinheit 120 durch die Laser transmission welding, ultrasonic welding, thermal bonding, gluing, clamping or similar processes suitable. The cover substrate 135 has at least one opening in the form of the punch opening 125. For the release of the fluid 205, the stamp unit 120 moves through the
Stempelöffnung 125, lenkt die flexible Membran 135 aus, ohne dass diese reißt, und bricht die Barrierefolie auf. Dabei wird das Fluid 205 über den Transferkanal in Form des Kanals 140 in die Umlagerungskammer 210 verdrängt und steht für weitere mikrofluidische Prozesse bereit. Beispielsweise kann das Fluid 205 beim Öffnen des Ventils 215 durch einen Unterdruck in einem dahinter befindlichen mikrofluidischen Netzwerk angesaugt werden. Die flexible Membran 135 ermöglicht eine vollständig fluidische Trennung zwischen der Fluidik im Stamp opening 125, deflects the flexible membrane 135 without this breaks, and breaks up the barrier film. In this case, the fluid 205 is displaced via the transfer channel in the form of the channel 140 into the rearrangement chamber 210 and is ready for further microfluidic processes. For example, the fluid 205 may be sucked when opening the valve 215 by a negative pressure in a behind it located microfluidic network. The flexible membrane 135 allows a complete fluidic separation between the fluidics in the
Kammersubstrat 105 mit allen beteiligen Fluiden 205 und der mechanischenChamber substrate 105 with all participating fluids 205 and the mechanical
Stempeleinheit 120. Die Stempeleinheit 120 ist dabei vorzugsweise so ausgeformt, dass sie ein möglichst großes Volumen aus der Fluidkammer 110 verdrängt, ohne an den Rändern der Fluidkammer 110 so abzudichten, dass das Fluid 205 nicht mehr in die Umlagerungskammer 210 gelangt. Dies ist am besten zu erreichen, wenn die Form der Stempeleinheit 120 dem Inversen der Stamp unit 120. The stamp unit 120 is preferably formed so that it displaces as large a volume as possible from the fluid chamber 110, without sealing at the edges of the fluid chamber 110 so that the fluid 205 no longer enters the rearrangement chamber 210. This is best achieved if the shape of the stamp unit 120 is the inverse of the
Fluidkammer 110 entspricht, jedoch beispielsweise einige 100  Fluid chamber 110 corresponds to, but for example, a few hundred
μηη Toleranz an den Außenwänden aufweist. μηη tolerance on the outer walls has.
Für die Stempeleinheit 120 sind gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel beliebige Geometrien, Abmessungen und Formen denkbar, die ein gezieltesFor punch unit 120, according to an alternative exemplary embodiment, any desired geometries, dimensions and shapes are conceivable
Aufreißen der Barrierefolie und/oder der Siegelfolie und ein gerichtetes Entleeren der Fluidkammer 110 begünstigen. Beispielsweise kann die Stempeleinheit 120 eine zur Umlagerungskammer 210 gerichtete Ausnehmung vorhalten, um die Verdrängung des Fluids 205 in die Umlagerungskammer 210 zu begünstigen. Es kann damit ein Übersprechen des Fluids 205 minimiert werden. Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit Einlegebehälter 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 2 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel der eine Kavität 505 aufweisende Einlegebehälter 500 von der Fluidkammer 110 aufgenommen ist. Das Fluid 205 ist in der Kavität 505 des Einlegebehälters 500 angeordnet. Die Fluidkammer 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen rechteckig ausgeformten Querschnitt auf, um den Einlegebehälter 500 aufzunehmen, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Einlegebehälter 500 kann passgenau oder annähernd passgenau in die Fluidkammer 110 eingefügt sein. Durch den separaten Einlegebehälter kann in einer vorteilhaften und platzsparenden Ausführungsform der Kanal 140 bzw. die Wand zwischen Fluidkammer 110 und Umlagerungskammer 210 vollständig entfallen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Fluidkammer 110 und die Umlagerungskammer 210 zu einer Kammer vereinigt, oder anders ausgedrückt sind die Umlagerungskammer 210 und der auch als Einleger bezeichnete Einlegebehälter 500 nicht getrennt. Alternativ kann die Wand zwischen Fluidkammer 110 und Umlagerungskammer 210 auf eine kleine Einbuchtung reduziert sein, als ein Steg zum Halten des Einlegebehälters 500 in der Fluidkammer 110 ausgeführt sein oder eine den Kanal 140 bildende Rupture of the barrier film and / or the sealing film and a directed emptying of the fluid chamber 110 favor. For example, the stamp unit 120 can hold a recess directed to the rearrangement chamber 210 in order to promote the displacement of the fluid 205 into the rearrangement chamber 210. It can thus be minimized crosstalk of the fluid 205. FIG. 5 shows a schematic cross section of a microfluidic device 100 with insertion container 500 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 2, with the difference that, according to this exemplary embodiment, the insert container 500 having a cavity 505 is received by the fluid chamber 110. The fluid 205 is disposed in the cavity 505 of the loading container 500. The fluid chamber 110 according to this embodiment has a rectangular shaped cross-section to accommodate the insertion tray 500, which also has a rectangular cross-section according to this embodiment. The insert container 500 can be inserted with a precise fit or approximately exact fit into the fluid chamber 110. Due to the separate insert container, the channel 140 or the wall between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 can be completely eliminated in an advantageous and space-saving embodiment. According to one embodiment, the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 are combined into one chamber, or in other words, the rearrangement chamber 210 and the inserter bin 500, also referred to as an inserter, are not separated. Alternatively, the wall between the fluid chamber 110 and the rearrangement chamber 210 may be reduced to a small indentation, as a ridge for holding the insert container 500 in the fluid chamber 110, or forming the channel 140
Durchgangsöffnung aufweisen. Having passage opening.
In diesem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der zusätzliche In this further advantageous embodiment, the additional
Einlegebehälter 500 in das Kammersubstrat 105 integriert. Der Einlegebehälter 500 verfügt idealerweise über höhere Barriereeigenschaften, als das umgebende Kammersubstrat 105. Dieser Einlegebehälter 500 enthält das Fluid 205 und ist mit der Barrierefolie 200 versiegelt. Die Freigabe des Fluids 205 erfolgt identisch, wie in den vorangegangenen Figuren beschrieben. Die Materialauswahl des Kammersubstrats 105 bleibt gemäß diesem Ausführungsbeispiel unabhängig von den Anforderungen der langzeitstabilen Reagenzienvorlagerung. Insert container 500 integrated into the chamber substrate 105. The insert container 500 ideally has higher barrier properties than the surrounding chamber substrate 105. This insert container 500 contains the fluid 205 and is sealed to the barrier film 200. The release of the fluid 205 is identical, as described in the preceding figures. The material selection of the chamber substrate 105 remains independent of the requirements of the long-term stable reagent pre-storage according to this embodiment.
Der Einlegebehälter 500 kann geklebt, geklemmt, geschweißt oder durch andere Fügeverfahren integriert sein. Der Einlegebehälter 500 kann auch einfach in eine geeignet ausgeformte Aufnahmekammer in Form der Fluidkammer 110 in dem Kammersubstrat 105 eingelegt worden sein. Mit geeignet ausgeformt ist hier gemeint, dass die Fluidkammer 110 den Einlegebehälter 500 eng umschließt. Dies hat den Vorteil, dass das Totvolumen des Aufbaus minimiert und ein Verrutschen des Einlegebehälters 500 vermieden wird. The insert container 500 can be glued, clamped, welded or integrated by other joining methods. The loading container 500 may also be easily inserted into a suitably shaped receiving chamber in the form of the fluid chamber 110 in the Chamber substrate 105 has been inserted. By properly formed, it is meant here that the fluid chamber 110 closely encloses the loading container 500. This has the advantage that the dead volume of the structure is minimized and slipping of the loading container 500 is avoided.
Der Einlegebehälter 500 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kavität 505 zum Aufnehmen des Fluids 205 auf, kann jedoch gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel auch mehrere solcher Kavitäten 505 aufweisen, die z. B. jeweils mit verschiedenen Fluiden 205 befüllt sind. Diese Kavitäten 505 können in Form eines Balkens angeordnet sein oder auch nur an bestimmten Stellen, z. B. an der Oberseite, kammartig miteinander verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass in der Fluidkammer 110 Trennelemente, z. B. Wände, zwischen den verschiedenen Fluiden 205 angeordnet sein können, die ein Vermischen der Fluide 205 sicher verhindern können. Des Weiteren führt die Auslenkung der flexiblen Membran 135 durch die verfahrbare Stempeleinheit dazu, dass der fluidische Pfad an den in Fig. 6 dargestellten Verbindungsaussparungen 605 abgedichtet wird, um ein Vermischen der in separaten Fluidkammern 110 bevorrateten Fluide 205 nach deren Freisetzung sicher verhindern können. The loading container 500 has according to this embodiment, the cavity 505 for receiving the fluid 205, but according to an alternative embodiment, also have a plurality of such cavities 505, the z. B. each filled with different fluids 205. These cavities 505 may be arranged in the form of a bar or only in certain places, for. B. at the top, comb-like with each other. This has the advantage that in the fluid chamber 110 separating elements, for. As walls, may be arranged between the various fluids 205, which can reliably prevent mixing of the fluids 205. Furthermore, the deflection of the flexible membrane 135 by the movable plunger unit causes the fluidic path to be sealed at the connection recesses 605 shown in FIG. 6 in order to be able to reliably prevent mixing of the fluids 205 stored in separate fluid chambers 110 after their release.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kammersubstrats 105 mit einer Mehrzahl von Fluidkammern 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von Fig. 5 beschriebene Kammersubstrat 105 handeln, mit dem Unterschied, dass kein Fluid in den Kavitäten 505 des 6 shows a perspective view of a chamber substrate 105 with a plurality of fluid chambers 110 according to one exemplary embodiment. This may be the chamber substrate 105 described with reference to FIG. 5, with the difference that no fluid in the cavities 505 of FIG
Einlegebehälters 500 aufgenommen ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Kammersubstrat 105 vier nebeneinander angeordnete Fluidkammern 110 auf. Die Anzahl der Fluidkammern 110 ist lediglich beispielhaft, sodass die auch mehr oder weniger als vier Fluidkammern 110 vorgesehen sein können. Unterhalb der Fluidkammern 110 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier Umlagerungskammern 210 angeordnet. Die Fluidkammern 110 weisen gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Einlegebehälter 500 auf, wobei der Shelf 500 is included. According to this exemplary embodiment, the chamber substrate 105 has four fluid chambers 110 arranged next to one another. The number of fluid chambers 110 is merely exemplary, so that more or fewer than four fluid chambers 110 may be provided. Below the fluid chambers 110 four rearrangement chambers 210 are arranged according to this embodiment. The fluid chambers 110 according to this embodiment, the insertion container 500, wherein the
Einlegebehälter 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein vier Kavitäten 505 umfassender Einlegebehälter 500 ausgeformt ist, wobei eine der Kavitäten 505 jeweils in einer der vier Fluidkammern 110 aufgenommen ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Einlegebehälter 500 in einem den Insert container 500 is formed according to this embodiment as a four cavities 505 comprehensive insert container 500, wherein one of the cavities 505 is received in each case in one of the four fluid chambers 110. According to this embodiment, the insertion tray 500 in a
Umlagerungskammern 210 abgewandten Bereich zwischen den Kavitäten 505 drei Verbindungsstege 600 auf. Das Kammersubstrat 105 weist in dem Bereich entsprechend zu den Verbindungsstegen 600 drei Verbindungsaussparungen 605 zur Aufnahme der Verbindungsstege 600 auf. Fig.7 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einerRearrangement chambers 210 remote area between the cavities 505th three connecting webs 600 on. The chamber substrate 105 has in the region corresponding to the connecting webs 600 three connecting recesses 605 for receiving the connecting webs 600. 7 shows a cross section of a microfluidic device 100 with a
Entlüftungsöffnung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 3 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Stempelöffnung 125 kleiner als in Fig. 3 ausgeformt und im Bereich des Kanals 140 angeordnet ist, und, dass der Kanal 140 einen Vent opening 700 according to one embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 3, with the difference that the punch opening 125 is smaller than in FIG. 3 and arranged in the region of the channel 140, and that the channel 140 has a
Kanalfortsatz 705 aufweist, der die Entlüftungsöffnung 700 aufweist. Channel extension 705 having the vent opening 700.
Der Kanalfortsatz 705 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel in eine dem Kanal 140 abgewandte Richtung, die Stempelöffnung 125 ist dabei zwischen dem Kanalfortsatz 705 und dem Kanal 140 angeordnet. Der  The channel extension 705 extends according to this embodiment in a direction away from the channel 140, the punch opening 125 is arranged between the channel extension 705 and the channel 140. Of the
Kanalfortsatz 705 ist zudem zwischen der Fluidkammer 110 und der Membran 135 angeordnet. Der Kanalfortsatz 705 erstreckt sich gemäß diesem Channel extension 705 is also disposed between the fluid chamber 110 and the diaphragm 135. The channel extension 705 extends according to this
Ausführungsbeispiel über eine Höhe 710 der Fluidkammer 110 hinweg, wobei die Entlüftungsöffnung 700 quer zu dem Kanalfortsatz 705 in ein außerhalb der Höhe 710 angeordnetes Ende des Kanalfortsatzes 705 mündet. Die Entlüftungsöffnung 700 verläuft auf einer der Stempelöffnung 100 abgewandten Seite der  Embodiment over a height 710 of the fluid chamber 110, wherein the vent opening 700 transversely to the channel extension 705 opens into an out of the height 710 disposed end of the channel extension 705. The vent opening 700 extends on a side facing away from the stamp opening 100 side
Fluidkammer 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zu der Fluid chamber 110 according to this embodiment in parallel to the
Stempelöffnung 125.  Stamp opening 125.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Blister so in das Kammersubstrat 105 eingebettet, dass zwei versiegelte Siegelbereiche 715 des Blisters auf einer dafür vorgesehenen Fläche im Kammersubstrat 105 aufliegen und beispielsweise dort verklebt sein können. Das Deckelsubstrat 115 weist die Entlüftungsöffnung 700, unter welcher die Membran 135 geöffnet ist, auf. According to this exemplary embodiment, a blister is embedded in the chamber substrate 105 in such a way that two sealed sealing areas 715 of the blister rest on a surface provided in the chamber substrate 105 and can be glued there, for example. The lid substrate 115 has the vent opening 700, under which the membrane 135 is opened on.
Die Stempelöffnung 125 ist durch die Membran 135 geschlossen. Die The punch opening 125 is closed by the membrane 135. The
Stempeleinheit 120 kann durch die Stempelöffnung 125 in die Baugruppe inStamp unit 120 may enter the assembly through die opening 125
Form der Vorrichtung 100 eindringen und die Barrierefolie 200 sowie die den Blister umschließende Siegelfolie durchstoßen. Das Fluid 205 kann anschließend durch den Kanal 140 entleert werden. Dieses Ausführungsbeispiel hat insbesondere den Vorteil, dass auf eine zusätzliche Bereitstellungskammer in Form der Umlagerungskammer verzichtet werden kann. Somit erlaubt dieses Ausführungsbeispiel eine besonders platzsparende Möglichkeit zur Vorlagerung des Fluids 205. Penetrate the shape of the device 100 and pierce the barrier film 200 and the sealing foil surrounding the blister. The fluid 205 may then be discharged through the channel 140. This exemplary embodiment has the particular advantage that it is possible to dispense with an additional provision chamber in the form of the rearrangement chamber. Thus, this allows Embodiment, a particularly space-saving possibility for Vorlagerung the fluid 205th
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einer Entlüftungsöffnung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 7 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Stempeleinheit 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wieder aus der Vorrichtung 100 herausgeführt ist, wodurch die Membran 135 im Bereich der Stempelöffnung 125 zurückgezogen ist und das Fluid 205 in den Kanal 140 strömt. 8 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with a vent opening 700 according to one exemplary embodiment. This can be the device 100 described with reference to FIG. 7, with the difference that the stamp unit 120 according to this exemplary embodiment is led out of the device 100 again, as a result of which the diaphragm 135 in the region of the stamp opening 125 is retracted and the fluid 205 flows into the channel 140.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einem Zwischensubstrat 900 und einer weiteren Stempeleinheit 905 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 7 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass der Kanal 140 keinen Kanalfortsatz aufweist und die Entlüftungsöffnung 700 in einem Bereich der Höhe 710 angeordnet ist. Das Zwischensubstrat 900 ist zwischen dem 9 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with an intermediate substrate 900 and a further stamp unit 905 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 7, with the difference that the channel 140 has no channel extension and the vent opening 700 is arranged in a region of the height 710. The intermediate substrate 900 is between the
Kammersubstrat 105 und dem Deckelsubstrat 115 angeordnet. Das Chamber substrate 105 and the lid substrate 115 arranged. The
Zwischensubstrat 900 weist eine weitere Entlüftungsöffnung 910 und eine weitere Stempelöffnung 915 auf. Intermediate substrate 900 has a further vent opening 910 and a further punch opening 915.
Die weitere Stempelöffnung 915 setzt die Stempelöffnung 125 fort, und die weitere Entlüftungsöffnung 910 setzt die Entlüftungsöffnung 700 fort. Das Zwischensubstrat 900 ist dazu ausgeformt, um einen in den weiteren The further punch opening 915 continues the punch opening 125 and the further vent opening 910 continues the vent opening 700. The intermediate substrate 900 is formed to be one in the other
Entlüftungskanal 910 mündenden Luftkanal 920 zu bilden. Der Luftkanal 920 ist quer zu dem weiteren Entlüftungskanal 910 auf einer der Fluidkammer 110 zugewandten Seite der Membran 135 angeordnet. Der Luftkanal 920 erstreckt sich in eine der Stempelöffnung 125 abgewandte Richtung. Die weitere Venting channel 910 opening air duct 920 to form. The air channel 920 is arranged transversely to the further venting channel 910 on a side of the membrane 135 facing the fluid chamber 110. The air duct 920 extends in a direction away from the punch opening 125. The others
Stempeleinheit 905 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die Stamp unit 905 is according to this embodiment by the
Entlüftungsöffnung 700 und die weitere Entlüftungsöffnung 910 in die Vent 700 and the further vent 910 in the
Fluidkammer 110 eingeführt. Die weitere Stempeleinrichtung 905 öffnet gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Barrierefolie 200 und/oder die Siegelfolie des beispielsweise aufgenommenen Blisters in einem Bereich, in dem das Fluid 205 bei der in Fig. 9 gezeigten Stellung nicht angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die zwei Siegelbereiche 715 zwischen dem Fluid chamber 110 introduced. The further stamping device 905 opens according to this embodiment, the barrier film 200 and / or the sealing film of the example recorded blister in a region in which the fluid 205 is not arranged in the position shown in Fig. 9. According to this Embodiment, the two sealing areas 715 between the
Kammersubstrat 105 und dem Zwischensubstrat 900 angeordnet. Chamber substrate 105 and the intermediate substrate 900 arranged.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Stößel in Form der weiteren Stempeleinheit 905 eingesetzt, um eine zweite Öffnung in die Barrierefolie 200 und/oder die Siegelfolie eines Blisters zu stoßen. Da Blister herstellungsbedingt nicht vollständig befüllt sind, ist es besonders vorteilhaft, die zweite Öffnung an einer Stelle des Stickpacks, also des Blisters, vorzunehmen, hinter der sich Luft bzw. Gas befindet. Dieses Ausführungsbeispiel hat insbesondere den Vorteil, dass der Blister über den Luftkanal 920 belüftet werden kann und so eine besonders hohe Entleerungseffizienz erreicht wird. According to this embodiment, a second plunger in the form of the further stamp unit 905 is used to push a second opening into the barrier film 200 and / or the sealing film of a blister. Since blisters are not completely filled due to their production, it is particularly advantageous to make the second opening at a location of the stickpack, ie the blister, behind which there is air or gas. This embodiment has the particular advantage that the blister can be ventilated via the air duct 920 and thus a particularly high emptying efficiency is achieved.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Fluid 205 direkt in der In an alternative embodiment, the fluid 205 is directly in the
Fluidkammer 110 vorgelagert, welche durch die Barrierefolie 200 versiegelt ist. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass die Barrierefolie 200 in den Fluid chamber 110 upstream, which is sealed by the barrier film 200. The arrangement is chosen so that the barrier film 200 in the
Siegelbereichen 715 flächig mit dem Kammersubstrat 105 verbunden ist. ZurSealing areas 715 is connected flat with the chamber substrate 105. to
Fluidfreigabe werden die zwei mechanischen Stempeleinheiten 120, 905 in die vorhergesehenen Durchbrüche in Form der Stempelöffnung 125 und der Fluid release, the two mechanical punch units 120, 905 in the anticipated breakthroughs in the form of the punch opening 125 and the
Entlüftungsöffnung 700 in dem Deckelsubstrat 115 und der weiteren Vent 700 in the lid substrate 115 and the other
Stempelöffnung 915 und der weiteren Entlüftungsöffnung 910 im Stamp opening 915 and the other vent 910 im
Zwischensubstrat 900 verfahren und lenken die flexible Membran 135 aus. Dabei wird die Barrierefolie 200 im Bereich der weiteren Stempelöffnung 915 und der weiteren Entlüftungsöffnung 910 aufgebrochen. Werden die Intermediate substrate 900 process and deflect the flexible membrane 135 from. In this case, the barrier film 200 is broken open in the region of the additional punch opening 915 and the further vent opening 910. Will the
Stempeleinrichtungen 120, 905 wieder zurückgefahren, werden der Stamping devices 120, 905 moved back, are the
Entlüftungspfad in Form des Luftkanals 920 und der fluidische Pfad in Form des Kanals 140 freigegeben. Venting path in the form of the air channel 920 and the fluidic path in the form of the channel 140 released.
Eine beispielsweise polymere Siegelschicht der Barrierefolie 200 hat An example polymeric sealing layer of the barrier film 200 has
insbesondere den Vorteil, dass die mechanische Verformung nach dem in particular the advantage that the mechanical deformation after the
Zurückfahren der mechanischen Stempeleinrichtungen 120, 905 erhalten bleibt, was die blockadefreie Öffnung des Kanals 140 und des pneumatischen Retracting the mechanical punch devices 120, 905 is maintained, which is the blockade-free opening of the channel 140 and the pneumatic
Luftkanals 920 sicherstellt. Besonders vorteilhaft ist es außerdem, die weitere Stempeleinheit 905 so auszuführen, dass diese vor der Stempeleinheit 120 die Barreriefolie 200 durchdringt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein eventuell auftretender Überdruck innerhalb der Fluidkammer 110 entweichen kann, bevor die Stempeleinheit 120 eindringt. Bei unterschiedlicher Ausführung der Stempeleinheiten 120, 905 kann weiterhin eine gleichzeitige Aktuierung erfolgen. Air duct 920 ensures. It is also particularly advantageous to design the further stamping unit 905 so that it penetrates the barrier film 200 in front of the stamping unit 120. In this way, it is ensured that any overpressure occurring within the fluid chamber 110 can escape before the stamp unit 120 penetrates. With different execution The stamp units 120, 905 can continue to be a simultaneous actuation.
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einem Zwischensubstrat 900 und einer weiteren Stempeleinheit 905 gemäß einem10 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with an intermediate substrate 900 and a further stamp unit 905 according to one
Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 9 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Stempeleinrichtung 120 und die weitere Stempeleinrichtung 905 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wieder aus der Vorrichtung 100 herausgeführt sind, wodurch die Membran 135 im Bereich der Stempelöffnung 125 und im Bereich der Entlüftungsöffnung 700 zurückgezogen ist, wodurch das Fluid 205 in den Kanal 140 strömt und ein weiteres Fluid aus der Umgebung der Vorrichtung 100 durch den Luftkanal 920 in die Fluidkammer 110 strömt. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass nach Aufreißen der Barrierefolie und Zurückfahren der Embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 9, with the difference that the stamping device 120 and the further stamping device 905 according to this embodiment are led out of the device 100 again, whereby the membrane 135 in the region of the stamp opening 125 and is withdrawn in the region of the vent opening 700, whereby the fluid 205 flows into the channel 140 and another fluid flows from the environment of the device 100 through the air channel 920 into the fluid chamber 110. This embodiment has the particular advantage that after tearing the barrier film and retracting the
Stempeleinheiten die Reagenz durch den Kanal 140 aktiv angesaugt werden kann, wobei gleichzeitig das Risiko der Entstehung eines Luftpfads bis hin zur Entlüftung 700 (wie in FIG 7 und FIG 8) auf ein Minimum reduziert wird. Durch die Entstehung eines Luftpfads zur Entlüftung 700 wäre im ungünstigsten Fall ein aktives Ansaugen der freigegeben Reagenz nicht mehr möglich. Stamping units, the reagent can be actively sucked through the channel 140, at the same time the risk of the formation of an air path up to the vent 700 (as in FIG 7 and FIG 8) is reduced to a minimum. The emergence of an air path for venting 700 would in the worst case, an active suction of the released reagent is no longer possible.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einer weiteren Barrierefolie 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 9 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass der Fluidkammerboden durch die weitere Barrierefolie 1100 ausgeformt ist, und, dass die Fluidkammer 110 eine zweite Stempelöffnung 1105 aufweist. Die Fluidkammeröffnung 130 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen der Stempelöffnung 125 entsprechenden Durchmesser auf. Die 11 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with a further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 9, with the difference that the fluid chamber bottom is formed by the further barrier foil 1100, and that the fluid chamber 110 has a second punch opening 1105. The fluid chamber opening 130 according to this embodiment has a diameter corresponding to the die opening 125. The
Fluidkammeröffnung 130 ist auf einer dem Kanal 140 zugewandten Seite der Fluidkammer 110 angeordnet. Die zweite Fluidkammeröffnung 1105 weist einen der Entlüftungsöffnung 700 entsprechenden Durchmesser auf. Die zweiteFluid chamber opening 130 is arranged on a side of fluid chamber 110 facing channel 140. The second fluid chamber opening 1105 has a diameter corresponding to the vent opening 700. The second
Fluidkammeröffnung 1105 ist fluidisch mit der weiteren Entlüftungsöffnung 910 verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Fluidkammer 110 einen rechteckigen Querschnitt auf. Das Kammersubstrat 105 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die die Fluidkammeröffnung 130 und die zweite Stempelöffnung 1105 umfassende Stempelöffnungsseite hinweg. Die Barrierefolie 200 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Fluid chamber opening 1105 is fluidly connected to the further vent opening 910. According to this embodiment, the fluid chamber 110 has a rectangular cross section. The chamber substrate 105 according to this embodiment extends over the punch opening side including the fluid chamber opening 130 and the second punch opening 1105. The Barrier film 200 is according to this embodiment between the
Kammersubstrat 105 und dem Zwischensubstrat 900 angeordnet, wobei die Barrierefolie 200 die Fluidkammeröffnung 130 und die zweite Stempelöffnung 1105 überspannt. Die Barrierefolie 200 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Fluidkammeröffnung 130 und im Bereich der zweiten Chamber substrate 105 and the intermediate substrate 900, wherein the barrier film 200 spans the fluid chamber opening 130 and the second punch opening 1105. The barrier film 200 according to this exemplary embodiment is in the region of the fluid chamber opening 130 and in the region of the second one
Fluidkammeröffnung 1105 durch die Stempeleinheit 120 und die weitere Fluid chamber opening 1105 through the stamp unit 120 and the other
Stempeleinheit 905 geöffnet. Stamp unit 905 opened.
Im Folgenden werden bereits ausgeführte Details anhand von Fig. 11 genauer beschrieben: In the following, details already explained are described in more detail with reference to FIG. 11:
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Kammersubstrat 105 beidseitig mit den Barrierefolien 200, 1100 versiegelt. Das beidseitig versiegelte According to this embodiment, the chamber substrate 105 is sealed on both sides with the barrier films 200, 1100. The sealed on both sides
Kammersubstrat 105 mit integriertem Fluid 205 ist über einen Fügeschritt, beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen und/oder Klemmen so auf den Mehrschichtaufbau der Vorrichtung 100 angebracht, dass die Stempelöffnung 125 und die Entlüftungsöffnung 700 auf einer Achse mit den Durchbrüchen in Form der Fluidkammeröffnung 130 und der zweiten Fluidkammeröffnung 1105 liegen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei Fluidfreigabe die Chamber substrate 105 with integrated fluid 205 is attached via a joining step, for example by gluing and / or welding and / or clamping on the multi-layer structure of the device 100 that the punch opening 125 and the vent opening 700 on an axis with the openings in the form of the fluid chamber opening 130th and the second fluid chamber opening 1105. This has the particular advantage that in fluid release the
mechanischen Stempeleinheiten 120, 905 die Barrierefolie 200 definiert aufbrechen, wobei sich kein Luftpfad zwischen dem Kanal 140 und dem Mechanical stamp units 120, 905 the barrier film 200 defined break open, with no air path between the channel 140 and the
Luftkanal 920 ausbilden kann, da das Kammersubstrat 105 im übrigen Bereich luftdicht über eine planare Fügefläche 1100 mit dem Zwischensubstrat 900 verbunden ist. Can form air duct 920, since the chamber substrate 105 is airtight in the remaining area via a planar joining surface 1100 connected to the intermediate substrate 900.
Für die Freigabe des Fluids 205 können die mechanischen Stempeleinrichtungen 120, 905 zurückgefahren und das bereitstehende Fluid 205 beispielsweise aktiv im fluidischen Kanal 140 angezogen werden. Es ergibt sich der Vorteil, dass die weitere Barrierefolie 200 beim Eindrücken der Stempeleinrichtungen 120, 905 durch ein leichtes Auswölben den Druckanstieg innerhalb der Fluidkammer 110 begrenzt. Hierdurch wird das Risiko für Leckagen beim Öffnen verringert. For the release of the fluid 205, the mechanical stamp devices 120, 905 can be moved back and the fluid 205 ready to be actively attracted, for example, in the fluidic channel 140. This results in the advantage that the further barrier film 200 limits the pressure increase within the fluid chamber 110 when the stamp devices 120, 905 are pressed in by a slight bulging. This reduces the risk of leakage when opening.
Fig. 12 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit der weiteren Barrierefolie 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 11 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Stempeleinrichtung 120 und die weitere Stempeleinrichtung 905 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wieder aus der Vorrichtung 100 herausgeführt sind, wodurch die Membran 135 im Bereich der Stempelöffnung 125 und im Bereich der Entlüftungsöffnung 700 zurückgezogen ist, wodurch das Fluid 205 in den Kanal 140 strömt und das weitere Fluid aus der Umgebung der Vorrichtung 100 durch den Luftkanal 920 in die Fluidkammer 110 strömt. FIG. 12 shows a cross-section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 11, with which Difference in that the stamping device 120 and the further stamping device 905 are again led out of the device 100 according to this embodiment, whereby the diaphragm 135 in the region of the punch opening 125 and in the region of the vent opening 700 is retracted, whereby the fluid 205 flows into the channel 140 and the further fluid from the environment of the device 100 flows through the air channel 920 into the fluid chamber 110.
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit der weiteren Barrierefolie 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 11 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Barrierefolie 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Innenseite der Fluidkammer 110 derart angeordnet ist, dass sie die Fluidkammeröffnung 130 und die zweite Fluidkammeröffnung 1105 überspannt. Die Barrierefolie 200 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die FIG. 13 shows a cross section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 11, with the difference that the barrier film 200 according to this exemplary embodiment is arranged on an inner side of the fluid chamber 110 such that it spans the fluid chamber opening 130 and the second fluid chamber opening 1105. The barrier film 200 is according to this embodiment by the
Stempeleinheit 120 und die weitere Stempeleinheit 905 geöffnet. Stamp unit 120 and the other stamp unit 905 opened.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Barrierefolie 200 auf der Innenseite der Fluidkammer 110 versiegelt, sodass sich auch hier kein Luftpfad zwischen dem Kanal 140 und dem Luftkanal 920 ausbilden kann. Das Kammersubstrat 105 ist direkt mit dem Mehrschichtaufbau der Vorrichtung 100, also dem According to this exemplary embodiment, the barrier film 200 is sealed on the inside of the fluid chamber 110, so that no air path between the channel 140 and the air channel 920 can form here as well. The chamber substrate 105 is directly connected to the multi-layer structure of the device 100, that is the
Zwischensubstrat 900 über die Fügefläche 1110 form- oder kraftschlüssig verbunden, z. B. durch Kleben und/oder Schweißen und/oder Klemmen. Die Barrierefolie 200 kann gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel im Intermediate substrate 900 via the joining surface 1110 positively or non-positively connected, z. B. by gluing and / or welding and / or terminals. The barrier film 200 may according to an alternative embodiment in the
Kammersubstrat 105 im Bereich der Fluidkammeröffnung 130 und der zweiten Fluidkammeröffnung 1105 lokal versenkt sein. Chamber substrate 105 in the region of the fluid chamber opening 130 and the second fluid chamber opening 1105 be sunk locally.
Die benötigten Polymersubstrate, also das Ausgangsmaterial, und die benötigten Strukturen in den Polymersubstraten können beispielsweise durch Fräsen, Spritzguss, Heißprägen, Tiefziehen und/oder Laserstrukturierung erzeugt sein. The required polymer substrates, ie the starting material, and the required structures in the polymer substrates can be produced for example by milling, injection molding, hot stamping, deep drawing and / or laser structuring.
Es folgen Materialbeispiele für die einzelnen Bauteile der anhand der Material examples for the individual components follow
vorangegangenen Figuren beschriebenen Vorrichtungen 100. Materialen für das Kammersubstrat 105 und das Deckelsubstrat 115 können Thermoplaste sein, z. B. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC. Devices 100 described above. Materials for the chamber substrate 105 and the lid substrate 115 may be thermoplastics, e.g. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC.
Materialen für den Einlegebehälter 500 können Thermoplaste sein, z. B. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC und/oder Glas. Materials for the tray 500 may be thermoplastics, for. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC and / or glass.
Materialen für die Stempeleinrichtung 120 und die weitere Stempeleinrichtung 905 können Thermoplaste, z. B. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC, und/oder Metalle, wie Stahl oder Messing sowie Elastomere sein. Materials for the stamping device 120 and the further stamping device 905 may include thermoplastics, for. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC, and / or metals such as steel or brass, as well as elastomers.
Beschichtungen von Reservoiren, wie beispielsweise der Fluidkammer 110, können mit AI, AI203, Si02 durchgeführt werden. Coatings of reservoirs, such as fluid chamber 110, may be made with Al, Al 2 O 3, SiO 2.
Materialen für Membran 135 können Elastomer, thermoplastisches Elastomer (TPU, TPS), Thermoplaste oder Heißklebefolien sein. Materials for membrane 135 may be elastomer, thermoplastic elastomer (TPU, TPS), thermoplastics, or heat sealable films.
Als Barrierefolie 200 und Siegelfolie können handelsübliche As a barrier film 200 and sealing film can be commercially available
Polymerverbundfolien aus polymeren Siegel- und Schutzschichten eingesetzt werden, z. B. PE, PP, PA, PET und als Barriereschicht, in der Regel Polymer composite films are used from polymeric sealing and protective layers, for. As PE, PP, PA, PET and as a barrier layer, as a rule
aufgedampftes Aluminium, aber auch andere Hochbarriereschichten wie EVOH,evaporated aluminum, but also other high barrier layers such as EVOH,
BOPP. BOPP.
Es folgen beispielhafte Abmessungen von Elementen der Ausführungsbeispiele: Die Dicke des Kammersubstrats 105 und des Deckelsubstrats 115 kann 0,5 bisExemplary dimensions of elements of the exemplary embodiments follow: The thickness of the chamber substrate 105 and the cover substrate 115 can be from 0.5 to
5 mm betragen. Die Dicke der Membran 135 kann 5 bis 300 μηη betragen. Bei einem Mehrschichtaufbau der Barrierefolien 200 kann eine Dicke der 5 mm. The thickness of the membrane 135 may be 5 to 300 μηη. In a multilayer structure of the barrier films 200, a thickness of the
Barriereschicht (i.d. R. Alu) 5 μηη bis 500 μηη, eine Dicke der Polymerschicht 5 μηη bis 500 μηη, eine Dicke der Schutzschicht 5 μηη bis 500 μηη und eine elastische Schicht auf der Siegelfolie 50 μηη bis 2 mm betragen. Barrier layer (i.d. R. Alu) 5 μηη to 500 μηη, a thickness of the polymer layer 5 μηη to 500 μηη, a thickness of the protective layer 5 μηη to 500 μηη and an elastic layer on the sealing film 50 μηη amount to 2 mm.
Das Volumen des Blisters kann 100 bis 10000 μΙ betragen. Als Formen für die Stempeleinrichtungen 120, 905 kommen Quaderformen, Zylinderformen, kubische Formen sowie beliebige andere geeignete Formen und Geometrien infrage. Fig. 14 zeigt einen Querschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit der weiteren Barrierefolie 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von Fig. 12 beschriebene Vorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Barrierefolie 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der Innenseite der Fluidkammer 110 angeordnet ist. The volume of the blister can be 100 to 10000 μΙ. Cuboid shapes, cylindrical shapes, cubic shapes and any other suitable shapes and geometries are suitable as forms for the stamp devices 120, 905. FIG. 14 shows a cross section of a microfluidic device 100 with the further barrier foil 1100 according to one exemplary embodiment. This may be the device 100 described with reference to FIG. 12, with the difference that the barrier film 200 according to this exemplary embodiment is arranged on the inside of the fluid chamber 110.
Fig. 15 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 100 mit einer Mehrzahl von Fluidkammern 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der anhand von Fig. 11 bis 14 beschriebenen Vorrichtungen 100 handeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Kammersubstrat 105 vier benachbart zueinander angeordnete Fluidkammern 110 auf. FIG. 15 shows a perspective view of a device 100 with a plurality of fluid chambers 110 according to one exemplary embodiment. This may be one of the devices 100 described with reference to FIGS. 11 to 14. According to this exemplary embodiment, the chamber substrate 105 has four fluid chambers 110 arranged adjacent to one another.
Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1600 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der anhand von Fig. 1 bis 5 beschriebenen Vorrichtungen handeln. 16 shows a flowchart of a method 1600 for producing a microfluidic device according to an exemplary embodiment. This may be one of the devices described with reference to FIGS. 1 to 5.
In einem Schritt des Bereitstellens 1605 wird ein Kammersubstrat mit einer Fluidkammer zum Aufnehmen eines Fluids bereitgestellt. In einem weiteren Schritt des Bereitstellens 1610 wird ein Deckelsubstrat mit einer In a step of providing 1605, a chamber substrate having a fluid chamber for receiving a fluid is provided. In a further step of providing 1610, a lid substrate with a
gegenüberliegend zu einer Fluidkammeröffnung der Fluidkammer angeordneten Stempelöffnung hinzugefügt. In einem Schritt des Anordnens 1615 wird eine flexible Membran zwischen dem Kammersubstrat und dem Deckelsubstrat angeordnet, wobei die Membran die Stempelöffnung und die Fluidkammer überspannt. In einem weiteren Schritt des Erzeugens 1620 wird ein auf einer dem Kammersubstrat zugewandten Seite der Membran verlaufender Kanal erzeugt, der fluidisch mit der Fluidkammer verbunden ist. Der Schritt desadded opposite to a fluid chamber opening of the fluid chamber arranged punch opening. In a step of placing 1615, a flexible membrane is placed between the chamber substrate and the lid substrate, with the membrane spanning the die opening and the fluid chamber. In a further step of the production 1620, a channel extending on a side of the membrane facing the chamber substrate is produced which is fluidically connected to the fluid chamber. The step of
Erzeugens 1620 kann zu einem geeigneten Zeitpunkt des Verfahrens, beispielsweise auch vor dem Schritt des Bereitstellens 1610 des Deckelsubstrats durchgeführt werden, sodass im Schritt des Bereitstellens 1610 bereits das den Kanal aufweisende Deckelsubstrat bereitgestellt werden kann. In einem Schritt des Anordnens 1625 wird eine Stempeleinheit angeordnet, die dazu ausgebildet ist, um durch die Stempelöffnung in die Fluidkammer einzufahren, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids aus der Fluidkammer in den Kanal zu ermöglichen, wenn das Fluid in der Generation 1620 may be performed at a suitable time of the method, for example, prior to the step of providing 1610 the lid substrate, so that in the providing step 1610, the lid substrate having the channel may already be provided. In a step of arranging 1625, a stamp unit is arranged to be formed is to retract into the fluid chamber through the die opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber into the channel when the fluid in the fluid chamber
Fluidkammer aufgenommen ist. Fluid chamber is received.
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1700 zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der anhand von Fig. 1 bis 5 beschriebenen Vorrichtungen handeln. 17 shows a flowchart of a method 1700 for operating a microfluidic device according to one exemplary embodiment. This may be one of the devices described with reference to FIGS. 1 to 5.
In einem Schritt des Einfahrens 1705 wird eine Stempeleinheit durch die Stempelöffnung in die Fluidkammer eingefahren, um die Membran in die Fluidkammer auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids aus der Fluidkammer in den Kanal zu ermöglichen, wenn das Fluid in der Fluidkammer aufgenommen ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Kraft durch eine Stempeleinheit ausgeübt, die in einem optionalen Schritt 1710 betätigt wird. Die Betätigung kann beispielsweise unter Verwendung einer mechanischen oder In a step of retraction 1705, a stamper unit is retracted into the fluid chamber through the stamper opening to deflect the membrane into the fluid chamber to allow the fluid to flow out of the fluid chamber into the channel when the fluid is received in the fluid chamber. According to one embodiment, the force is exerted by a stamp unit which is actuated in an optional step 1710. The actuation can be done, for example, using a mechanical or
elektromechanischen Betätigungseinrichtung ausgeführt werden. electromechanical actuator are executed.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1. Mikrofluidische Vorrichtung (100) mit folgenden Merkmalen: einem Kammersubstrat (105) mit einer Fluidkammer (110) zum A microfluidic device (100) comprising: a chamber substrate (105) having a fluid chamber (110) for
Aufnehmen eines Fluids (205); einem Deckelsubstrat (115) mit einer Stempelöffnung (125), wobei die Stempelöffnung (125) gegenüberliegend zu einer Fluidkammeröffnung (130) der Fluidkammer (110) angeordnet ist; einer flexiblen Membran (135), die zwischen dem Kammersubstrat (105) und dem Deckelsubstrat (115) angeordnet ist und die Stempelöffnung (125) und die Fluidkammer (110) überspannt; und einer Stempeleinheit (120), die dazu ausgebildet ist, um durch die Stempelöffnung (125) in die Fluidkammer (110) einzufahren, um die Membran (135) in die Fluidkammer (110) auszulenken, um ein  Receiving a fluid (205); a lid substrate (115) having a punch opening (125), the punch opening (125) being disposed opposite a fluid chamber opening (130) of the fluid chamber (110); a flexible membrane (135) disposed between the chamber substrate (105) and the lid substrate (115) and straddling the die opening (125) and the fluid chamber (110); and a punch unit (120) adapted to retract into the fluid chamber (110) through the punch opening (125) to deflect the membrane (135) into the fluid chamber (110)
Ausströmen des Fluids (205) aus der Fluidkammer (110) zu  Outflow of the fluid (205) from the fluid chamber (110)
ermöglichen, wenn das Fluid (205) in der Fluidkammer (110) aufgenommen ist.  permit, when the fluid (205) is received in the fluid chamber (110).
2. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (205) in der Fluidkammer (110) aufgenommen ist und durch eine die Fluidkammer (110) verschließende Barrierefolie (200) in der Fluidkammer (110) gehalten wird, wobei die Barrierefolie (200) dazu ausgeformt ist, um durch die Stempeleinheit (120) geöffnet zu werden. 2. Device (100) according to claim 1, characterized in that the fluid (205) is received in the fluid chamber (110) and is held by a fluid chamber (110) closing barrier film (200) in the fluid chamber (110) the barrier film (200) is shaped to be opened by the stamp unit (120).
3. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (205) in einem Einlegebehälter (500) angeordnet ist, der von der Fluidkammer (110) aufgenommen ist, wobei die Barrierefolie (200) den Einlegebehälter (500) verschließt. Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (205) in einem Blister angeordnet ist, der von der Fluidkammer (110) aufgenommen ist, wobei der Blister ein Volumen der Fluidkammer (110) im Wesentlichen ausfüllt, wobei der Blister dazu ausgeformt ist, um durch die Stempeleinheit (120) geöffnet zu werden. A device (100) according to claim 2, characterized in that the fluid (205) is disposed in a loading container (500) received by the fluid chamber (110), the barrier film (200) closing the loading container (500) , Apparatus (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid (205) is disposed in a blister received from the fluid chamber (110), the blister substantially filling a volume of the fluid chamber (110) the blister is formed to be opened by the stamp unit (120).
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Stempelöffnung (125) größer ist, als die Hälfte des Durchmessers der Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that a diameter of the punch opening (125) is greater than half the diameter of the
Fluidkammeröffnung (130). Fluid chamber opening (130).
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kanal (140), der auf einer dem Device (100) according to one of the preceding claims, characterized by a channel (140) arranged on a
Kammersubstrat (105) zugewandten Seite der Membran (135) verläuft und fluidisch mit der Fluidkammer (110) verbunden ist Chamber substrate (105) facing side of the membrane (135) and is fluidly connected to the fluid chamber (110)
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stempelöffnung (125) kleiner ist, als die Hälfte des Durchmessers der Fluidkammeröffnung (130), wobei die Stempelöffnung (125) benachbart zu dem Kanal (140) angeordnet ist. Device (100) according to claim 6, characterized in that the diameter of the punch opening (125) is smaller than half the diameter of the fluid chamber opening (130), wherein the punch opening (125) is arranged adjacent to the channel (140).
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (140) einen Kanalfortsatz (705) aufweist und das Device (100) according to claim 7, characterized in that the channel (140) has a channel extension (705) and the
Deckelsubstrat (115) eine Entlüftungsöffnung (700) aufweist, die in den Kanalfortsatz (705) mündet, wobei die Stempelöffnung (125) zwischen der Entlüftungsöffnung (700) und dem Kanal (140) angeordnet ist, und wobei die Membran (135) die Entlüftungsöffnung (700) nicht überspannt. Lid substrate (115) having a vent opening (700) opening into the channel extension (705), the punch opening (125) being disposed between the vent opening (700) and the channel (140), and wherein the membrane (135) is the vent opening (700) not overstretched.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelsubstrat (115) eine Entlüftungsöffnung (700) aufweist, die in die Fluidkammer (110) mündet, wobei die Stempelöffnung (125) zwischen der Entlüftungsöffnung (700) und dem Kanal (140) angeordnet ist, wobei die Membran (135) die Entlüftungsöffnung (700) überspannt, und, dass die Vorrichtung (100) eine weitere Stempeleinheit (905) aufweist, die dazu ausgebildet ist, um durch die Entlüftungsöffnung (700) in die Fluidkammer (110) einzufahren, um die Membran (135) in die Fluidkammer (110) auszulenken, um ein Einströmen eines weiteren Fluids in die Fluidkammer (110) zu ermöglichen. Device (100) according to claim 7, characterized in that the cover substrate (115) has a vent opening (700) which opens into the fluid chamber (110), the punch opening (125) between the vent opening (700) and the channel (140 ), wherein the membrane (135) spans the vent opening (700), and in that the apparatus (100) comprises a further stamp unit (905) adapted to pass through the vent opening (700) into the fluid chamber (110) to deflect the membrane (135) in the fluid chamber (110) to allow an inflow of another fluid into the fluid chamber (110).
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kammersubstrat (105) und der Membran (135) ein Zwischensubstrat (900) angeordnet ist, das eine die Stempelöffnung (125) fortsetzende weitere Stempelöffnung (915) und eine die Device (100) according to claim 9, characterized in that between the chamber substrate (105) and the membrane (135) an intermediate substrate (900) is arranged, which further a punch opening (125) continuing punch opening (915) and a
Entlüftungsöffnung (700) fortsetzende weitere Entlüftungsöffnung (910) aufweist und dazu ausgeformt ist, um einen quer zur Entlüftungsöffnung (700) verlaufenden und in die weitere Entlüftungsöffnung (910) mündenden Luftkanal (920) zu erzeugen. Vent further (700) has further vent opening (910) and is formed to a transversely to the vent opening (700) extending and in the further vent opening (910) opening into the air duct (920).
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (140) zwischen der Membran (135) und dem Device (100) according to claim 10, characterized in that the channel (140) between the membrane (135) and the
Zwischensubstrat (900) verläuft und in die Stempelöffnung (125) mündet. Intermediate substrate (900) extends and opens into the punch opening (125).
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Fluidkammeröffnung (130) der Stempelöffnung (125) entspricht, wobei die Fluidkammer (110) eine zweite Fluidkammeröffnung (1105) aufweist, die einem Durchmesser der weiteren Entlüftungsöffnung (910) entspricht. Device (100) according to one of claims 10 to 11, characterized in that a diameter of the fluid chamber opening (130) of the punch opening (125) corresponds, wherein the fluid chamber (110) has a second fluid chamber opening (1105), the diameter of the further vent opening (910).
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Fluidkammeröffnung (130) Device (100) according to one of claims 10 to 12, characterized in that one of the fluid chamber opening (130)
gegenüberliegender Fluidkammerboden durch eine weitere Barrierefolie (1100) ausgeformt ist. opposing fluid chamber bottom is formed by a further barrier film (1100).
Verfahren (1600) zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: A method (1600) of making a microfluidic device (100), the method comprising the steps of:
Bereitstellen (1605) eines Kammersubstrats (105) mit einer Fluidkammer (110) zum Aufnehmen eines Fluids (205), Bereitstellen (1610) eines Deckelsubstrats (115) mit einer Providing (1605) a chamber substrate (105) having a fluid chamber (110) for receiving a fluid (205), Providing (1610) a lid substrate (115) having a
gegenüberliegend zu einer Fluidkammeröffnung (130) der Fluidkammer (110) angeordneten Stempelöffnung (125); opposite to a fluid chamber opening (130) of the fluid chamber (110) arranged punch opening (125);
Anordnen (1615) einer flexiblen Membran (135) zwischen dem Placing (1615) a flexible membrane (135) between the
Kammersubstrat (105) und dem Deckelsubstrat (115), wobei die Chamber substrate (105) and the lid substrate (115), wherein the
Membran (135) die Stempelöffnung (125) und die Fluidkammeröffnung (130) überspannt; und Diaphragm (135) straddling the die opening (125) and the fluid chamber opening (130); and
Bereitstellen (1625) einer Stempeleinheit (120), die dazu ausgebildet ist, um durch die Stempelöffnung (125) in die Fluidkammer (110) einzufahren, um die Membran (135) in die Fluidkammer (110) auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids (205) aus der Fluidkammer (110) zu ermöglichen, wenn das Fluid (205) in der Fluidkammer (110) aufgenommen ist. Providing (1625) a stamp unit (120) adapted to retract into the fluid chamber (110) through the die opening (125) to deflect the membrane (135) into the fluid chamber (110) to prevent the fluid (11) from escaping. 205) from the fluid chamber (110) when the fluid (205) is received in the fluid chamber (110).
Verfahren (1700) zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Method (1700) for operating a microfluidic device (100) according to one of the preceding claims, the method comprising the following step:
Einfahren (1705) der Stempeleinheit (120) der mikrofluidischen Retraction (1705) of the stamp unit (120) of the microfluidic
Vorrichtung (100) durch die Stempelöffnung (125) in die Fluidkammer (110) der mikrofluidischen Vorrichtung (100), um die Membran (135) in die Fluidkammer (110) auszulenken, um ein Ausströmen des Fluids (205) aus der Fluidkammer (110) zu ermöglichen, wenn das Fluid (205) in der Fluidkammer (110) aufgenommen ist. Apparatus (100) through the die orifice (125) into the fluid chamber (110) of the microfluidic device (100) to deflect the membrane (135) into the fluid chamber (110) to prevent the fluid (205) from leaking out of the fluid chamber (110 ) when the fluid (205) is received in the fluid chamber (110).
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