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Die
Erfindung betrifft ein Fluidleitsystem zur Verwendung in einem Analysesystem
für menschliche
oder tierische Proben in flüssiger
Form, wobei das Analysesystem einen Bio-Chip, auf welchem die Probe
aufbringbar ist, um wenigstens einem Analysetest unterzogen zu werden,
sowie Zuleitungsdüsen und
Ableitungsdüsen,
welche an das Fluidleitsystem angeschlossen oder anschließbar sind,
umfasst und wobei das Fluidleitsystem eine Fluidkommunikation zwischen
den Zuleitungsdüsen,
den Ableitungsdüsen
und dem Bio-Chip erlaubt.
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Die
Verwendung von Bio-Chips insbesondere zur Analyse von menschlichem
Blutserum hat in den letzten Jahren auf dem Gebiet der medizinischen Diagnostik
zunehmend an Bedeutung gewonnen. Zur Untersuchung einer Serumprobe
auf Krankheitserreger werden Einzel-Antigentests für verschiedene Krankheitskomplexe
eingesetzt, bei welchen eine Probe des zu untersuchenden Serums
auf einer Oberfläche
des Bio-Chips aufgetragen
wird, die zuvor mit einem oder mehreren Typen von Antigenen präpariert
worden ist. Das Ergebnis der dann auf dem Bio-Chip stattfindenden
Analysereaktion kann beispielsweise nach Einwirkung eines über den Bio-Chip
geleiteten Farbkonjugats als Fluoreszenzsignale sichtbar gemacht
werden und mit Hilfe einer geeigneten Ausleseeinheit optisch erfasst
und ausgewertet werden.
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Ein
wichtiger Aspekt der Antigentests unter Verwendung von Bio-Chips
ist die Möglichkeit,
auf einem einzigen Bio-Chip rasterartig eine Vielzahl verschiedener
Antigene aufzutragen, so dass in einem Messvorgang gleichzeitig
eine Vielzahl von Antigentests durchführbar ist. Da je nach Krankheitsstadium verschiedene
Antigene des Erregers exprimiert sind, kann mit einer solchen rasterartigen
Anordnung mehrerer Antigene (Dot-Feld)
z.B. der aktuelle Status einer Infektionserkrankung eines Patienten frühzeitig diagnostiziert
werden, so dass eine geeignete Therapie unverzüglich eingeleitet und der Therapieerfolg überprüft werden
kann. Aber auch bei der Suche nach einem Erreger können statt
der zeit- und kostenintensiven sequenziellen Suchprogramme zahlreiche
Erreger parallel in einem Test an einem Bio-Chip untersucht werden.
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Um
die Probenflüssigkeit
und ggf. das Farbkonjugat oder andere Fluide, etwa Spülflüssigkeiten, dem
Bio-Chip zuführen
zu können
oder um diese Fluide von dem Bio-Chip weg zu führen, ist es bekannt, ein Fluidleitsystem
der eingangs genannten Art zu verwenden. Ein solches Fluidleitsystem
hat hauptsächlich
die Aufgabe, eine Fluidverbindung zwischen den Zuleitungsdüsen und
dem Bio-Chip, zwischen den Ableitungsdüsen und dem Bio-Chip sowie
ggf. zwischen den Zuleitungsdüsen
und dem Ableitungsdüsen
zu ermöglichen.
Zuleitungsdüsen
können
insbesondere eine Pipette sein, mittels welcher die zu untersuchende
Probenflüssigkeit
dem Fluidleitsystem bereitgestellt wird, oder Kanülen von
Spritzen oder anderen Reservoirs. Als Ableitungsdüsen kommen
insbesondere Kanülen
von Spritzen oder anderen Reservoirs in Frage.
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Das
bekannte Fluidleitsystem ist zumeist durch eine Vielzahl von Schläuchen oder
anderen Kanälen
innerhalb eines Analysesystems gebildet. Zur Durchführung eines
Analysetests müssen
die entsprechenden Schläuche
des Fluidleitsystems mit den Zuleitungsdüsen und den Ableitungsdüsen sowie
mit dem Bio-Chip verbunden werden bzw. die Düsen und der Bio-Chip müssen in
einem Gerät
in Dichtverbindung mit einem Kanalsystem gebracht werden. Ein Nachteil
der bekannten Fluidleitsysteme liegt darin, dass sie in ihrem Aufbau
relativ kompliziert und aufwendig zu bedienen sind. Vor allem bei der
Herstellung einer dichtenden Verbindung zwischen den Zu- bzw. Ableitungsdüsen und
dem Fluidleitsystem bzw. zwischen dem Bio-Chip und dem Fluidleitsystem
ist ein hohes Maß an
Sorgfalt notwendig. Das Hauptproblem bekannter Fluidleitsysteme
liegt jedoch darin, dass diese nach jedem Testdurchlauf sterilisiert
werden müssen
bzw. dass nach jedem Testdurchlauf eine Mehrzahl einzelner Einwegkomponenten
ausgebaut und ausgewechselt werden müssen.
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Demgegenüber liegt
der vorliegende Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Fluidleitsystem
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches einfach zu bedienen
und kostengünstig
herstellbar ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Fluidleitsystem von
einer Kartusche gebildet ist, an welcher der Bio-Chip oder ein den Bio-Chip tragender Bio-Chip-Träger montierbar
ist, wobei Kanäle
des Fluidleitsystems zumindest abschnittsweise in der Berührungsfläche zwischen
zwei aneinander befestigten Komponenten der Kartusche verlaufen.
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Ein
Fluidleitsystem in Form einer in dieser Form ausgebildeten Kartusche
bietet den Vorteil, dass die Zuleitungsdüsen, die Ableitungsdüsen und der
Bio-Chip im Wesentlichen an nur einem Funktionskörper anzuschließen sind,
wobei darüber
hinaus die Kanäle
des Fluidleitsystems innerhalb der Kartusche selbst ausgebildet
sind. Da die Kanäle
zudem zumindest abschnittsweise in der Berührungsfläche zwischen zwei aneinander
befestigten Komponenten der Kartusche definiert sind, ist es ferner
möglich, eine
solche Kartusche sehr einfach und damit kostengünstig herzustellen. Dies bietet
die Möglichkeit, die
Kartusche als nach einmaligem Gebrauch zu entsorgende Einweg-Kartusche
auszubilden, was Sterilitätsprobleme
und Kontaminationsprobleme wesentlich reduziert. Insgesamt ist somit
die Fluidverbindung zwischen den Düsen und dem Bio-Chip sowie auch
die mechanische Positionierung des Bio-Chips mit nur einem einfach
herzustellenden Funktionskörper
realisierbar.
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Das
erfindungsgemäße Fluidleitsystem
lässt sich
in besonders einfacher Weise herstellen, in dem eine erste der zweiten
Komponenten im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und in
einer Oberfläche
den Kanälen
zugeordnete Nuten aufweist und dass die zweite Komponente im Wesentlichen
platten- oder folienartig ausgebildet ist und an der Oberfläche der
ersten Komponente derart befestigbar ist, dass sie zusammen mit
den Nuten der ersten Komponente zumindest abschnittsweise die Kanäle definiert.
Da platten- oder folienartige Elemente sowie Nuten in im Wesentlichen
flachen Oberflächen
sehr einfach herstellbar sind, kann der Herstellungspreis einer
auf diese Weise gefertigten Kartusche weiter reduziert werden.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine der beiden Komponenten von einem Kunststoffgußteil gebildet. Kunststoffgußteile sind
im Spritzgußverfahren
sehr wirtschaftlich fertigbar und die Ausbildung von Nuten, Vorsprüngen oder
Sacklöchern
ist im gleichen Arbeitsgang möglich.
Besonders bevorzugt wird es, wenn die die Nuten aufweisende erste
Komponente aus einem Kunststoffgußteil gebildet ist und die
zweite Komponente eine Folie ist, welche – die Nuten überdeckend – auf der
ersten Komponente befestigt ist.
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Beide
Komponenten können
aus einem Cycloolefin-Copolymer gebildet sein. Als solches kommt insbesondere
Topas (Markenzeichen der Ticona GmbH) in Betracht. Es zeichnet sich
durch eine hohe Dichtigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen, durch
gute Biokompatibilität
sowie stabile mechanische Eigenschaften aus. Ein Hauptvorteil von
Cycloolefin-Copolymeren
ist jedoch, dass sie eine sehr geringe Eigenfluoreszenz aufweisen,
die nur in sehr geringem Maße
mit Fluoreszenzsignalen des Bio-Chips überlagert
und eine Detektion der Signale des Bio-Chips mit hoher Empfindlichkeit
ermöglicht.
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Alternativ
ist es jedoch auch möglich
beide Komponenten aus einem Polycarbonat auszubilden mit dem Vorteil,
dass sich auf diesem Antigene sehr effektiv immobilisieren lassen.
Polycarbonat wird daher auch zur Herstellung des Bio-Chips selbst
verwendet und dies bevorzugt auch im Falle des Einsatzes von Komponenten
aus Cycloolefin-Copolymer. Für
eine zusätzliche
Hochglanzpolierung kann die Immobilisierung der Antigene zusätzlich verbessern und
ermöglicht
ferner reflexionsfreie Messungen.
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Ist
die zweite Komponente der Kartusche als Folie ausgebildet, so ist
es möglich,
diese durch thermisches Schweißen
auf der ersten Komponente zu befestigen. Damit wird auf einfache
Weise eine sehr haltbare und vor allem gut dichtende Verbindung
zwischen erster und zweiter Komponente erreicht, was insbesondere
im Bereich der Kanäle
von Bedeutung ist.
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Für die mechanische
Halterung des Bio-Chips an der Kartusche kann die erste Komponente
eine Durchgangsöffnung
oder eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der Bio-Chip bzw. der Bio-Chip-Träger befestigt
oder befestigbar, vorzugsweise einschnappbar ist. Auf diese Weise
kann die relative Lage zwischen dem Bio-Chip und den zu dem Bio-Chip
hin oder von diesem weg führenden Kanälen auf
einfache Weise festgelegt und während des
Analyseverfahrens stabil festgehalten werden. Ist der Bio-Chip in
der Kartusche einschnappbar, so erleichtert und beschleunigt dies
die Fixierung des Bio-Chips an der Kartusche. Darüber hinaus
ist eine Verdrehsicherung, beispielsweise in Form eines unsymmetrischen
Verlaufs der Ränder
der Durchgangsöffnung
bzw. der Ausnehmung und des Bio-Chips oder Bio-Chip-Trägers denkbar. Die beschriebene,
rein mechanische Befestigung des Bio-Chips gewährleistet, dass die auf den
Bio-Chip aufgetragenen biologischen Substanzen keinen zu hohen Temperaturen
oder Einflüssen
von Feuchtigkeit oder Chemikalien, etwa eines Klebstoffs, ausgesetzt
werden. Zudem kann dann problemlos ein Bio-Chip aus Polycarbonat
mit Komponenten aus Cycloolefin-Copolymer kombiniert werden.
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Die
zweite Komponente kann zumindest im Bereich des Bio-Chips so ausgebildet
sein, dass Ergebnissen des mindestens eines Analysetests zugeordnete
Signale des Bio-Chips durch die zweite Komponente hindurch auslesbar
sind. Dies kann z.B. dann von Vorteil sein, wenn die zweite Komponente die
präparierte
Oberfläche
des Bio-Chips im Abstand überquert,
so dass ein Reaktionsraum, in welchen die Probenflüssigkeit
zum Benetzen der Oberfläche des
Bio-Chips eingebracht wird, zwischen der zweiten Komponente und
der Oberfläche
des Bio-Chips gebildet ist. Ist dann die zweite Komponente für die Signale
des Bio-Chips durchlässig,
so können
die Signale des Bio-Chips sofort ausgelesen werden, ohne den Bio-Chip vorher von dem
Fluidleitsystem trennen zu müssen.
Insbesondere ist es dann, wenn für
die Detektion der Signale des Bio-Chips ein optisches Detektionsverfahren
eingesetzt wird, von Vorteil, wenn die zweite Komponente aus einem
Material mit geringer Eigenfluoreszenz (insbesondere Cycloolefin-Copolymer)
gebildet ist.
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Um
den Bio-Chip bzw. den Bio-Chip-Träger, auf welchem der Bio-Chip
befestigt ist, schnell und einfach, jedoch gleichzeitig mit zuverlässiger Abdichtung
an der ersten Komponente befestigten zu können, wird ferner vorgeschlagen,
dass zwischen dem Bio-Chip bzw. Bio-Chip-Träger und der ersten Komponente
eine Dichtung in Form einer zwischengelegten O-Ring-Dichtung oder in
Form eines an dem Träger
oder an der ersten Komponente angespritzten Dichtwulstes angeordnet
ist. Die Dichtung kann dabei aus einem Elastomer gebildet sein,
welches bevorzugt an die erste Komponente oder den Bio-Chip-Träger angespritzt
ist (2 Komponenten-Spritzvertahren = 2K-Verfahren).
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Kartusche: mindestens einen Probeneinlass,
welcher mit Probenflüssigkeit
durch eine der Zuleitungsdüsen
beschickbar ist, mindestens einen Spüleinlass, welcher mit einem
Spülfluid,
insbesondere Luft oder einer Spülflüssigkeit,
durch eine weitere der Zuleitungsdüsen beschickbar ist, mindestens einen
Fluidauslass, aus welchem Fluid aus dem Fluidleitsystem über eine
Ableitungsdüse
ableitbar ist, wobei die Kanäle
des Fluidleitsystems den Probeneinlass, den Spüleinlass und den Fluidauslass
jeweils mit dem Bio-Chip
verbinden, wobei die Verbindung zwischen Probeneinlass und Bio-Chip sowie die Verbindung
zwischen Spüleinlass
und Bio-Chip zumindest in einem vom Bio-Chip ausgehenden Abschnitt
durch den selben Kanal gebildet sind.
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Hervorzuheben
ist dabei, dass unter einem Spülfluid
einerseits eine Spülflüssigkeit,
andererseits jedoch auch ein Spülgas,
insbesondere Luft, verstanden werden soll. Demnach soll es auch
als Spülen bezeichnet
werden, wenn eine in den Kanälen
des Fluidleitsystem befindliche Flüssigkeit abgesaugt wird und
stattdessen durch einen Lufteinlass einströmende Luft in die Kanäle eintritt.
Allgemein ist ein Fluidtransport innerhalb von Kanälen des
Fluidleitsystems prinzipiell einerseits durch Druckaufbau an einem
Fluideinlass oder andererseits durch einen Unterdruck an einem Fluidauslass
der Kartusche möglich.
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Das
Merkmal in der beschriebenen Ausführungsform, dass die Verbindung
zwischen Probeneinlass und Bio-Chip sowie die Verbindung zwischen Spüleinlass
und Bio-Chip zumindestens in einem vom Bio-Chip ausgehenden Abschnitt
durch den selben Kanal gebildet sind, ermöglicht es, dass dieser Abschnitt
mit dem Spülfluid
gespült
werden kann. Wenn das Spülfluid
Luft ist, so entspricht das Spülen anschauungsgemäß einem
Entleeren des Abschnitts und des Reaktionsraums am Bio-Chip. Wenn
insbesondere ein von den mindestens einem Spüleinlass ausgehender Kanal
in den Probeneinlass mündet,
so ist es möglich, überschüssige Probenflüssigkeit
im Wesentlichen vollständig
aus der Kartusche zu entfernen, zumindestens jedoch einen späteren Kontakt der
Probenflüssigkeit
mit dem Bio-Chip oder mit einem der Fluide sicher zu vermeiden.
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Für eine einfach
und sichere Zuführung
der Probenflüssigkeit
zur Kartusche wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Probeneinlass
bzw. mindestens ein Probeneinlass so ausgebildet ist, dass die Zuleitungsdüse, insbesondere
Pipette, teilweise in den Probeneinlass einführbar ist. Insbesondere ist es
verbreitet, für
die Zuführung
der Probenflüssigkeit eine
Pipette zu verwenden und der mindestens eine Probeneinlass bzw.
mindestens ein Probeneinlass können
dann eine dem Außendurchmesser
der Pipette angepasste kreisrunde Öffnung aufweisen, welche ein
sicheres Pipettieren der Probenflüssigkeit ermöglicht und
gleichzeitig ein Reservoirs für
die Probenflüssigkeit
bereitstellt.
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Für eine sterile
Abdichtung des Probeneinlasses kann es vorgesehen sein, dass der
mindestens eine Probeneinlass bzw. mindestens ein Probeneinlass
durch einen Stopfen verschließbar
ist. Dieser kann einstückig
aus einem Elastomer gebildet sein. Ist er dann mit einem leichten
Konus ausgebildet, so lässt
sich das relativ elastische Material als Stopfen in die Öffnung des
Probeneinlasses eindrücken.
Alternativ kann der Stopfen jedoch auch aus zwei Komponenten ausgebildet
sein (2K-Verfahren).
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Zur
zusätzlichen
Sicherung des Stopfens im Probeneinlass ist es möglich, dass der Stopfen ein Rastmittel,
insbesondere eine Rastzunge aufweist, welches mit einem Gegenrastmittel
insbesondere einer Rastnut des Probeneinlasses verrastbar ist. Der Rasteingriff
zwischen Rast- und Gegenrastmitteln verhindert dann, dass sich der
Stopfen unbeabsichtigt aus dem Probeneinlass löst und die Sterilität der Kartusche
gefährdet
wird oder die Umgebung kontaminiert wird. Zur Gewährleistung
eines guten Dichteingriffs kann der Probeneinlass auch durch eine Dichtung
zwischen dem Stopfen und dem Probeneinlass, insbesondere der Innenwandung
des Probeneinlasses, abgedichtet sein. Der Stopfen selbst kann dann
aus einem härteren
Material gebildet sein und ggf. die beschriebenen Rastmittel aufweisen,
während
die Dichtung aus einem Elastomer gebildet sein kann (2K-Verfahren).
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In
einer Weiterbildung der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, dass die Kartusche mindestens einen Arbeitsfluideinlass
aufweist, welcher mit einem Arbeitsfluid, insbesondere einem Farbstoffkonjugat,
einem Kontrastmittel oder dergleichen durch eine weitere der Zuleitungsdüsen beschickbar
ist und mit dem Bio-Chip über
Kanäle
des Fluidleitsystems in Verbindung steht. Insbesondere ein Farbkonjugat
kann in bekannter Weise dazu dienen, das Ergebnis eines Antigentests
in Form eines bestimmten Fluoreszenzsignals anzuzeigen. In dieser
Weiterbildung ist demnach ein komplexes Kanalsystem mit Kanälen und
Ein- bzw. Auslässen
für Probenflüssigkeit,
Spülfluide(e) und
Arbeitsfluid(e) in einer einzigen handlichen Kartusche untergebracht, wodurch
ein Analysesystem bedeutend vereinfacht werden kann und ein hohes Maß an Flexibilität bei verbesserter
Sterilität
und Sicherheit erzielt wird.
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Zur
weiteren Verbesserung der Abdichtung zwischen den Zu- und Ableitungsdüsen und
der Kartusche kann vorgesehen sein, das die Kanäle im Bereich der Ein- und
Auslässe
bzw. im Bereich von Ein- und Auslässen vollständig innerhalb der ersten Komponente
verlaufen und in einer Stirnseite der plattenförmigen ersten Komponente münden bzw.
beginnen. Die Kanäle
sind nämlich
dann im Bereich der Ein- oder Auslässe nicht mehr in der Berührungsfläche zwischen
den beiden Komponenten definiert, sondern weisen eine durchgehende,
vollständig
vom Material der ersten Komponente gebildete Wandung auf. Dies hat
insbesondere den Vorteil, dass eine mechanische Belastung der Ein-
und Auslässe
beim Anschluss der Zu- bzw. Ableitungsdüsen nicht die Verbindung zwischen
der ersten und zweiten Komponente beansprucht.
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Die
Abdichtung der Ein- und Auslässe
kann in einfacher jedoch sehr sicherer Art und Weise dadurch realisiert
werden, dass mindestens einer der Ein- und Auslässe bzw. mindestens ein Ein-
oder Auslass durch eine Dichtung, vorzugsweise durch eine aus einem
Elastomer gebildete und an dem Ein- bzw. Auslass befestigte Dichtung
verschlossen ist, wobei die Dichtung dafür ausgelegt ist in der Art
einer selbst verschließenden
Membran von einer Spitze der Zu- bzw. Ableitungsdüsen durchstochen
zu werden und sich nach Herausziehen der Spitze selbsttätig dicht
zu verschließen.
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Das
für die
Dichtung der Ein- und Auslässe verwendete
Elastomer kann ein thermoplastisches Elastomer sein. Um das Durchstechen
der Dichtung mit der Spritze der Zu- bzw. Ableitungsdüsen zu erleichtern,
kann jedoch auch vorteilhaft ein Silikongummi/Silikonkautschuk als
Dichtungsmaterial verwendet werden, welcher weicher und zudem in
vielfältigerweise
verfügbar
ist. Der vorzugsweise eingesetzte Silikongummi/Silikonkautschuk
ist aus Polyorganosiloxan aufgebaut und wird auch als Flüssigsilikonkautschuk
bezeichnet. Der verwendete Silikonkautschuk/Silikongummi wird vorzugsweise
spritztechnisch (in einer Spritzform) verarbeitet, wobei er an die
erste Komponente angespritzt werden kann (2K-Verfahren), und kann
mit dem Material der ersten Komponente eine stoffschlüssige Verbindung
eingehen, um eine sichere Befestigung und hohe Abdichtwirkung zu
erzielen. Die genannten Dichtungsmaterialien und Verarbeitungsmethoden
können
ebenso vorteilhaft für
andere Dichtungen des Fluidleitsystems, insbesondere für die Dichtung
zwischen dem Bio-Chip bzw. Bio-Chip-Träger und der ersten Komponente
oder auch für
den den Probeneinlass verschließenden
Stopfen, eingesetzt werden.
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Die
so ausgebildete Dichtung kann weiter dadurch verbessert werden,
dass sich der Querschnitt von mindestens einem der Kanäle zu seinem Ein-
bzw. Auslass hin verbreitert und dass die Dichtung in den verbreiterten
Abschnitt des Kanals hineinreicht. Dies hat einerseits den Vorteil,
dass die Länge des
Dichtabschnitts in der Ein- bzw. Auslassrichtung vergrößert wird,
was eine zuverlässigere
Abdichtung bewirkt. Andererseits kann eine konusförmige Ein- bzw.
Auslassöffnung
das darin angeordnete Dichtmaterial seitlich abstützen, wodurch
ein sicheres Selbstverschließen
der Dichtung nach dem Herausziehen der Spitze weiter verbessert
wird. Als dritter wesentlicher Vorteil ist zu nennen, dass durch
den sich verbreiternden Kanalquerschnitt Einführschrägen bereitgestellt werden,
an welchen die Spitze in den relativ engen Kanal eingeführt werden
kann. Dies erlaubt einen größeren Toleranzbereich
für die Position
der Spitze beim Anschluss der Zu- bzw. Ableitungsdüsen bzw.
einen größeren Toleranzbereich für die Herstellung
der Kartusche, wodurch weitere Kosten gespart werden können.
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Mit
besonderem Vorteil für
Sterilität
und Sicherheit der Handhabung der Kartusche kann die erfindungsgemäße Kartusche
als Einwegkartusche ausgebildet sein, welche in einer Haltevorrichtung des
Analysesystems einschiebbar oder einsteckbar ist. Einwegkomponenten
werden im medizinischen Bereich seit langem erfolgreich eingesetzt
und genießen
bei Arzt und Patient ein hohes Maß an Vertrauen im Hinblick
auf Sterilität
und Sicherheit. Aufgrund des einfachen Aufbaus und der kostengünstigen
Herstellungsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Kartusche bietet
sich daher der Betrieb als Einwegkartusche an, welche nach Durchführung eines
Messzyklus entsorgt wird.
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Für eine verdrehsichere
Aufnahme der Kartusche in der Haltevorrichtung des Analysesystems kann
die Kartusche eine Verdrehsicherung insbesondere in Form einer unsymmetrischen
Kantenführung, zur
Vermeidung eines fehlerhaften Positionierens in der Haltevorrichtung
aufweisen.
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Das
für die
Dichtungen bzw. für
den Stopfen verwendete Elastomer kann ein thermoplastisches Elastomer
oder ein Silikonkautschuk/Silikongummi sein.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu Herstellung von Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Fluidleitsystems.
Gemäß der Erfindung umfasst
dieses Verfahren:
- – Zusammenführen einer Formmatrize mit
einer Formpatrize, wobei die Formpatrize eine im Wesentlichen flache
Fläche
mit einer den Nuten für die
Kanäle
des Fluidleitsystems zugeordneten Rillenanordnung aufweist und wobei
an Enden von Rillen der Rillenanordnung die Rillenhöhe vergrößert ist,
- – Positionieren
von Formstiften in einem Hohlraum zwischen Formmatrize und Formpatrize,
- – Spritzgießen der
ersten Komponente unter Verwendung der durch die Formmatrize, die
Formpatrize und die Formstifte gebildeten Gießform
- – thermisches
Verschweißen
der zweiten Komponente auf der die Nuten enthaltenden Fläche der ersten
Komponente.
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Für den Fall,
dass die Signale des Bio-Chips durch die zweite Komponente ausgelesen
werden sollen, ist es von Vorteil, wenn bei dem Schritt des thermischen
Schweißens
ein dem Bio-Chip zugeordneter Abschnitt der zweiten Komponente weniger stark
erwärmt
wird, um die optischen oder elektrischen Eigenschaften des Materials
in diesem Abschnitt nicht zu beeinträchtigen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des
Zweikomponenten-Spritzgießens
enthält,
in welchem an der Kartusche oder/und am Bio-Chip oder/und am Bio-Chip-Träger oder/und
am Stopfen ein Element, insbesondere Dichtelement angespritzt wird,
das aus einem anderen Material gebildet ist. Insbesondere die Dichtelemente
lassen sich so auf einfache, zuverlässig abdichtende und verliersichere
Weise mit der Kartusche, dem Bio-Chip(-Träger) bzw. dem Stopfen verbinden.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ausgebildete Kartusche in einer perspektivischen Ansicht,
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2a die
Kartusche in einer Schnittansicht gemäß Linie II-II in 2b,
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2b eine
Draufsicht auf die Kartusche;
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3 eine
Schnittansicht gemäß Linie
III-III in 2b;
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
gemäß dem Teilbereich
IV aus 2a;
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5 eine
Stirnseitenansicht der Kartusche;
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6 und 7 eine
zweite und dritte Ausführungsvariante
eines Dichtbereichs in einer Detailschnittansicht gemäß dem Kreis
IV in 2a; und
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8 eine
Ausführungsvariante
des Stopfens in einer Detailschnittansicht des Probeneinlasses.
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Wie
am besten in den 1, 2a und 2b zu
erkennen ist, weist die erfindungsgemäße Kartusche als erste Komponente
eine Grundplatte 10 und als zweite Komponente eine sich über eine
Seite der Kartusche erstreckende Folie 12 auf (2a). Die
Grundflächen
der Grundplatte 10 und der Folie 12 entsprechen
in ihrer Größe und Form
in etwa der einer Kreditkarte, so dass die gesamte Kartusche gut handhabbar
ist. Die Dicke a beträgt
etwa 4 mm (2a).
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In
der der Folie 12 zugewandten Flächenseite 14 der Grundplatte 10 sind
Längsnuten 16 eingeformt.
Wie in 3 erkennbar ist, weisen die Längsnuten 16 einen
im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt
auf mit einer Breite von etwa einem Millimeter. Die Längsnuten 16 werden
von der über
die Grundplatte 10 gezogenen Folie 12 abgedeckt,
so dass in der Berührungsfläche zwischen
Grundplatte 10 und Folie 12 verlaufende Kanäle 18 gebildet
werden. Die Wandungen der so entstehenden Kanäle 18 rechteckförmigen Querschnitts
sind demnach einerseits durch die Folie 12 und andererseits
durch die drei Wandungen der Rechecknut 16 gebildet. Alternativ
ist es jedoch möglich,
für den
Querschnitt der Nut 16 eine andere, beispielsweise halbkreisförmige Form
ausgebildet. Auf die beschriebene Weise sind in der Berührungsfläche zwischen
der Grundplatte 10 und der Folie 12 eine Vielzahl
von Kanälen 18 vorgesehen,
welche in einer später
zu beschreibenden Anordnung zwischen Einlässen, Auslässen und dem Bio-Chip verlaufen.
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An
einem stirnseitigen Abschnitt der Kartusche weist die Grundplatte 10 einen
Probeneinlass 20 auf. Dieser hat die Form eines Hohlzylinders
an welchem die Grundplatte 10 tangential angrenzt, wobei
Grundplatte 10 und Probeneinlass 20 im Grenzbereich
einstückig
ineinander übergehen.
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Der
Probeneinlass 20 weist an seinem der Stirnseite 24 der
Grundplatte 10 abgewandten Ende einen sich konisch verjüngenden
Bodenabschnitt 22 auf, wobei die Achse des hohlzylinderförmigen Probeneinlasses 20 parallel
zur Ebene der Grundplatte 10 verläuft.
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Am
entgegengesetzten Ende ist der Probeneinlass 20 offen und
zum Einbringen von Probenflüssigkeit
ausgebildet. Dazu ist der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Probeneinlasses 20 vorzugsweise
einem Außendurchmesser
einer die Probenflüssigkeit
bereitstellenden Pipette (nicht gezeigt) angepasst, so dass Probenflüssigkeit
einfach und ohne Infektionsrisiko für die Bedienperson in den Probeneinlass 20 einbringbar
ist.
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Um
den Probeneinlass 20 nach dem Einbringen der Probenflüssigkeit
verschließen
zu können, ist
ein Stopfen 26 vorgesehen, welcher durch einen Haltesteg 28 verliersicher
an der Kartusche bereitgestellt ist. In einer ersten Ausführungsvariante
ist der Stopfen von einem weichen Elastomer gebildet und weist eine
kegelstumpfförmige
Form auf, so dass er dichtendin den Probeneinlass 20 eindrückbar ist.
Alternativ kann ein gemäß 8 ausgebildeter
Stopfen 26' vorgesehen
sein, welcher einen zylindrischen Stopfenkern 30 aus einem
härteren
Material, beispielsweise aus dem Material der ersten Komponente,
sowie eine den Stopfenkern 30' umlaufende Stopfendichtung 32' aus einem weicheren
Material umfasst. Die Dichtung 32' ist so angeordnet, dass sie bei eingesetztem
Stopfen zwischen dem Stopfenkern 30' und der Innenwandung 34' des Probeneinlasses 20' zur Anlage
kommt und den Probeneinlass 20' auf diese Weise zuverlässig abdichtet.
Der Stopfenkern 30' gemäß der Ausführungsvariante
von 8 weist ferner einstückig angeformte Rastlaschen 36' auf, welche
in Rastnuten der Grundplatte 10' einrasten können, um den Stopfen 26' in seiner eingesetzten
Position zu fixieren.
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Auch
in der Ausführungsvariante
des Probeneinlasses 20 gemäß 2a und 2b ist
ein Verrasten des Stopfens 26 mit dem Grundkörper 10 möglich, in
dem ein an dem Stopfen 26 befestigter Stopfenträger 36 mit
einer daran angeformten Rastnase (nicht gezeigt) hinter Hinterschneidungen 38 des über die
Stirnseite 24 der Grundplatte 10 leicht hervorstehenden
Probeneinlasses 20 einrastet.
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Der
Probeneinlasshohlraum 40, in der innerhalb des Probeneinlasses 20 definiert
ist, verjüngt sich
im Bereich des konischen Bodenabschnitts 22 und wird am
Boden 42 des Einlasses 20 von einer Ausnehmung 44 geschnitten,
welche von der folienseitigen Fläche 14 der
Grundplatte 10 aus eingebracht ist. Der Hohlraum 40 des
Probenraums 22 mündet
damit in die Ausnehmung 40, welche andererseits in eine
Nut 16 übergeht
oder mündet.
Nachdem die Folie 12 auf der folienseitigen Fläche 14 der Grundplatte 10 befestigt
ist, definiert die Ausnehmung 44 zusammen mit der Folie 12 einen Übergangshohlraum 46,
welcher den vollständig
in dem Material der Grundplatte 10 definierten Hohlraum 40 des
Probeneinlasses 22 mit dem in der Berührungsfläche zwischen dem Grundkörper 10 und
der Folie 12 ausgebildeten Kanal 18 miteinander
verbindet.
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In
einer strukturell ähnlichen
Weise sind an der dem Probeneinlass 22 gegenüberliegende
Stirnsteite 48 fünf
Mündungsabschnitte 50 ausgebildet, welche
Ein- bzw. Auslässe
gemäß der Erfindung
bilden. Die Mündungsabschnitte 50 weisen
jeweils eine Öffnung 52 innerhalb
der Stirnseite 48 des Grundkörpers 10 auf, welche
sich nach außen
konisch verbreitern. Die Mündungsabschnitte 50 sind ähnlich dem Probeneinlass 20 dadurch
charakterisiert, dass sie im Bereich der Öffnung 52 vollständig innerhalb
der Grundplatte definiert sind. Dies bedeutet, dass die Wandung
der Öffnung 52 durchgehend
von dem Material der Grundplatte 10 gebildet und einstückig mit der
Grundplatte 10 verbunden ist. Dies ermöglicht eine ausreichende mechanische
Festigkeit des Mündungsabschnitts
sowie eine gute Abdichtbarkeit der Öffnung 52.
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Um
den in der Berührungsfläche zwischen dem
Grundkörper 10 und
der Folie 12 verlaufenden Kanal 18 mit der im
Abstand von der Berührungsfläche ausgebildeten Öffnung 52 zu
verbinden, weist jeder Mündungsabschnitt 50 analog
dem Übergangsabschnitt 46 einen
Mündungsübergangshohlraum 54 auf,
welcher einerseits durch die Folie 12 und andererseits
durch eine Ausnehmung 56 im Grundkörper 10 begrenzt ist
und sowohl den Kanal 18 als auch die Öffnung 52 schneidet.
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Zur
Abdichtung der Mündungsabschnitte 50 nach
Außen
bzw. gegenüber
Zu- oder Ableitungsdüsen
ist auf der Stirnseite 48 des Grundkörpers 10 ein Dichtstreifen 58 aufgebracht,
welcher aus einem Elastomer gebildet ist und zur Verbindung mit
dem Grundkörper 10 beispielsweise
an diesem angespritzt worden ist (2K-Verfahren). Das Spritzen des Dichtstreifens 58 wird
so gestaltet, dass das Dichtungsmaterial nicht nur die gesamte Stirnseite 48 bedeckt,
sondern auch in die konusförmigen Öffnungen 52 eindringt,
wodurch eine sehr zuverlässige
Abdichtung erreicht wird.
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Die
Befestigung eines Bio-Chips an der erfindungsgemäßen Kartusche wird im folgenden
näher erläutert. Die
Kartusche weist dazu eine Durchgangsöffnung 60 von der
Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken auf. Darin einsetzbar
ist ein plattenförmiger
Bio-Chip-Träger 62 mit
einem daran befestigten oder einstückig verbundenen plattenförmiger Bio-Chip 64.
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Die
Durchgangsöffnung 60 weist
eine umlaufende Auflagekante 66 auf, welche in der vergrößerten Schnittansicht
von 4 gut zu erkennen ist. Auf dieser liegt der Bio-Chip-Träger 62 im
eingesetzten Zustand in seinem Randbereich 68 auf, während der in
seiner Grundfläche
etwas kleinere Bio-Chip 64 in die
Durchgangsöffnung 60 weiter
eindringt. Durch den Anschlag des Randbereichs 68 mit der
Auflagekante 66 ist eine genaue Positionierung des Bio-Chips
im eingesetzten Zustand festgelegt. In dieser Position ist der Bio-Chip
so angeordnet, dass eine aktive Fläche 70 des Bio-Chips, auf welcher
die biologischen Substanzen für
die Analysereaktion aufgetragen sind, der Folie 12 zuwandt
ist, und in einem geringen Abstand parallel zu dieser verläuft. Zwischen
der Oberfläche 70 und
dem Film 12 wird somit ein Reaktionsraum 72 gebildet,
in welchen die Probenflüssigkeit
einzubringen ist, um dem Analysetest unterzogen zu werden.
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Da
während
des Analsysevorgangs die aktive Fläche 70 des Bio-Chips
mit verschiedenen Fluiden benetzt wird, ist es wichtig, den Reaktionsraum 72 nach
außen
gut abzudichten, um ein Austreten der Fluide aus der Kartusche zu
vermeiden. Eine solche Dichtung wird sinnvollerweise den Kontaktbereich
zwischen Bio-Chip 64 bzw. Bio-Chip-Träger 62 und der Durchgangsöffnung 60 angeordnet
sein. In einem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist eine solche Dichtung durch einen O-Ring 74 gebildet, welcher
als separates Element zwischen dem Bio-Chip 64 bzw. Bio-Chip-Träger 62 und
dem Innenrand der Durchgangsöffnung 60 zwischengelegt
wird.
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Hinsichtlich
der Handhabung der Kartusche beim Einsetzen des Bio-Chips kann es
auch von Vorteil sein, eine Dichtung 74' gemäß eines in 6 dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiels
für die
Abdichtung zu verwenden. Die Dichtung 74' ist am Innenrand 76' der Durchgangsöffnung 60' angespritzt und
somit fest mit der Grundplatte 10' verbunden. Beim Eindrücken des
Bio-Chip-Trägers 62' in die Durchgangsöffnung 60' schmiegt sich
die Dichtung 74' dann
an den Außenrand 78' des Bio-Chips 74'. In 6 ist
die Form der Dichtung 74' in
einem Zustand, in welchem der Bio-Chip 64' nicht eingesetzt ist, durch gestrichelte
Linien angedeutet.
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In ähnlicher
Weise ist ferner ein drittes Ausführungsbeispiel für den Dichteingriff
zwischen dem Bio-Chip 64'' und der Durchgangsöffnung 60'' denkbar, welche in 7 illustriert
ist. Darin ist an dem Bio-Chip 64'' eine
umlaufende Dichtlippe 74'' angespritzt
oder andersartig befestigt, welche sich im eingesetzten Zustand
des Bio-Chips 64'' an die Innenwandung 76'' der Durchgangsöffnung 60'' anschmiegt. Eine weitere Verbesserung
des Dichteingriffs im Ausführungsbeispiel
gemäß 7 wird durch
einen Innenflansch 80'' der Durchangsöffnung 60'' bewirkt, an welchem die Dichtlippe 74'' zusätzlich anliegt.
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Wie
insbesondere 2a und 2b erkennbar
ist, weist der Bio-Chip-Träger 62 ferner
eine Verdrehsicherung 82 in Form einer abgeschrägten Ecke
auf, so dass die Grundfläche
des Bio-Chip-Trägers
unsymmetrisch gestaltet ist. In Zusammenwirkung mit einer entsprechend
unsymmetrischen Form der Durchgangsöffnung 60 wird auf
diese Weise eine Verdrehsicherung für den Bio-Chip-Träger 62 bereitgestellt,
welche die Orientierung des Bio-Chip-Trägers 62 beim Einsetzen
eindeutig festlegt.
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In
der eingesetzten Position ist der Bio-Chip-Träger 62 mit bei 84 nur
angedeuteten Vorsprüngen
hinter entsprechenden Hinterschneidungen im Innenrand der Durchgangsöffnung 60 verrastbar
und einschnappbar und wird so in der Durchgangsöffnung 60 sicher festgehalten.
Erkennbar sind in 2a und 2b ferner
Anschlagskanten 86 und 88, welche einer Messoptik
für den
Bio-Chip als Orientierung und Abstützung dienen. Die Anschlagskanten 86 und 88 stehen
als zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Rippen von der dem
Bio-Chip abgewandten Plattenseite des Bio-Chip-Trägers 62 aus vor.
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Zur
Durchführung
eines Analyseverfahrens unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kartusche
gemäß der in
den Figuren illustrieren Ausführungsform
verlaufen entlang der Berührungsfläche zwischen
der Grundplatte 10 und der Folie 12 eine Mehrzahl
von Kanälen 18.
Genauer verläuft
ein Kanal K1 von einem ersten Lufteinlass P1 zum Probeneinlass 20 und
mündet
dort nahe der stirnseitigen Öffnung
in den Hohlraum 40 des Probeneinlass 20. Ein Kanal
K2 verläuft
von dem Übergangshohlraum 46 am
Bodenabschnitt 22 des Einlasses 20 zu einem ersten
Fluidauslass P2. Ferner verläuft
ein Kanal K3 von einem Flüssigkeitseinlass
P3 zum Bio-Chip 64, genauer zu einer ersten Mündung M1
des Reaktionshohlraums 72. Darüber hinaus sind die Kanäle K2 und
K3 durch einen Brückenkanal
K2-3 miteinander verbunden. Ein Kanal K4 erstreckt sich zwischen
einer zweiten Mündung
M2 des Reaktionshohlraums 72 des Bio-Chips 64 und
einem zweiten Fluidauslass P4 und ein Kanal K5 verbindet schließlich einen
zweiten Lufteinlass P5 mit der Mündung
M2 des Bio-Chips 64, wobei die Kanäle K4 und K5 in einem vom Bio-Chip 64 ausgehenden
Abschnitt in einem gemeinsamen Kanal K6 geführt werden.
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Es
wird im folgenden ein Verfahren erläutert, mit welchem eine Probenflüssigkeit,
beispielsweise eine Blutserumprobe, unter Verwendung der Kartusche
gemäß der in
den Figuren illustrierten Ausführungsform
einem Antigentest unterzogen werden kann. Das Verfahren ist lediglich
als Illustrationsbeispiel für
eine Vielzahl von möglichen
Einsatzmöglichkeiten
und Verfahren für
die erfindungsgemäße Kartusche
zu verstehen.
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Ein
von einem Bio-Chip-Träger 62 getragener
und mit Antigenen, vorzugsweise in einem DOT-Feld angeordneten Antigenen,
präparierter Bio-Chip 64 wird
als steriler Einweg-Bio-Chip 64 in die Durchgangsöffnung 60 der
Einweg-Kartusche eingesetzt und darin verrastet. Die Kartusche mit dem
Bio-Chip 64 wird anschließend so in eine Haltevorrichtung
des Analysesystems eingeschoben oder eingesetzt, dass die Achse
des Probeneinsatzes 20 im Wesentlichen lotrecht orientiert
ist, so dass eine Pipette mit zu untersuchendem Blutserum von oben in
den Probeneinlass 20 einführbar ist. Damit die Orientierung
der Kartusche beim Einführen
bzw. Einsetzen in das Analysesystem eindeutig festgelegt ist, weist
die Grundplatte 10 an einem ihrer Längsränder eine Abschrägung 90 auf
(siehe 5), welche in Verbindung mit einer entsprechend
gestalteten Führung
in der Haltevorrichtung des Analysesystems einer Verdrehsicherung
für die
Kartusche bildet.
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Ist
die Kartusche in der Haltevorrichtung des Analysesystems fixiert,
werden in die Öffnungen 52 der
Ein- bzw. Auslässe
P1 bis P5 jeweils eine Kanüle als
Zu- bzw. Ableitungsdüse
eingeführt.
Die Spitzen der Kanülen
durchstechen dabei den Dichtstreifen 58 sowie das in die
konusförmigen Öffnungen 52 hineinreichende
Dichtmaterial. Am anderen Ende sind die Kanülen jeweils an Aufnahmebehälter, beispielsweise
Spritzenkörper,
angeschlossen. Jede der Zuleitungsdüsen weist ein Ventil auf, welches
den Durchtritt von Fluid wahlweise erlaubt oder blockiert. Die Ventile
der den einzelnen Ein- bzw. Auslässen
P1 bis P5 zugeordneten Düsen
sind einzeln betätigbar.
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Darüber hinaus
kann jede Düse
einzeln an eine Druck- oder eine Unterdruckpumpe (Saugpumpe) angeschlossen
werden, so dass durch die zugeordnete Öffnung 52 ein Fluid
eingedrückt
oder abgesaugt werden kann.
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Die
so vorbereitete Kartusche kann nun über die verschiedenen Ein-
bzw. Auslässe
P1 bis P5 gemäß einem
Ablaufplan teil- oder vollautomatisch mit Probenflüssigkeit,
Spülfluiden
oder/und Arbeitsfluiden beschickt werden, um den Bio-Chip 64 gemäß einem
vorgegebenen Analyseverfahren nacheinander mit den entsprechenden
Fluiden zu benetzen. Dazu können
insbesondere die den Ein- bzw. Auslässen P1 bis P5 zugeordneten
Ventile sowie die an die jeweiligen Düsen angeschlossenen Pumpen über eine
Steuer-/Regeleinheit angesteuert werden, welche ggf. an einen Mikrocomputer
angeschlossen ist. Durch entsprechende Ansteuerung der Ventile und Pumpen
kann dann beispielsweise ein Anlalyseverfahren mit vier Verfahrensabschnitten
realisiert werden, nämlich
erstens dem Benetzen des Bio-Chips 64 mit Probenflüssigkeit,
zweitens dem Spülen
des Bio-Chips und der Kartusche mit einer Spülflüssigkeit sowie mit Luft, drittens
dem Benetzens des Bio-Chips mit einem Farbstoffkonjugat und viertens
dem erneuten Spülen
mit einer Spülflüssigkeit
und Luft. Je nach durchzuführendem
Analyseverfahren sind jedoch eine Vielzahl anderer Schrittfolgen
denkbar.
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Im
Anschluss können
die den Ergebnissen des Analysetests entsprechenden Signale des Bio-Chips 64 durch
eine Ausleseeinheit (nicht gezeigt) ausgelesen werden. Dazu kann
es sinnvoll sein, das Auslesen der Ergebnisse des Bio-Chips 64 in
einer separaten Vorrichtung durchzuführen, da die Dauer des Auslesevorgangs
wesentlich geringer ist als die für das Benetzen, Spülen und
Markieren sowie für
den Ablauf der Analysereaktionen benötigte Zeit. Die Kartusche wird
also aus der Haltevorrichtung der Analyseeinheit wieder entfernt,
wozu zunächst
die Spitzen der Kanülen
der Zu- bzw. Ableitungsdüsen
aus den Öffnungen 52 zurückgezogen werden.
Der erfindungsgemäße Dichtstreifen 58 mit dem
in die Öffnungen 52 hineinreichenden
Dichtmaterial verschließt
sich dabei wieder von selbst, indem die Einstichlöcher elastisch
zugedrückt
werden.
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Allgemein
kann es natürlich
auch vorgesehen sein, dass die Zu- bzw. Ableitungsdüsen mit
den Kanülen
fest mit der Haltevorrichtung verbunden sind und ein Einstechen
bzw. Herausziehen der Spitzen in bzw. aus den Öffnungen 52 durch
die Einführbewegung
bzw. Herausziehbewegung der Kartusche in die Haltevorrichtung hinein
bzw. aus der Haltevorrichtung heraus bewirkt wird.
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Im
folgenden wird ein Verfahren erläutert,
mit welchem die erfindungsgemäße Kartusche
auf einfache und kostengünstige
Art und Weise hergestellt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform
ist die Kartusche als Einweg-Kartusche aus einer Grundplatte 10 und
einer darauf befestigten Folie 12 gebildet. Die Grundplatte 10 ist
ein materialeinheitliches Spritzgussteil aus Kunststoff und wird
in einem Spritzgussverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt. Die dazu verwendete Gussform weist eine Formmatritze
und eine Formpatritze auf, die zwischen sich einen Hohlraum von
im Wesentlichen der Form der zugießenden Grundplatte 10 belassen.
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Die
Nuten 16 für
die Kanäle 18 können in
einfacher Weise durch entsprechende Rippen der Formpatritze oder
der Formmatrize gebildet werden, wobei die Rillen an den zu formenden
Mündungsabschnitten 54 zugeordneten
Enden eine vergrößerte Rillenhöhe aufweisen,
um die Ausnehmungen 56 für die Mündungsübergangshohlräume 54 zu
formen. Die konusförmigen Öffnungen 52 sowie
der hohlzylinderförmige
Probeneinlass 20 werden durch Formstifte geformt, welche
von außen
in den Hohlraum zwischen Formmatritze und Formpatritze einführbar sind.
In eine so vorbereitete Gussform wird dann der Kunststoff in flüssiger Form
eingespritzt und die Grundplatte 10 kann nach entsprechender
Abkühlung
entformt werden.
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Durch
thermisches Verschweißen
(Heißprägen) wird
anschließlich
die Folie 12 auf der Grundplatte 10 aufgebracht,
so dass sie die Nuten 16 und die Durchgangsöffnung 60 ebenflächig überspannt. Im
Bereich des Auslesefensters, d.h. dort, wo die Folie 12 mit
der aktiven Fläche 70 des
Bio-Chips 64 den Reaktionsraum 72 begrenzt, kann
die Folie 12 während
des thermischen Verschweißens
großflächig nicht
gegen die Grundplatte 10 gepresst werden. In diesem Bereich
besteht die Gefahr, dass die Folie durch die Wärmeeinwirkung brüchig wird
und die Fensterfunktion, z.B. die optische Transparenz, beeinträchtigt wird.
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Es
wird daher bevorzugt, diesen Bereich der Folie während des thermischen Verschweißens weniger
stark oder gar nicht zu erwärmen,
was beispielsweise durch einen speziell ausgebildeten Heizstempel
realisiert werden kann, welcher in dem dem Fenster zugeordneten
Bereich mit einer isolierenden Ausparung versehen ist.
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Zur
Fertigstellung der Kartusche können schließlich Elemente
aus Elastomer, insbesondere die Dichtungselemente wie der Dichtstreifen 58 sowie
die Dichtung 74' bzw.
die Dichtlippe 74'', angespritzt
werden. Es kann von Vorteil sein, wenn dafür ein haftmodifiziertes Elastomer
verwendet wird (z.B. 2K-Silikon).
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Insgesamt
wird es bevorzugt, wenn die betriebsbereite Kartusche aus insgesamt
drei verschiedenen Materialen gebildet ist: Zur Minimierung der Eigenfluoreszenz
werden die Grundplatte 10 und die Folie 12 aus
einem Cycloolefin-Copolymer (= COC) gebildet sein, die Dichtelemente
(Dichtstreifen 58, Dichtung 74', Dichtlippe 74'') bestehen aus einem relativ weichen
Elastomer mit guten Dichtungseigenschaften (vorzugsweise aus Silikonkautschuk/Silikongummi
oder einem thermoplastischen Elastomer) und der Bio-Chip-Träger 62 mit
dem Bio-Chip 64 sind aus Polycarbonat gebildet, da sich
auf diesem Material biochemische Substanzen, insbesondere Antigene
besonders gut immobilisieren lassen. Zur Verbindung der Materialien
untereinander ist es in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass
Elastomer an dem Cycloolefin-Copolymer anzuspritzen und zwischen
Polycarbonat und dem Cycloolefin-Copolymer eine mechanische Rastverbindung
(Bio-Chip-Träger 62 an
der Durchgangsöffnung 60)
bereitzustellen.
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Insgesamt
bietet die Erfindung, insbesondere in der in den Figuren illustrierten
Ausführungsform ein
einfach und sicher zu handhabendes, geschlossenes Durchflusssystem
für die
Fluidkommunikation mit einem Bio-Chip,
welches Möglichkeiten
für den Einsatz
von Bio-Chip-Analysesystemen in kleineren, vollautomatischen Stand-Alone-Tischgeräten eröffnet. Diese
ermöglichen
es, umfangreiche mikrobiologische Diagnoseverfahren unabhängig von
einem medizinischen Laboratorium, etwa in einer Arztpraxis durchzuführen. Ein
solches Analysesystem wird dann mit entsprechender Ansteuer- und
Auswerteelektronik sowie einer Bedieneinheit ausgerüstet sein. Als
Beispiele für
auf solche Weise diagnostizierbare Krankheitskomplexe seien reaktive
Arthritiden, Autoimmunerkrankungen oder Enteritiden genannt, aber
auch die Differenzierung und Abklärung des Infektionsstadiums
etwa bei Infektionen von Herpesvieren wie EBV, CMV und HSV, insbesondere
bei immundefizienten oder -supprimierten Patienten ist denkbar.