DE102004028624B4

DE102004028624B4 - Mikroverbinder für mehrlumige Schläuche

Info

Publication number: DE102004028624B4
Application number: DE200410028624
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Becker
Original assignee: MICROFLUIDIC CHIPSHOP GmbH
Current assignee: MICROFLUIDIC CHIPSHOP GmbH
Priority date: 2004-06-12
Filing date: 2004-06-12
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2024-06-13
Also published as: DE102004028624A1

Abstract

Vorrichtung zum Anschließen multilumiger Schläuche in Form eines Arrays zapfenförmiger Verbindungen (2), angeordnet in der Form der Lumina des betreffenden Schlauches.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Möglichkeit, mehrlumige Schläuche miteinander, mehrlumige Schläuche mit vorzugsweise planaren fluidischen Systemen und mehrlumige Schläuche über vorzugsweise planare fluidische Systeme mit weiteren Systemen zu koppeln. Weiterhin bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, einen Substanzstrom über ein vorzugsweise planares fluidisches System aufzuspalten und in verschiedene Systeme zu leiten.
Bei den zu transportierenden Substanzen handelt es sich vorzugsweise um Flüssigkeiten oder Gase.
Mikrofluidische Systeme sind plattenförmige oder dreidimensionale Systeme mit Kanälen und anderen Hohlräumen vom Nanometer- bis in den unteren Millimeterbereich, oft auch eine Kombination mikrometerskaliger Strukturen mit größeren Strukturen z.B. als Reservoirs. Vorzugsweise für Flüssigkeiten zumeist im Mikro- bis Picoliterbereich, meist aus dem Bereich der Life-Sciences, werden diese Systeme genutzt. In diesen Systemen können die Substanzen reagieren, analysiert, gelagert, transportiert oder sonst wie gehandhabt werden.
Ein technisches Problem ist das Verbinden mikrofluidischer Systeme untereinander, sowie das Befüllen der Strukturen, also der Übergang von der Makro- zur Mikrowelt. Zum Verbinden der Strukturen untereinander werden oft auf umständliche Art und Weise kleinste Schlauchkapillaren mit Hilfe von Klebstoffen in die Anschlüsse der mikrofluidischen Systeme eingeklebt, was mit der Gefahr verbunden ist, dass der eigentliche Mikrokanal durch den Klebstoff mit verschlossen wird. Auch kommerzielle Fluidverbinder stellen keine Lösung dar, da die Montage aufwändig, nicht universell einsetzbar und die Anschlüsse nicht für Einwegkomponenten eingesetzt werden können.
Die Offenlegungsschrift DE 101 54 822 A1 bechreibt Flüssigkeitssteckverbinder, die auf ein mikrofluidisches System aufgesetzt werden können und ein einfaches Aufstecken der Fluidzuführung von außen auf das Chipsystem erlauben. Diese Flüssigkeitssteckverbinder sind allerdings keiner kostengünstigen Fertigung zugänglich, wie es für die Medizintechnik und Diagnostik notwendig ist, da sie einen komplexen Aufbau haben, eine Montage auf dem Chip notwendig ist, ebenso wie das Einlegen einer Glasfritte. Durch den komplexen Aufbau und die Struktur sowie die Einlegeteile lassen sich auch keine kleinen Arrays aus zahlreichen Anschlüssen realisieren, was für jeden der drei angeführten Punkte (komplexer Aufbau, aufwändige Struktur, Einlegeteile) als einzelnen schon gilt. Weiterhin sind diese Flüssigkeitsverbinder so konzipiert, dass ein passendes Gegenstück eingesteckt wird und nicht mit einfachen Schläuchen gearbeitet werden kann.
Es existieren auch mehrlumige Schläuche mit teilweise einer großen Anzahl sehr kleiner Lumina. Diese würden sich eigentlich gut dazu eignen, an mikrofluidische Chips angeschlossen zu werden, es steht hier jedoch keine geeignete Anschlusstechnik zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung löst folgende Problemstellungen:

• Den Anschluss mehrlumiger Schläuche an mikrofluidische Systeme
• Den Anschluss mehrlumiger Schläuche an makroskopische Systeme
• Die Verbindung mehrlumiger Schläuche untereinander
• Aufspaltung eines Substanzstromes und Einleitung in verschiedene Stysteme
• Die Einführung weiterer z.B. mechanischer Systeme in ein fluidisches System
• Die Einführung weiterer z.B. mechanischer Systeme in mehrlumige Schläuche

Die Erfindung beruht darauf, dass auf einer Grundplatte 1 ein Array vorzugsweise zapfenförmiger Mikrostrukturen 2 hergestellt wird, jeder Zapfen für sich in der Form vergleichbar mit makroskopischen Schlauchverbindern, z.B. gestuft (Zeichnung 1, mitte) oder konisch (Zeichnung 1, unten). Die Herstellung des Arrays erfolgt nach beliebigen Verfahren der Mikrotechnik, beispielsweise durch Stereolithographie oder Spritzguss. Die Anordnung der Zapfen im Array entspricht der Anordnung der Lumina des mehrlumigen Schlauches. Dieser kann auf diese Verbinder einfach aufgesteckt werden.
Zeichnung 2 verdeutlicht zusätzlich eine weitere Ausprägung der Erfindung: Ein Durchgangsloch 3 erlaubt das Einleiten von vorzugsweise Flüssigkeiten und Gasen aber auch das Einführen mechanischer Komponenten, wie z.B. Endoskope.
In einer Ausprägung der Erfindung (Zeichnungen 3 und 4) werden zwei mehrlumige Schläuche direkt miteinander verbunden. Hierbei ragen die Zapfen des Schlauchverbinders paarweise in entgegengesetzte Richtungen.
In einer weiteren Ausprägung (Zeichnung 5) der Erfindung wird ein Schlauchverbinder auf einen Mikrofluidikchip 4 montiert, der ein Fluidsystem 5 enthält. Der Mikrofluidikchip hat Öffnungen ebenfalls im Raster der Lumina des Schlauches und nimmt die Flüssigkeit auf. Anstatt den Verbinder aufzumontieren, kann er auch direkt auf dem Chip 4 hergestellt werden, dann entfällt die Notwendigkeit, eine Grundplatte 1 zu verwenden.
In Zeichnung 5 weist der Mikrofluidikchip 4 makroskopische Anschlüsse 6 auf, z.B. können dies Luer- oder Luer-Lok Anschlüsse sein, durch die erfindungsgemäß der Chip insgesamt als Verbindung zwischen dem mehrlumingen Schlauch und der Makrowelt dient.
Zusätzlich in Zeichnung 5 ist wiederum ein Loch 3 zu sehen, durch welches erfindungsgemäß Gase, Flüssigkeiten oder andere Substanzen aller Art oder mechanische Systeme in den Fluidikchip oder in den Schlauch eingeführt werden können. Dieses Loch kann dementsprechend als Durchgangsloch oder als Sackloch gestaltet sein.

Claims

Vorrichtung zum Anschließen multilumiger Schläuche in Form eines Arrays zapfenförmiger Verbindungen (2), angeordnet in der Form der Lumina des betreffenden Schlauches.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Array so klein ist, dass es mit den Methoden der Mikrotechnik erzeugt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass ein multilumiger Schlauch auf das Zapfen-Array aufgesteckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass sie auf einen mikrofluidischen Chip oder ein anderes mikrofluidisches System montierbar ist, vorzugsweise durch Kleben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Zapfen-Array direkt auf der Oberfläche eines mikrofluidischen Systems hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass das mikrofluidische System geeignete Anschlüsse aufweist, die als Verbindung zur Makrowelt (6) dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse Luer-Loks sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Zapfen-Array in zwei Richtungen weist und so die Verbindung von zwei multilumigen Schläuchen erlaubt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass mit „mikrofluidisch" nicht nur Flüssigkeit führende, sondern auch Gase oder sonstige Substanzen und Substanzgemische führende Systeme umfasst sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem planaren fluidischen System, die die Befüllung von n Lumina mit bis zu n unterschiedlichen Flüssigkeiten erlaubt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, die eine Ausleitung von l Flüssigkeiten und eine Einleitung von m Flüssigkeiten erlaubt, wobei gilt: l + m = n.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, die eine Nicht-Befüllung von k Lumina, eine Ausleitung von l Flüssigkeiten und eine Einleitung von m Flüssigkeiten erlaubt, wobei gilt: k + l + m = n.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 und 10 bis 12, die über ein Durchgangsloch in der Mitte verfügt (3), durch das Substanzen eingeleitet oder mechanische Systeme, wie Endoskopiezubehör, eingeführt werden können.