CN111971125A - 芯片实验室分析装置、用于耦合针对该分析装置的试剂盒的设备和用于耦合该试剂盒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于耦合针对芯片实验室分析装置（100）的试剂盒（110）的设备（105）。试剂盒（110）具有至少一个气动端口（140）和至少一个试剂腔（145）。设备（105）具有容纳区域（130）和夹紧单元（150）。容纳区域（130）成形用于容纳试剂盒（110）。夹紧单元（150）包括用于气动接触气动端口（140）的气动接头（120）和用于引入试剂腔（145）中的冲头（155）。夹紧单元（150）与容纳区域（130）相邻地布置并且构造用于实施朝容纳区域（130）的方向的第一平移运动，以便使气动接头（120）与气动端口（140）接触。此外，夹紧单元（150）构造用于实施接在第一平移运动之后的朝容纳区域（130）的方向的第二平移运动，以便将冲头（155）导入试剂腔（145）中。

Description

芯片实验室分析装置、用于耦合针对该分析装置的试剂盒的 设备和用于耦合该试剂盒的方法

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的类型的设备或方法。

背景技术

体外诊断（IVD）是医疗产品的一个领域，医疗产品从人类试样测量特定的参量、例如分子浓度、特定的DNA序列的存在或血液成分，以便允许做出诊断和治疗决策。这可以在几个实验室步骤的结合中实现，其中可以以一种可无干扰地测量目标参量的方式处理试样。在此，可以利用分别适用于方法的装置来应用不同的实验室方法。在用于患者附近的实验室诊断的分析装置（所谓的床旁检测装置）中，可以在一个装置中反映出这种体外诊断测试，以便减少用户的手动步骤的数量。在此，试样（也被称为Sample）可以输入到一次性试剂盒中，一次性试剂盒可以包含用于生物化学反应的液体和固体试剂。液体试剂在此可以在试剂盒上被安全地封闭，并且稳定地预存。在将试剂盒输入到分析装置中之后，诊断测试可以全自动地处理。为了将包含在试剂盒中的试剂释放到微流体系统（经常被称为Lab-on-Chip）中，可以使用在WO 2017108387中描述的机械冲头，其机械地刺穿密封膜并且释放液体。试剂盒中的液体可以通过阀和腔中的柔性的膜片借助过压和负压的气动致动、针对性地在Lab-on-Chip系统的流体网络中运动。

发明内容

基于该背景，利用自此提出的方案介绍了根据独立权利要求的用于耦合针对芯片实验室分析装置的试剂盒的设备、芯片实验室分析装置和用于耦合针对芯片实验室分析装置的试剂盒的方法。通过在从属权利要求中提出的措施能够实现在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进方案。

利用该方案介绍了一种用于芯片实验室分析装置的设备，利用该设备，试剂盒可以利用微流体系统借助平移运动耦合至气动接头，以便提供气动压力，并且利用该设备，冲头可以通过平移运动导入试剂盒的试剂腔中，以便导致试剂释放。为此，试剂盒可以容纳到设备中并且气动接触。有利地，设备能够实现特别紧凑的结构方式。此外，设备可以通过唯一的用于气动接触并且用于引入冲头的机械致动单元廉价地实现。也有利的是，能够实现在耦合气动接头并且将冲头引入试剂腔中时的时间顺序，以便在释放试剂时防止试剂渗入微流体系统的网络中。

介绍了用于耦合针对芯片实验室分析装置的试剂盒的设备。试剂盒具有至少一个气动端口和至少一个试剂腔。设备具有容纳区域和夹紧单元。容纳区域成形用于容纳试剂盒。夹紧单元包括用于气动接触气动端口的气动接头和用于引入试剂腔中的冲头。夹紧单元与容纳区域相邻地布置并且构造用于实施朝容纳区域的方向的第一平移运动，以便使气动接头与气动端口接触。附加地，夹紧单元构造用于实施接在第一平移运动之后的朝容纳区域的方向的第二平移运动，以便将冲头导入试剂腔中。

试剂盒可以是微流体芯片实验室（Lab-on-Chip）试剂盒。试剂盒可以包括一个或多个试剂腔，其例如可以被填充以液体试剂，并且可以利用密封膜密封。试剂盒可以包括气动和流体通道的网络，通道利用柔性的膜片相互分离。柔性的膜片可以例如响应于气动压力地偏转，并且因此液体在网络中运动。至少一个气动端口可以是在试剂盒中相对于设备或芯片实验室分析装置的接头（以便引导作用到试剂盒上的过压或负压）并且布置在试剂盒的上侧和下侧。

设备例如可以是芯片实验室分析装置的一部分。夹紧单元例如可以布置在容纳区域的下方。夹紧单元可以由金属、例如铝或不锈钢成形，或由一种或多种塑料成形，并且例如借助铣削、压注或3D打印制成。根据实施方式，只有利用第二平移运动才可以开始将冲头导入试剂腔中，从而冲头在第一平移运动期间还没有导入试剂腔中。根据备选的实施方式，冲头已经可以通过第一平移运动部分导入试剂腔中。在该情况下，冲头可以通过第二平移运动进一步导入试剂腔中。通过第一和第二平移运动，一方面可以导致气动接头到气动端口的挤压运动，并且另一方面导致冲头到试剂腔中的导入运动。根据实施方式，挤压运动和导入运动可以在一定程度上重叠。挤压运动最小地继续（完全的力作用），而一个或多个冲头通过导入运动完全移入。当使用弹性构件（密封唇）时，例如可以是这样的情况。夹紧单元的平移、即直线运动可以通过适当的驱动装置、例如通过主轴或步进电机导致。第一和第二平移运动可以沿相同的运动轴线延伸。第二平移运动可以直接在第一平移运动之后，从而可以是连续的总运动。当设备布置在准备好运行的芯片实验室分析装置中时，第一和第二平移运动可以竖直或倾斜地向上实施。备选地，运动也可以竖直或倾斜地向下实施，或根据试剂盒在芯片实验室分析装置中的布置也水平地实施。根据一种实施方式，试剂盒可以例如倾斜30度，从而利用重力，从而平移运动同样可以倾斜地进行。根据一种实施方式，当试剂盒布置在实验室分析装置中时，平移运动可以垂直于试剂盒的主平面地实施。气动接头可以成形为用于气动接触气动端口的接头，以便能够实现将压缩空气从气动接头导入到气动端口。冲头可以成形用于部分或完全渗入试剂腔中，以便导致试剂盒中的试剂释放。为此，冲头可以例如捣碎密封膜，并且附加地或备选地偏转柔性的膜片。

根据一种实施方式，夹紧单元可以具有承载部，在承载部上布置有冲头。附加地，夹紧单元可以具有相对于承载部可运动的活塞，在活塞上布置有气动接头。活塞可以相对于承载部可运动地支承。此外，夹紧单元可以具有带有至少一个弹簧的弹簧装置。弹簧可以与承载部和活塞耦合，以便响应于第一平移运动地变形。承载部例如可以成形为板。冲头可以安置在承载部上，或部分导入承载部中。备选地，冲头可以是另外的夹紧单元的一部分，并且因此布置在相应的配对承载部或相应的配对板上。活塞也可以被称为歧管（Manifold）。活塞例如可以借助两个适配螺钉可运动支承地安装在承载部上。因此，活塞可以理解为可运动的部件。活塞可以实施相对于承载部的运动。在活塞与承载部之间的相对运动的方向在此可以相应于第一和第二平移运动的方向。弹簧装置例如可以与适配螺钉耦合。弹簧可以响应于第二平移运动地进一步变形。根据实施方式，弹簧可以在第一平移运动和第二平移运动中压缩或伸展。通过弹簧的变形，弹簧可以提供弹簧力，通过弹簧力朝试剂盒的方向挤压活塞。弹簧例如可以是压缩弹簧。活塞例如可以成形为，使得气动接头在夹紧单元的第一平移运动之前具有相对于承载部的凸出部，这在气动接触方面是有利的。该实施方式能够实现气动接头与气动端口的特别精确的接触。此外，可以通过弹簧装置的弹簧力实现活塞和进而气动接头作用到试剂盒上的均匀的挤压力，这有利地减小调节公差。

当夹紧单元包括活塞时，活塞可以根据实施方式具有至少一个与气动接头流体耦合的气动切换阀。切换阀可以成形用于在过压和负压之间切换。切换阀可以成形用于例如以空气或气体的形式传导所提供的气动压力。此外，切换阀可以构造用于，在气动接头与气动端口接触时释放作用到气动端口和进而试剂盒上的气动压力。气动接头或气动端口此外可以具有弹性的密封件，以便能够实现气动密封的连接。

此外，夹紧单元可以根据实施方式具有至少一个定位销，定位销成形用于定位试剂盒。定位销例如可以成形用于至少部分嵌入试剂盒中，以便定位试剂盒。为此，试剂盒例如可以包括引导框架，引导框架具有相应成形的用于嵌入定位销的孔。夹紧单元也可以具有多个定位销。有利地，试剂盒可以例如借助第一平移运动通过定位销精确定位，这例如在气动接头与气动端口的接触方面是有利的，并且可以有助于减小调节公差。在试剂盒平面中的定位例如可以在亚毫米范围内，例如0.3毫米的范围内。

此外，夹紧单元可以根据实施方式具有用于热接触试剂盒的另外的接头。附加地或备选地，夹紧单元可以具有用于光学接触试剂盒的接头。试剂盒与另外的接头的接触可以借助第一平移运动进行。此外，夹紧单元可以具有用于机械接触试剂盒的接头。当夹紧单元包括活塞时，另外的接头也可以布置在活塞上。在该情况下，另外的接头此外可以在夹紧单元的第一平移运动之前具有相对于承载部的凸出部，并且通过弹簧装置的弹簧弹性地与试剂盒接触。为了热接触，夹紧单元和/或另外的夹紧单元可以例如具有一个或多个加热区。附加地或备选地，夹紧单元和/或另外的夹紧单元可以具有一个或多个冷却区。因此，适用于调温的区可以布置在夹紧单元的承载部上，并且附加地或备选地布置在另外的夹紧单元的配对承载部或配对板上。为了光学接触，夹紧单元例如可以具有光学单元。光学单元例如可以包括具有光学过滤元件的照相机芯片或光探测器或一个或多个物镜或具有用于荧光激励和光学探测的光学滤色镜的LED，或所提到的元件的组合。根据实施方式，光学单元包括空心导光柱体或空心导光锥体，其为了屏蔽环境光挤压到试剂盒上。夹紧单元可以为了机械接触例如具有超声波运行的振荡单元（Sonotrode），以便借助试剂盒的膜片的运动在试剂体积中引起空穴，用于细胞分解（也被称为细胞溶解）。根据该实施方式，设备可以有利地用于使试剂盒与另外的接头接触，这有利地能够实现紧凑的结构方式。

根据实施方式，设备此外可以包括驱动装置，驱动装置构造用于导致夹紧单元的第一和第二平移运动。驱动装置例如可以构造用于，借助第二平移运动导致用于释放试剂的挤压力，其针对每个试剂腔处在直至150牛顿的范围内。驱动装置可选地可以构造用于，附加地导致另外的平移运动。驱动装置例如可以包括主轴电机或步进电机。因此有利地，可以借助机械致动单元导致不同的机械过程、如气动接头的对接和冲头的引入，这能够实现紧凑的结构方式和廉价的实施方案。

设备也可以根据实施方式具有另外的夹紧单元，另外的夹紧单元与容纳区域相邻地布置。附加地，另外的夹紧单元可以与夹紧单元对置地布置。夹紧单元和另外的夹紧单元可以在该情况下成形用于，将布置在容纳区域中的试剂盒夹入在夹紧单元与另外的夹紧单元之间，用于接触气动端口并且用于引入冲头。另外的夹紧单元可以根据夹紧单元的之前提到的实施方式实施。备选地，夹紧单元也可以固定安装，例如安装在芯片实验室分析装置的壳体上。在该情况下，夹紧单元可以借助第一和第二平移运动朝另外的夹紧单元运动。有利地，该实施方式促进准确的定位并且因此促进作用到试剂盒上的均匀的挤压力，这特别是在调节公差方面能够实现紧凑的结构方式。附加地或备选地，另外的夹紧单元可以具有另外的接头、例如用于光学接触试剂盒的另外的接头。这是有利的，以便针对另外的接头可以实现微米范围内的定位精度。

当设备包括另外的夹紧单元时，另外的夹紧单元可以根据实施例具有另外的气动接头，用于气动接触试剂盒的另外的气动端口。另外的夹紧单元例如可以固定安装。另外的气动端口此外可以具有切换阀，如其之前描述的那样。当试剂盒例如具有两个或更多个布置在试剂盒的不同的侧面上的气动端口时，该实施方式是有利的。在该情况下，可以有利地以均匀的挤压力接触气动端口、另外的气动端口和多个气动端口。

附加地或备选地，另外的夹紧单元可以根据实施方式构造用于，实施朝容纳区域的方向的另外的平移运动。根据该实施方式，夹紧单元可以构造用于借助平移运动减小它们之间的距离，夹紧单元可以通过机械致动相向运动。在该情况下，驱动装置可以成形用于导致另外的平移运动。夹紧单元和另外的夹紧单元可以成形用于，将试剂盒夹入夹紧单元和另外的夹紧单元之间，用以接触气动接头并且用以引入冲头。当试剂盒例如具有柔性的膜片和多个填充以液体、如液体试剂的试剂腔时，柔性的膜片借助气动致动的偏转和进而液体借助气动接头与气动端口、另外的气动接头与另外的气动端口的接触导致的运动可以按顺序进行，这有利地能够实现设备在液体处理时的另外的使用可能性。为此，另外的夹紧单元的另外的平移运动可以与夹紧单元的平移运动相反地实施。

如已经实施的那样，夹紧单元可以构造用于实施第一平移运动，以便将冲头部分导入试剂腔中，并且构造用于实施第二平移运动，以便将冲头更深地导入试剂腔中。因此，总平移运动可以缩短，因为在气动接头到气动端口的挤压过程期间已经开始将冲头导入试剂腔中。

此外介绍了一种芯片实验室分析装置。芯片实验室分析装置包括之前到的设备的实施方式、用于提供用于气动接头的气动压力的挤压装置和具有通入容纳区域中的用于引入试剂盒的试剂盒开口的壳体。

此外介绍了一种用于在使用前述设备的实施方式的情况下耦合针对芯片实验室分析装置的试剂盒的方法。试剂盒具有至少一个气动端口和至少一个试剂腔。该方法包括第一平移运动步骤和第二平移运动步骤。在第一平移运动步骤中，夹紧单元朝容纳区域的方向运动，以便使气动接头与气动端口接触。在第二平移运动步骤中，夹紧单元朝容纳区域的方向运动，以便将冲头导入到试剂腔中，其中第二平移运动接在第一平移运动之后。利用第一平移运动步骤能够实现将压缩空气从气动接头导入至气动端口。当试剂盒包括具有多个试剂腔和柔性的膜片的微流体系统时，可以通过导入压缩空气来偏转柔性的膜片，以便使包含在试剂腔中的液体运动。利用第二平移运动步骤，冲头可以部分或完全导入试剂腔中，以便释放试剂。

附图说明

在此提出的方案的实施例在附图中示出，并且在随后的描述中详细阐述。其中：

图1示出了根据实施例的芯片实验室分析装置的示意图，其具有用于耦合试剂盒的设备；

图2至5分别示出了用于根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的示意图；

图6至7分别示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的示意图；

图8示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的另外的夹紧单元的示意图；

图9示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的夹紧单元的示意图；

图10示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的夹紧单元的一部分的示意图；并且

图11示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的方法的流程图。

具体实施方式

在随后对本发明的有利的实施例的描述中，针对在不同的附图中示出的并且类似作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中放弃重复描述这些元件。

图1示出了根据实施例的芯片实验室分析装置100的示意图，其具有用于耦合试剂盒110的设备105。还示出了容纳在设备105中的试剂盒110。芯片实验室分析装置100除了设备105以外还包括挤压装置115，用于提供用于设备105的气动接头120的气动压力。此外，芯片实验室分析装置100具有壳体125，其具有通入容纳区域130中的用于将试剂盒110引入芯片实验室分析装置100中的试剂盒开口135。试剂盒110具有气动端口140和至少一个试剂腔145。

设备105包括夹紧单元150，其与容纳区域130相邻地布置。容纳区域130成形用于容纳试剂盒110。夹紧单元150包括用于气动接触气动端口140的气动接头120和用于引入试剂腔145中的冲头155。气动接头120和冲头155布置在夹紧单元150的面对容纳区域130的侧面上。夹紧单元150构造用于实施朝容纳区域130的方向的第一平移运动152。通过第一平移运动152，气动接头120与气动端口140接触。根据实施例，冲头155通过第一平移运动152已经部分导入试剂腔145中。根据备选的实施例，冲头155通过第一平移运动152还没有导入试剂腔145中。此外，夹紧单元150构造用于，朝容纳区域130的方向实施接在第一平移运动152之后的第二平移运动154，以便将冲头155导入试剂腔145中，即开始将冲头155导入试剂腔145中，或继续冲头155的导入。第一和第二平移运动152、154可以理解为连续的运动的分量。连续的运动可以以恒定的或可变的速度实施。根据实施例，冲头155成形用于可以精确匹配地导入试剂腔145中。

此外，根据在此示出的实施例，设备105具有驱动装置160。驱动装置160构造用于导致夹紧单元150的第一和第二平移运动152、154。备选地，驱动装置160可以是芯片实验室分析装置100的一部分。

用于芯片实验室分析装置100（随后也被称为Lab-on-Chip分析装置100）的设备105成形用于将气动压力、尤其过压引导至试剂盒110（随后也被称为Lab-on-Chip试剂盒110），并且在时间上接着将冲头155移入或进一步移入试剂盒110中。设备105的结构方式在此是紧凑的。根据在此示出的实施例，借助设备105实施通过驱动装置160导致的第一平移运动152，以便将夹紧单元150的气动接头120对接至Lab-on-Chip试剂盒110。在进行气动接触之后，实施第二平移运动154，以便将冲头155引入或进一步引入试剂盒110中，以便通过机械运动捣碎密封膜（其密封试剂腔145），并且因此将试剂释放到试剂盒110的流体网络中。在此，没有被破坏的弹性阻挡膜再次分离冲头155和密封膜。备选地，仅通过偏转阻挡膜导致挤压被包含在试剂腔145中的液体的体积，这导致在试剂盒110的流体网络中的运动。试剂盒110为此在两个平面之间，并且在包含在夹紧单元150中的气动接头120与冲头155之间夹紧。

图2示出了用于根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的示意图。试剂盒110具有基底作为承载结构205。示出了试剂盒110的侧视图的横截面，该试剂盒相应于或类似于之前描述的图1的试剂盒。试剂盒110具有基底作为承载结构205。在承载结构205的侧面上布置有至少一个试剂腔145和至少一个气动端口140。根据该实施例，承载结构205包括至少一个另外的气动端口240，其布置在承载结构205的与至少一个气动端口140对置的侧面上。示例性地，试剂盒110在此具有多个气动端口140、240，在所示的截面图中，示出了在试剂盒110的下侧的其中两个气动端口140，并且示出了在试剂盒110的上侧的两个另外的气动端口240。试剂腔145可选地包括分离的试剂区段210，从而两个不同的试剂可以容纳在试剂腔145中，试剂例如可以通过膜片相互分离。根据一种实施例，试剂盒110具有多个相应成形的试剂腔145，如在图4中示出的那样。在在此示出的实施例中，试剂腔145示例性地被填充以一个或多个液体、如缓冲剂，并且利用密封膜、例如铝复合膜来密封。试剂腔145可以实现为试剂盒110中的单独的置入件，并且夹紧或此外固定在试剂盒110的承载结构205中。密封膜在此可以大约布置在承载结构205的与试剂腔145相邻的表面的高度上。

此外，根据在此示出的实施例，试剂盒包括在气动和流体通道上的网络215，其随后也被称为流体网络215。气动和流体通道利用柔性的膜片彼此分离。借助过压和负压、通过气动通道引导地，柔性的膜片在腔和阀的位置上在流体网络215中偏转，以便使液体在流体网络215中运动。阀能够以相同的方式实现切断流体通道，并且因此禁止液体的传输。尤其地，这种阀直接定位在试剂腔145的出口上，以便禁止液体从试剂腔145渗入流体网络中。此外可选地，在试剂腔145与相应的阀之间相应布置有流体转移腔，液体可以临时存储在流体转移腔中。气动端口140、240形成在试剂盒110中通向芯片实验室分析装置的接头，以便将过压或负压以空气或其他的气体的形式引导至试剂盒110。示例性地，试剂盒110在此具有在试剂盒110的下侧的两个气动端口140，和在试剂盒110的上侧的两个另外的气动端口140。试剂盒110备选地仅具有定位在一侧的气动端口140、240。根据该实施例，每个气动端口140、240通向至少一个流体阀或试剂盒110上的流体腔。

图3示出了用于根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的示意图。试剂盒110相应于或类似于图1的试剂盒，具有相应成形的试剂腔145和示例性的四个气动端口140、240。附加地，试剂盒110在此包括引导框架305。引导框架成形用于将试剂盒110导入芯片实验室分析装置中。引导框架305由金属、例如铝或不锈钢成形，或由塑料成形。如果试剂盒110由用户输入芯片实验室分析装置中，那么试剂盒110可选地具有在此示出的引导框架305。具有引导框架的试剂盒110被拉入和定位到芯片实验室分析装置中，或手动定位在芯片实验室分析装置中。在具有引导框架305的试剂盒110在芯片实验室分析装置中运动之前，可选地借助传感器探测引导框架305与试剂盒110的其他的元件的正确的连接。

图4示出了用于根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的示意图。从下方示出了试剂盒110的俯视图。在此示出的试剂盒110相应于或类似于图1的试剂盒。示例性地，试剂盒110在此包括三个并排放置的试剂腔145的一个单元，试剂腔如在此示出的那样可选地具有不同的尺寸。试剂盒可选地具有试剂腔145的多个单元、例如三个试剂腔145的两个或三个单元。每个试剂腔145可选地具有至少一个分离的试剂区段210，从而根据实施方案，在每个试剂腔145中可以预存一个、两个、或者（在每个试剂腔145的多个试剂区段210的情况下）也可以预存三个或更多个不同的试剂。此外，试剂盒110示例性地具有10个气动端口140，其均匀间隔开地布置。在此，气动端口140示例性地以两列布置。流体网络215与试剂腔145流体连接。

图5示出了用于根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的示意图。该试剂盒相应于或类似于图4的试剂盒，该试剂盒在在此示出的实施例中附加地包括引导框架305。如在图4中那样示出了试剂盒110的俯视图。

图6示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的设备105的示意图。示出了设备105的侧视图的横截面，在设备中布置有试剂盒110。该试剂盒110相应于或类似于图3的试剂盒，具有相应成形的试剂腔145和示例性地可在截面图中识别的两个气动端口140和另外的气动端口240以及引导框架305。设备105具有容纳区域130和夹紧单元150以及驱动装置160。

根据在此示出的实施例，夹紧单元150具有承载部605，在承载部上布置有冲头155。附加地，夹紧单元150具有相对于承载部605可运动的活塞610，在活塞上布置有气动接头120。夹紧单元150附加地具有带有至少一个弹簧618的弹簧装置615，其中弹簧618与承载部605和活塞610耦合，以便响应于第一平移运动152地变形。在此示例性地，在活塞上布置有两个气动接头120，用于气动接触两个气动端口140。

此外可选地，设备105具有另外的夹紧单元650。根据在此示出的实施例，另外的夹紧单元650与容纳区域130相邻地布置。附加地，另外的夹紧单元650与夹紧单元150对置地布置。夹紧单元150在此示出为下方的夹紧单元150，并且另外的夹紧单元650示出为上方的夹紧单元650。备选地，夹紧单元150也可以布置在上方，并且另外的夹紧单元650布置在下方，或夹紧单元150和另外的夹紧单元650根据容纳区域130的成形定位在对置的侧面上。

可选地，另外的夹紧单元650如在此示出的那样具有另外的气动接头620，用于气动接触试剂盒110的另外的气动端口240。在此示例性地示出了两个另外的气动接头620，用于接触两个另外的气动端口240。在在此示出的实施例中，另外的夹紧单元650此外具有另外的承载部655、另外的活塞660、另外的弹簧装置665和另外的弹簧668，其相应于夹紧单元的承载部605、活塞610、弹簧装置615和弹簧618地成形。相应地，另外的气动接头620布置在另外的活塞660上。

根据在此示出的实施例，试剂盒110为了接触气动端口140和另外的气动端口240并且为了将冲头155引入试剂腔145中用以借助冲头155释放位于试剂腔145中的试剂，夹入在夹紧单元150（随后也被称为下方的夹紧单元150）与另外的夹紧单元650（随后也被称为上方的夹紧单元650）之间。在下方的夹紧单元150上，冲头155与试剂腔145相对应地安装在夹紧单元150的承载部605上。

根据实施例，上方的夹紧单元650固定安装在分析装置中，并且形成所谓的零平面，其也被称为零板。下方的夹紧单元150通过驱动装置160的电机运行，并且与上方的夹紧单元650平面平行地朝上方的夹紧单元650的方向运动，以便实施第一和第二平移运动152、154。在该情况下，上方的夹紧单元650可以与芯片实验室分析装置刚性连接。备选地，上方的单元实施为夹紧单元150，并且下方的单元实施为另外的夹紧单元650，在该情况下，上方的单元可以运动，并且下方的单元可以与芯片实验室分析装置刚性连接。备选地，另外的夹紧单元650构造用于朝容纳区域130的方向实施另外的平移运动652。在该情况下，夹紧单元150和另外的夹紧单元650通过相同的驱动装置160驱动，并且构造用于相向运动，并且驱动装置160构造用于也导致另外的平移运动652。备选地，两个单独的驱动装置160设置用于使两个夹紧单元150、650运动。

随后示例性地描述根据在此示出的实施例的设备150的使用：活塞610、660（随后也被称为歧管610、660）安装在夹紧单元150、650上。活塞610、660借助弹簧装置615、665的压缩弹簧618、668有弹性。气动接头120、620相对于承载部605、655具有凸出部。弹簧装置615、665可选地针对每个活塞具有两个弹簧618、668。活塞610、660例如借助两个适配螺钉安装到承载部605、655上，并且借助整合在螺钉中的压缩弹簧618、688过度弹性地压抵试剂盒110。以该方式，能够实现活塞610、660对试剂盒110的最佳均匀的挤压力，并且补偿活塞610、660相对于试剂盒110的调节公差。歧管610、660成形用于引导作用到试剂盒110的气动端口140、240上的过压或负压。歧管610、660可选地针对每个气动端口140、240包含阀，阀可以在负压和过压之间切换。过压和负压由芯片实验室分析装置的挤压装置的相应一个包含在芯片实验室分析装置中的泵提供。通过驱动装置160的电机驱动地实施第一平移运动152，并且试剂盒110从引导框架305朝上方的夹紧单元650的方向凸出。通向试剂盒110的接头、气动接头120、620和进而歧管610、660以及冲头155接触试剂盒110。一旦歧管610、660对接至试剂盒110，那么可选的传感器、例如光栅或编码器探测力矩，由此，过压被转移至气动端口140、240，气动端口切断试剂腔145与流体系统。可选地，弹性密封件安置在歧管610、660与试剂盒110的气动端口140、240之间，弹性密封件可以安置在歧管610、660上或试剂盒110上，以便将气动接头120、620气动密封地与气动端口140、240连接。为了实现在挤压过程期间将过压快速传导至试剂盒110并且不用等待泵中的压力的增大，芯片实验室分析装置的挤压装置可选地具有压力容器，其借助切换阀释放作用于试剂盒110的过压。活塞610、660可以具有用于各个气动端口140、240的相应成形的切换阀，切换阀也可以在挤压过程之前已经切换到过压路径。借助第二平移运动154，在气动接触之后继续挤压过程。在此，冲头155完全沉入试剂腔145中，如在随后的图7中示出的那样。

因此，根据实施例，在第一平移运动152期间，承载部605和冲头155以及气动接头120一起朝试剂盒110的方向运动。由此，气动接头120挤压气动端口140。基于气动接头120相对于承载部605的可运动的和弹性的支承，气动接头120朝试剂盒110的方向的运动可以减慢，或者当气动接头120压抵气动端口140时静止。承载部605的第一平移运动152还可以继续，以便进一步提高气动接头120朝气动端口140的压力。可选地，冲头155已经在第一平移运动152期间部分导入试剂腔145中。在第二平移运动154期间，承载部605和冲头155一起进一步朝试剂盒110的方向运动，例如直到冲头155达到试剂腔145中的最大的沉入深度。气动接头120在此同样可以必要时缓慢地进一步朝试剂盒110的方向运动，或相对于试剂盒110处于静止中。

图7示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒110的设备105的示意图。示出了根据图6描述的设备105的另外的情况。在此，作为情况示出了第二平移运动154的实施。借助压缩弹簧618、668移出的歧管610、660在此以比冲头155的剩余的移动路径更小的路径被进一步挤压到试剂盒110上。冲头155在此撕开试剂腔145的密封膜，由此，存储在试剂腔145中的液体被排挤，并且流入预存腔中。预存腔通过在时间上之前借助第一平移运动进行的气动致动与其余的流体网络分开，这防止了液体渗入网络中。在冲头155与密封膜之间，在试剂盒110中存在弹性膜片，其没有通过冲头155破坏并且防止了液体渗出到芯片实验室分析装置中。液体因此仅可以到达相应的转移腔。附加地或备选地可能的是，借助冲头155仅断开试剂腔145与目标位置、例如转移腔之间的流体连接。备选地可能的是，通过冲头155仅偏转弹性阻挡膜，并且没有破坏明确的密封膜，并且因此液体在试剂腔145的两个位置与目标位置、例如转移腔之间移动。在实现接触气动端口140、240并且借助冲头155释放试剂之后，开始在试剂盒110上的流体流程，并且试剂在打开转移腔的阀之后传输到试剂盒110上的相应的反应位置处。试剂盒110在处理期间在夹紧单元150与另外的夹紧单元650之间保持夹紧，并且只有在通过芯片实验室分析装置的分析探测结束之后才又被设备105释放。

图8示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的另外的夹紧单元650的示意图。以侧视图从下方的观察方向示出另外的夹紧单元650并且其基本上相应于或类似于根据之前的图6和7描述的另外的夹紧单元。在此示出的另外的夹紧单元650可以作为设备的上方的夹紧单元固定安装在芯片实验室分析装置中，并且以该方式成形固定的参考平面802、所谓的零板。参考平面802在此通过箭头标记。

另外的夹紧单元650根据实施例具有用于热、光学和/或机械接触试剂盒的另外的接头。可选地，另外的夹紧单元650附加地或备选地具有用于热、光学和/或机械接触试剂盒的另外的接头805，如在在此示出的实施例中那样。另外的接头805在此构造用于热接触试剂盒，并且示例性地实施为具有加热元件810的热区。另外的接头805可选地可相对于参考平面802运动，并且为此尤其布置在活塞上，活塞借助压缩弹簧有弹性。相对于参考平面802，具有加热元件的另外的接头805和活塞过度弹性地布置。

图9示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的夹紧单元150的示意图。以侧视图从上方的观察方向示出夹紧单元150并且其基本上相应于或类似于之前提到的附图的夹紧单元。根据在此示出的实施例，夹紧单元具有承载部605，在承载部上布置有冲头155。示例性地，承载部605在此具有九个细长的冲头155，其均匀间隔开地布置。此外，夹紧单元150具有相对于承载部605可运动的活塞610连同气动接头120。活塞610借助压缩弹簧618有弹性。根据在此示出的实施例，活塞610此外具有与气动接头120耦合的气动切换阀905。在此示例性地示出了两个切换阀903。

根据在此示出的实施例，夹紧单元150具有用于热、光学和/或机械接触试剂盒的另外的接头905。示例性地，夹紧单元150在此包括五个另外的接头905，其中两个为了热接触分别包括加热元件810。附加地或备选地，另外的接头905为了成形一个或多个冷却区而包括至少一个冷却元件，为了机械接触试剂盒，另外的接头905可选地包括超声波运行的振荡单元，以便借助试剂盒的膜片的运动在试剂体积中导致空穴，用于细胞分解（也被称为细胞溶解）。为了光学接触，夹紧单元150具有光学单元作为另外的接头，其中光学单元尤其具有其中一个随后的光学元件：具有光学过滤元件的照相机芯片、光探测器、物镜或具有用于荧光激励和光学探测的光学滤色镜的LED。另外的接头可选地借助第一平移运动对接至试剂盒。另外的接头可选地布置在活塞610上并且构造用于过度弹性地对接至试剂盒。可选地，另外的接头905的所提到的实施方式附加地或备选地成形在另外的夹紧单元上。尤其地，当另外的夹紧单元根据实施例固定安装，以便能够实现微米范围内的位置精度时，另外的接头905为了光学接触成形在另外的夹紧单元上。

根据在此示出的实施例，夹紧单元150此外具有至少一个定位销910。定位销910为此成形用于定位试剂盒。夹紧单元150在此示例性地具有两个布置在承载部605上的定位销910。定位销910可选地为此成形用于嵌入试剂盒的引导框架中或试剂盒的其他的元件中，以便定位并且附加地稳定试剂盒。借助夹紧单元150的第一平移运动实现试剂盒借助至少一个定位销910的定位。

随后示例性地描述夹紧单元150的在此示出的实施方式的使用：在将试剂盒从引导框架抬起时，两个定位销910（也被称为引导销）在第一平移运动期间移入试剂盒的两个引导孔中，以便因此侧向定位试剂盒。借助第一平移运动，因此也能够实现在+/-0.3毫米以下的范围内的侧向精确定位。在该情况下，试剂盒具有圆孔和相隔尽可能远的长孔。在夹紧单元150上的定位销910的直径和圆孔或长孔的尺寸确定试剂盒在该平面中的调节公差。借助第一平移运动，具有加热区或冷却区、光学单元的另外的接头905也对接至试剂盒，光学单元包括照相机芯片、照相机物镜、荧光激励LED和用于细胞溶解的振荡单元。试剂盒的侧向定位可以通过移入作为调节引脚的定位销910同样通过相同的平移运动来支持。

图10示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的设备的夹紧单元150的一部分的示意图。该夹紧单元150相应于或类似于之前提到的附图的夹紧单元。作为夹紧单元150的一部分，以侧视图示出了具有压缩弹簧618和两个切换阀903的活塞610的一个区段。活塞610可选地借助两个压缩弹簧618、如在此示出的弹簧受支承，以便使气动接头弹性地耦合至试剂盒。

图11示出了用于耦合针对根据实施例的芯片实验室分析装置的试剂盒的方法1100的流程图。方法1100在使用设备的实施方式的情况下实施，如同借助之前的附图那样描述该设备。试剂盒具有至少一个气动端口和至少一个试剂腔。该方法1100具有第一平移运动的至少一个步骤1101和第二平移运动的步骤1103。在步骤1101中，实施夹紧单元朝容纳区域的方向的第一平移运动，以便使气动接头与气动端口接触，并且可选地将冲头已经部分导入试剂腔中。在步骤1103中，实施夹紧单元朝容纳区域的方向的第二平移运动，以便将冲头一次或进一步导入试剂腔中，其中第二平移运动接在第一平移运动之后。在步骤1101中可选地，借助第一平移运动，另外的接头与试剂盒接触。附加地或备选地，试剂盒可选地借助至少一个定位销定位。步骤1103实施用于借助导入冲头释放包含在试剂腔中的试剂。

如果一种实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，那么这理解为，实施例根据一种实施方式既具有第一特征又具有第二特征，并且根据另外的实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。

Claims (12)

1.用于耦合针对芯片实验室分析装置（100）的试剂盒（110）的设备（105），其中所述试剂盒（110）具有至少一个气动端口（140）和至少一个试剂腔（145），并且其中所述设备（105）具有如下特征：

容纳区域（130），其成形用于容纳所述试剂盒（110）；

夹紧单元（150），具有用于气动接触所述气动端口（140）的气动接头（120）和用于引入试剂腔（145）中的冲头（155），其中所述夹紧单元（150）与所述容纳区域（130）相邻地布置，并且其中所述夹紧单元（150）构造用于实施朝容纳区域（130）的方向的第一平移运动（152），以便使所述气动接头（120）与所述气动端口（140）接触，并且其中所述夹紧单元（150）构造用于实施接在第一平移运动（152）之后的朝容纳区域（130）的方向的第二平移运动（154），以便将所述冲头（155）导入试剂腔（145）中。

2.根据权利要求1所述的设备（105），其中，所述夹紧单元（150）具有承载部（605），在承载部上布置有冲头（155），并且其中所述夹紧单元（150）具有相对于承载部（605）能运动的活塞（610），在所述活塞上布置所述气动接头（120），并且其中所述夹紧单元（150）具有带有至少一个弹簧（618）的弹簧装置（615），其中所述弹簧（618）与所述承载部（605）和所述活塞（610）耦合，以便响应于第一平移运动（152）地变形。

3.根据权利要求2所述的设备（105），其中，所述活塞（610）具有至少一个与所述气动接头（210）流体耦合的气动切换阀（903）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备（105），其中，所述夹紧单元（150）具有至少一个定位销（910），其成形用于定位所述试剂盒（110）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备（105），其中，所述夹紧单元（150）具有另外的接头（805；905），用于热、光学和/或机械接触所述试剂盒（110）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备（105），具有驱动装置（160），所述驱动装置构造用于导致夹紧单元（150）的第一和第二平移运动（152、154）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备（105），其具有另外的夹紧单元（150），所述另外的夹紧单元与夹紧单元（150）的容纳区域（130）相邻地对置地布置。

8.根据权利要求7所述的设备（105），其中，所述另外的夹紧单元（150）具有另外的气动接头（620），用于气动接触所述试剂盒（110）的另外的气动端口（240）。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的设备（105），其中所述另外的夹紧单元（650）构造用于实施朝容纳区域（130）的方向的另外的平移运动（652）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备（105），其中所述夹紧单元（150）构造用于实施第一平移运动（152），以便将冲头（155）部分导入试剂腔（145）中，并且其中所述夹紧单元（150）构造用于实施第二平移运动（154），以便将冲头（155）更深地导入试剂腔（145）中。

11.芯片实验室分析装置（100），具有：根据权利要求1至10中任一项所述的设备（105）；和挤压装置（115），用于提供针对气动接头（120）的气动压力；和壳体（125），具有通入容纳区域（130）中的用于引入试剂盒（110）的试剂盒开口（135）。

12.在使用根据权利要求1至10中任一项所述的设备（105）的情况下用于耦合针对芯片实验室分析装置（100）的试剂盒（110）的方法（1100），其中所述试剂盒（110）具有至少一个气动端口（140）和至少一个试剂腔（145），其中所述方法（1100）具有至少如下步骤：

所述夹紧单元（150）朝容纳区域（130）的方向的第一平移运动（1101），以便使气动接头（120）与气动端口（140）接触；

所述夹紧单元（150）朝容纳区域（130）的方向的第二平移运动（1103），以便将冲头（155）导入到试剂腔（145）中，其中第二平移运动（1103）接在第一平移运动（1101）之后。

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