DE102005048260A1 - Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector - Google Patents

Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector

Info

Publication number
DE102005048260A1
DE102005048260A1 DE200510048260 DE102005048260A DE102005048260A1 DE 102005048260 A1 DE102005048260 A1 DE 102005048260A1 DE 200510048260 DE200510048260 DE 200510048260 DE 102005048260 A DE102005048260 A DE 102005048260A DE 102005048260 A1 DE102005048260 A1 DE 102005048260A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
chamber
sample
rotation
structure
method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200510048260
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Dr. rer. nat. Ducrée
Markus Grumann
Oliver Gutmann
Roland Prof. Dr.-Ing. Zengerle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Albert-Ludwigs-Universitaet Freiburg
Original Assignee
Albert-Ludwigs-Universitaet Freiburg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING, DISPERSING
    • B01F13/00Other mixers; Mixing plant, including combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers
    • B01F13/0059Micromixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING, DISPERSING
    • B01F11/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F11/0002Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms with a mixing receptacle rotating alternately in opposite directions, or rotating about an axis which intersects the receptacle axis at an angle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING, DISPERSING
    • B01F11/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F11/0005Mixing the contents of independent containers, e.g. test-tubes, by shaking or oscillating them
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0636Integrated biosensor, microarrays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0406Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0688Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158Elements containing microarrays, i.e. "biochip"
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00465Separating and mixing arrangements
    • G01N2035/00495Centrifuges
    • G01N2035/00504Centrifuges combined with carousels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible or ultra-violet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/07Centrifugal type cuvettes

Abstract

Ein Verfahren zum Handhaben einer flüssigen Probe umfasst das Einbringen der Probe in eine Kammer, in der eine Erfassungsstruktur angeordnet ist, die eine Erfassung einer Eigenschaft der Probe ermöglicht, und das Rotieren der Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen aufweist, um durch hydrodynamische Inertialeffekte Konvektionsströme der Probe in der Kammer zu erzeugen, um die Probe an der Erfassungsstruktur vorbeizuführen. A method for handling a liquid sample comprising introducing the sample into a chamber in which a recording structure is arranged, which enables detection of a property of the sample, and rotating the chamber with a time-varying rotation vector, the multiple is a multiple acceleration and a includes braking in order to generate convection by hydrodynamic inertial effects of the sample in the chamber to pass out the sample at the sensing structure. Insbesondere eignet sich ein solches Verfahren zum Durchführen von Mikroarray-Experimenten. In particular, such a method for performing microarray experiments is.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Handhaben einer flüssigen Probe unter Verwendung einer Rotation mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, die geeignet sind, um die Probe an einer Erfassungsstruktur, beispielsweise einem Mikroarray, vorbeizuführen. The present application relates to a method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotational vector, which are suitable in a detection pattern, for example a microarray, passing out the sample.
  • Ein Mikroarray ist eine parallele Anordnung einer Mehrzahl von unterschiedlichen, aber definierten „Fängerstrukturen", die auch als Reaktionspunkte bezeichnet werden können, in einem miniaturisierten Raster (beispielsweise 500 μm) auf einem zumeist ebenen Substrat. Die Fängerstrukturen können beispielsweise Fängermoleküle (im Englischen „probe molecules" oder „capture probes"), wie DNA, cDNA, Proteine, Antikörper, biologische Zellen oder ähnliches, sein. Ein „Mikroarray-basierter Test" erlaubt die Detektion der zu den Fängermolekülen komplementären Moleküle. A microarray is a parallel arrangement of a plurality of different, but defined "catcher structures" which may be referred to as reaction points, in a miniaturized screen (e.g. 500 micron) on a generally planar substrate. The scavenger structures can, for example, capture molecules (in English "probe molecules "or" capture probes "), such as DNA, cDNA, proteins, antibodies, biological cells or the like to be. A" microarray-based test "allows the detection of the complementary to the capture molecules molecules. Mikroarray-basierte Tests sind von großem wirtschaftlichem Interesse, beispielsweise bei der Gen-Expressionsanalyse, der SNP-Analytik (SNP = Single Nucleotide Polymorphism) oder für die personalisierte Medizin. Microarray-based tests are of great economic interest, such as gene expression analysis, SNP analysis (SNP = single nucleotide polymorphism) or for personalized medicine.
  • Ein „Mikroarray-basierter Test" besteht aus einer Prozedur mit mehreren Teilschritten. Zunächst wird ein definiertes Mikroarray, also das Substrat mit den immobilisierten Fängermolekülen, in Kontakt mit der zu untersuchenden Flüssigkeit gebracht, so dass die komplementären Moleküle mit den Fängermolekülen reagieren können. Die Reaktion kann viele Stunden dauern und ist von den charakteristischen Zeiten abhängig, die es dauert, bis die komplementären Moleküle zu den Fängermolekülen gelangt sind und dort reagiert haben, beispielsweise eine DNA hybridisiert haben. A "microarray-based test" consists of a procedure with several steps. First, a defined microarray, therefore, the substrate with the immobilized capture molecules, brought into contact with the examined liquid, so that the complementary molecules are able to react with the capture molecules. The reaction can take many hours and is dependent on the characteristic times it takes for the complementary molecules have come to the capture molecules and have responded there have hybridized, for example, a DNA.
  • Durch kontinuierliches „Umrühren" oder eine geeignete Fluidführung können die komplementären Moleküle den Fängermolekülen sehr schnell sehr nahe gebracht werden, so dass die Diffusionslängen stark verkürzt und somit die Zeitdauern für die Reaktion, beispielsweise die Hybridisierung, stark reduziert werden können. Nach der Reaktion der Moleküle mit dem Mikroarray erfolgen weitere Prozessschritte, wie beispielsweise das Waschen des Substrats und somit des Mikroarrays, dh das Entfernen von ungebundenen oder nicht spezifisch gebundenen Molekülen durch Austausch der zu untersuchenden Flüssigkeit durch einen definierten Puffer, oder das Zuführen von Reagenzien, beispielsweise fluoreszenzmarkierter Nachweisantikörper, zu dem Mikroarray. By continuously "agitation" or a suitable fluid guidance, the complementary molecules can be brought to the capture molecules very close very quickly, so that the diffusion lengths greatly shortened, and hence the periods of time for the reaction, for example, the hybridization can be greatly reduced. After the reaction of the molecules with the microarray carried out further process steps, such as washing the substrate, and thus the microarray, ie the removal of unbound or non-specifically bound molecules by exchange of the test liquid through a defined buffer or the feeding of the reagents, for example, fluorescently labeled detection antibody to the microarray.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden Mikroarrays beispielsweise prozessiert, indem die Probe und die relevanten Reagenzien manuell pipettiert werden. According to the prior art microarrays are processed, for example by placing the sample and the relevant reagents are pipetted manually. Bedingt durch die planare Oberfläche des Substrats, typischerweise von der Form eines Mikroskopie-Objektträgers, ist hier der Verbrauch an Probe und Reagenzien hoch. Due to the planar surface of the substrate, typically the form of a microscope slide, in this case the consumption of sample and reagents high. Außerdem ist das Überströmen der Mikroarray-Reaktionspunkte mit der zu untersuchenden Probe nicht kontrolliert. In addition, the overflow of the microarray reaction points is not controlled with the sample to be examined. Aufgrund des nicht durchgängig geschlossenen Substrats kann es sehr schnell zu Eintrocknungseffekten an einzelnen Reaktionspunkten kommen, die das Ergebnis des Experiments negativ beeinflussen. Due to the non-continuous closed substrate may occur very quickly drying out effects of individual reaction points which negatively affect the outcome of the experiment.
  • Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, Mikroarrays in einer geschlossenen fluidischen Struktur zu prozessieren. From the prior art it is further known to process microarrays in a closed fluidic structure. Hierbei gibt es technische Lösungen beispielsweise durch eine gezielte Durchmischung der Probe in Reaktionskammern unter Ausnutzung von akustischen Oberflächenwellen (Engl. SAW = surface acoustic wave). Here, there are technical solutions, for example, by selective mixing of the sample in the reaction chambers taking advantage of surface acoustic waves (Engl. SAW = Surface Acoustic Wave). Derartige Techniken wurden beispielsweise von der Firma Advalytix AG (www.advalytix.de) offenbart. Such techniques have been disclosed, for example, by the company Advalytix AG (www.advalytix.de).
  • Eine alternative Technik bestand darin, eine gezielte Durchmischung der Probe in Reaktionskammern durch eine gekoppelte Rotationsbewegung um zwei Achsen durchzuführen. An alternative technique has been to perform a targeted mixing of the sample in the reaction chambers by a coupled rotating movement about two axes. Eine solche Technik ist bei MA Bynum ua, „Hybridization Enhancement using Microfluidic Planetary Centrifugal Mixing", Analytical Chemistry, Bd. 76, Nr. 23, 1. Dezember 2004, Seiten 7.039–7.044, beschrieben. Gemäß dieser Technik werden Proben auf Dichtungsobjektträger aufgebracht und mit einem Mikroarray abgedeckt, um eine Kammer zu bilden. Die Kammer wird dann in eine planetarische Zentrifuge eingesetzt. Die Zentrifuge dreht die Kammer um eine außerhalb der Kammer liegende Rotationsachse mit einer Drehgeschwindigkeit von 1.200 Umdrehungen pro Minute. Darüber hinaus wird die Kammer noch mit einer Rate von 10 Umdrehungen pro Minute um ihre eigene Achse gedreht. One such technique is described in MA Bynum, among others, "Hybridization enhancement using microfluidic Planetary Centrifugal Mixing", Analytical Chemistry, Vol. 76, no. 23, December 1, 2004, pages 7039 to 7044. According to this technique, samples are applied to seal slides and covered with a micro-array in order to form a chamber. the chamber is then inserted into a planetary centrifuge. the centrifuge rotates the chamber about a lying outside the chamber axis of rotation at a rotational speed of 1,200 revolutions per minute in addition, the chamber is still with. rotated at a rate of 10 revolutions per minute around its own axis.
  • Systeme, die eine druckgetriebene oder elektrisch getriebene Konvektion verwenden, sind bei Rinie van Beuningen et al., "Fast and specific hybridization using flowthrough microarrays on porous metal oxide", Clinical Chemistry, 47(10), S.1931–1933, 2001, und Vincent Benoit et al., "Evaluation of three-dimensional microchannel glass biochips for multiplexed nucleic acid fluorescence hybridization assays", Analytical Chemistry, 73(11), 5.2412–2420, 2001, beschrieben. Systems that use a pressure-driven or electrically-driven convection, are at Rinie van Beuningen et al., "Fast and specific hybridization using flow through microarrays on porous metal oxide", Clinical Chemistry, 47 (10) S.1931-1933, 2001 and Vincent Benoit et al., "evaluation of three-dimensional microchannel glass biochips for multiplexed nucleic acid fluorescence hybridization assays", Analytical Chemistry, 73 (11), described 5.2412-2420 2001.
  • Eine chaotische Advektion ist bei Mark K. McQuain et al., "Chaotic mixer improves microarray hybridization", Analytical Biochemistry, 325(2), 5.215–226, 2004, beschrieben. A chaotic advection is described by Mark K. McQuain et al., "Chaotic Mixer Improves microarray hybridization", Analytical Biochemistry, 325 (2), 5215-226, 2004.
  • Eine Probenoszillation unter Verwendung einer mikrofluidischen Hybridisierung und eines mäanderartigen Arraykanals ist bei Yingjie Liu und Cory B. Rauch, "DNA probe attachment on plastic surfaces and microfluidic hybridization array channel devices with sample oscillation", Analytical Biochemistry, 317(1), S.76–84, 2003 beschrieben. A Probenoszillation using a microfluidic hybridization and a meandering channel array is at Yingjie Liu and Cory as smoke, "DNA probe attachment on plastic surfaces and hybridization microfluidic channel array devices with sample oscillation", Analytical Biochemistry, 317 (1), p.76 described -84., 2003
  • Die Verwendung von Scherflüssen ist bei K. Pappaert et al., "Enhancement of DNA micro-array analysis using shear-driven micro-channel flow system", Journal of Chromatography A, 1014(1–2), S. 1–9, 2003; The use of shear flows is at K. Pappaert et al., "Enhancement of DNA micro-array analysis using shear-driven micro-channel flow system", Journal of Chromatography A, 1014 (1-2), pp 1-9 2003; Johan Vanderhoeven et al., "Exploiting the benefits of miniaturization for the enhancement of DNA microarrays", 25(21–22), S.3677–3686, 2004, und Johan Vanderhoeven et al., "DNA microarray enhancement using a continuously and discontinuously rotating microchamber", Analytical Chemistry, 77(14), 5.4474–4480, 2005, beschrieben. Johan Vanderhoeven et al., "Exploiting the benefits of miniaturization for the enhancement of DNA microarrays," 25 (21-22), S.3677-3686, 2004, and Johan Vanderhoeven et al., "DNA microarray enhancement using a Continuously and described discontinuously rotating micro chamber ", Analytical Chemistry, 77 (14) 5.4474-4480, 2005.
  • Hohlraum-induzierte Mikroströmungen sind bei Robin Hui Liu et al., "Hybridization enhancement using cavitation microstreaming", Analytical Chemistry, 75(8), 5.1911–1917, 2003, beschrieben. Cavity-induced micro-currents are in Robin Hui Liu et al., "Hybridization enhancement using cavitation micro streaming", Analytical Chemistry, 75 (8), 5.1911-1917, described of 2003.
  • Schließlich ist eine akustisch induzierte Konvektion bei Andreas Toegl et al., "Enhancing results of microarray hybridizations through microagitation", Journal of Biomolecular Techniques, 14(3), 5.197–204, 2003, Achim Wixforth, "Flat fluidics: Acoustically driven planar microfluidic devices for biological and chemical applications", in Proceedings of the 13 th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems (Transducers'05), June 5–9, Seoul, Korea, S. 143–146. Finally, an acoustically induced convection Andreas Tögl et al, "Enhancing results of microarray hybridizations through micro agitation", Journal of Biomolecular Techniques, 14 (3), 5197-204, 2003, Achim Wixforth, "Flat fluidics. Acoustically driven planar microfluidic devices for biological and chemical applications ", in Proceedings of the 13 th International Conference on Solid-State sensors, Actuators and Microsystems (Transducers'05), June 5-9, Seoul, Korea, pp 143-146. IEEE, 2005, beschrieben. Described IEEE., 2005
  • M. Grumann ua, „Batch-Mode mixing on Centrifugal Microfluidic Platforms", Lab Chip, 2005, 5, Seiten 560–565, offenbaren ein Mischen von Flüssigkeiten in einer Mischkammer, in dem die Mischkammer einer Rotation mit sich periodisch änderndem Drehsinn unterworfen wird. M. Grumann inter alia, "batch mode mixing on Centrifugal Microfluidic Platforms", Lab Chip, 2005, 5, pages 560-565, disclose a mixing of liquids in a mixing chamber in which the mixing chamber of a rotary is subjected to a periodically varying sense of rotation ,
  • Nachteilig am bekannten Stand der Technik zum Prozessieren von Mikroarrays sind die notwendigerweise aktiven und komplexen Systeme zur Anregung und Steuerung, um eine gezielte Durchmischung der Probe in Reaktionskammern zu erreichen. A disadvantage of the known prior art for processing of microarrays are necessarily active and complex systems for excitation and control in order to achieve a targeted mixing of the sample in the reaction chambers. Außerdem erfordern einige der alternativen Systeme, beispielsweise gepumpte Systeme, Zu- und Abläufe, deren zusätzliche Totvolumina sich negativ auf die Sensitivität der Arrays auswirken. In addition, some of the alternative systems, such as pumped systems, inlets and outlets, the additional dead volumes adversely affect the sensitivity of the arrays require.
  • Die minimalen lateralen Abmessungen der Erfassungsstruktur sind durch die lateralen Abmessungen des 2-dimensionalen Mikroarrays (typischerweise im Bereich eines Quadratzentimeters) durch den Herstellungsprozess vorgegeben. The minimum lateral dimensions of the sensing structure (typically in the range of one square centimeter) defined by the lateral dimensions of the 2-dimensional microarrays by the manufacturing process. Gleichzeitig soll das Totvolumen der Kammer minimiert werden soll. At the same time, the dead volume of the chamber should be minimized. Technisch gesehen geht es also während der Prozessführung hauptsächlich um das Problem, in einer breiten und möglichst flachen Kammer (im Fall der vorliegenden Erfindung Aspektverhältnisse von weit unter 1:10) mit Volumina im Mikroliterbereich eine flüssige Probe an einer Erfassungsstruktur vorbei zu führen. Thus, technically, it goes during the process control mainly the problem in a wide and flat as possible chamber (in the case of the present invention have aspect ratios of much less than 1:10) to lead with volumes in the microliter range, a liquid sample at a detection structure over.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Handhaben einer flüssigen Probe zu schaffen, die es bei einem einfachen Aufbau ermöglichen, einen erhöhten Anteil einer in einer Probenkammer angeordneten Probe an einer Erfassungsstruktur vorbei zu führen. The the present object underlying the invention is to provide an apparatus and a method for handling a liquid sample, which make it possible with a simple structure, to lead an increased proportion of a arranged in a sample chamber sample at a detection structure over.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gelöst. This object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim. 13
  • Die vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Handhaben einer flüssigen Probe mit folgenden Schritten: The present invention provides a method for handling a liquid sample comprising the steps of:
    Einbringen der Probe in eine Kammer, in der eine Erfassungsstruktur, die eine Erfassung einer Eigenschaft der Probe ermöglicht, angeordnet ist, und Introducing the sample into a chamber in which a sensing structure which enables detection of a property of the sample is disposed, and
    Rotieren der Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen, um durch hydrodynamische Inertialeffekte Konvektionsströme der Probe in der Kammer zu erzeugen, um die Probe an der Erfassungsstruktur vorbei zu führen. Rotating the chamber with a time-varying rotational vector containing a multiple acceleration and deceleration of a multiple to generate convection by hydrodynamic inertial effects of the sample in the chamber to guide the sample to the detection pattern over.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Handhaben einer flüssigen Probe, mit folgenden Merkmalen: The present invention further provides an apparatus for handling a liquid sample, comprising:
    einer Kammer, in der eine Erfassungsstruktur, die eine Erfassung einer Eigenschaft der Probe ermöglicht, angeordnet ist; a chamber in which a sensing structure which enables detection of a property of the sample is disposed;
    einer Antriebseinrichtung, die konfiguriert ist, um die Kammer einer Rotation zu unterwerfen; a drive device which is configured to subject the chamber to a rotation; und and
    einer Steuereinrichtung, die konfiguriert ist, um die Antriebseinrichtung zu steuern, um die Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor zu rotieren, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen aufweist, um durch hydrodynamische Inertialkräfte Konvektionsströme einer in der Kammer befindlichen Probe zu erzeugen, um die Probe an der Erfassungsstruktur vorbei zu führen. a control device configured to control the drive means to rotate the chamber at a time varying rotation vector having a multiple acceleration and a multiple braking to generate hydrodynamic inertial convection of a sample in the chamber to the to lead sample at the sensing structure over.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine Rotation mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor erzeugte Konvektionsströme vorteilhaft ausgenutzt werden können, um einen großen Anteil einer in einer Probenkammer angeordneten Probe an einer Erfassungsstruktur vorbei zu führen, bzw. um die Teile einer Probe, der die Erfassungsstruktur ausgesetzt ist, auf einfache und schnelle Weise zu ändern. The present invention is based on the realization that convection currents generated can be obtained by rotation with a time-varying rotational vector may be advantageously exploited to carry a large proportion of a arranged in a sample chamber sample at a detection structure over, or around the parts of a sample of is exposed to the detection pattern to change in a simple and fast way.
  • Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Beschleunigungsphasen durch mehrere Intervalle mit ruhender oder konstant drehender Kammer unterbrochen werden, was vorteilhaft für zu bewirkende Reaktionen sein kann. In embodiments of the invention, the acceleration phase may be interrupted by a plurality of intervals with static or constant rotating chamber, which may be advantageous for the effecting reactions.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die Erfassungsstruktur durch ein Mikroarray, dh eine parallele Anordnung einer Mehrzahl von unterschiedlichen, aber definierten Fängerstrukturen bzw. Fängermolekülen, die auf einem Träger immobilisiert sind, gebildet. In preferred embodiments of the invention, the sensing structure is characterized by a micro-array, that is, a parallel arrangement of a plurality of different, but defined catcher structures or capture molecules which are immobilized on a support formed.
  • Diesbezüglich eignet sich die vorliegende Erfindung insbesondere zur Prozessierung von Mikroarrays, wobei ein quasi instantanes aktives Hinführen von Probe und Reagenzien an die Reaktanden in den Mikroarray-Punkten durch das Rotieren der Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, was als Schüttelmodus bezeichnet werden kann, stattfindet. In this regard, the present invention is particularly suitable for processing of microarrays, wherein a quasi an instantaneous active lead of the sample and reagents to the reactants in the microarray points by rotating the chamber with a time-varying rotational vector, which can be referred to as shaking mode, takes place. Ferner erfolgt dadurch ein schnelles Entfernen nichtgebundener Reaktionspartner von den Mikroarray-Punkten, dh den einzelnen Fängerstrukturen bzw. Fängermolekülen. Further characterized carried rapid removal of non-bound reactants from the microarray points, ie, the individual catcher structures or capture molecules.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bilden ein Mikroarray-Körper und ein Deckel gemeinsam eine Reaktionskammer, wobei durch alternierende Drehbewegungen in der Reaktionskammer eine Konvektion in der Kammer herbeigeführt wird, welche die Durchmischung (zwischen Probe und Mikroarray) in einem Mikroarray-Experiment beschleunigt. In preferred embodiments of the present invention, a microarray body and a lid form a reaction chamber together being brought about by alternating rotary movements in the reaction chamber, a convection in the chamber, which accelerates the mixing (between the sample and microarray) in a microarray experiment. Somit kann aufgrund einer erzwungenen Konvektion einer in einer Reaktionskammer angeordneten Probe die Zeit beispielsweise für eine DNA-Hybridisierung reduziert werden. Thus, the time can be reduced, for example, a DNA hybridization due to a forced convection, arranged in a reaction chamber sample.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Reaktionskammer vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sein. In preferred embodiments, the reaction chamber may be completely filled with liquid.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Kammer in einem Körper gebildet sein, wobei der Körper ein Substrat und einen Deckelchip aufweist. In embodiments of the present invention, the chamber may be formed in a body, the body having a substrate and a lid chip. Ein oder mehrere derartige Körper können in einen Rotor eingesetzt werden, der über einen Drehmotor in Rotation versetzbar ist. One or more such bodies can be used in a rotor, which is displaceable via a rotary motor in rotation. Die Erfassungsstruktur, beispielsweise das Mikroarray, kann auf dem Substrat immobilisiert sein, während im Deckelchip eine Kanalstruktur mit Einlassbereich, Reaktionskavität und Auslassbereich strukturiert ist. The detection structure, for example, the microarray may be immobilized on the substrate, while in the lid chip, a channel structure with the inlet region, reaction cavity and the outlet is structured. Alternativ kann die Erfassungsstruktur an dem Teil des Körpers, beispielsweise dem Deckel, immobilisiert sein, in dem die Kanalstrukturen gebildet sind, während der Deckel ein planares Bauglied sein kann. Alternatively, the detection pattern can be connected to the part of the body, for example the lid, be immobilized, in which the channel structures are formed, while the lid may be a planar member. Die Kanalstruktur kann einen oder mehrere Einlassbereiche, eine oder mehrere Probenkammern, beispielsweise Reaktionskammern, und einen oder mehrere Auslassbereiche aufweisen. The channel structure may comprise one or more inlet regions, one or more sample chambers, for example reaction chambers, and one or more outlet portions.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Körper selbst als Rotationskörper, beispielsweise eine Scheibe, ausgebildet sein, der um eine Rotationsachse drehbar ist. In embodiments of the present invention, the body may be formed itself as a rotation body, for example a disc, which is rotatable about a rotation axis. Ein solcher Rotationskörper kann ebenfalls aus Substrat und Deckelchip gebildet sein und eine zur Implementierung der vorliegenden Erfindung erforderliche Kanalstruktur oder zur Parallelisierung eine Mehrzahl entsprechender Kanalstrukturen, die sternförmig auf der Scheibe angeordnet sind, aufweisen. Such a rotation body may also be formed of the substrate and cover and a chip having to implement the present invention required channel structure or for parallelizing a plurality of corresponding channel structures arranged in a star shape on the disc.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Kanalstruktur einen Auslasskanal aufweisen, der mit der Kammer fluidisch verbunden ist und eine Siphonstruktur aufweist, die in einem gegebenen zentrifugalen Kraftfeld zu einer definierten Füllhöhe der flüssigen Probe in der Kammer führt. According to embodiments of the present invention, the channel structure may have an outlet channel, which is fluidically connected to the chamber and has a siphon structure that results in a given centrifugal force field to a defined liquid level of the liquid sample in the chamber. Dadurch ist es möglich, insbesondere bei Verfahren, bei denen nacheinander unterschiedliche Flüssigkeiten einer Erfassungsstruktur zugeführt werden sollen, ein Austrocknen der Erfassungsstruktur sicher zu vermeiden. Thereby, it is possible, particularly in processes wherein different liquids of a detection structure to be successively supplied to prevent drying of the sensing structure safely.
  • Unter einer Siphon-Struktur ist im Allgemeinen eine dem Schwerefeld, im Fall der vorliegenden Erfindung dem Zentrifugalfeld, ausgesetzte Struktur zu verstehen, welche ein Reservoir und einen Verbindungskanal umfasst, dessen eines Ende an das Reservoir angeschlossen ist und dessen anderes Ende einen Auslass aufweist. Under a siphon structure is generally a the gravitational field, in case of the present invention to understand the centrifugal field, exposed structure which comprises a reservoir and a connection passage whose one end is connected to the reservoir and the other end has an outlet. Das System ist mit einer Flüssigkeit zumindest partiell gefüllt. The system is filled at least partially with a liquid.
  • Nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren strebt das System nun einen hydrostatischen Gleichgewichtszustand an, bei welchem alle Menisken die gleiche Position in Richtung des Kraftfeldes einnehmen. According to the principle of communicating vessels, the system now aims at a hydrostatic equilibrium state in which all menisci occupy the same position in the direction of the force field. Ist der Auslasskanal so ausge bildet, dass er sich nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren vollständig mit Flüssigkeit befüllt, fließt, wenn die Position des Auslasses unter dem Flüssigkeitspegel im hydrostatischen Gleichgewicht liegt, solange Flüssigkeit aus dem Auslass, bis der Flüssigkeitspegel im Reservoir auf der Höhe des Auslasses liegt. If the outlet passage so be formed that it completely filled according to the principle of communicating tubes with fluid flowing when the position of the outlet is below the liquid level in the hydrostatic equilibrium as long as liquid from the outlet, until the liquid level in the reservoir at the height of the outlet is located. In der Sanitärtechnik wirkt die durchgehende Flüssigkeitssäule des Verbindungskanals als Geruchsstopp, welcher auch durch das Nachspülen geruchsdicht bleibt. In sanitary technology, the continuous liquid column of the connecting channel acts as odor stop, which remains odor-tight even by the rinsing.
  • Sobald der Verbindungskanal vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, kann der Flüssigkeitspegel auch unabhängig vom Verlauf dieses Verbindungskanals allein durch die Höhe seines Auslasses eingestellt werden. Once the connecting channel is completely filled with liquid, the liquid level can also be set independently of the course of the communication passage only by the height of its outlet. Durch Absenken des Auslasses unterhalb des Reservoirbodens wird das Reservoir solange entleert, wie die kontinuierliche Flüssigkeitssäule nicht unterbrochen wird. the reservoir is emptied while by lowering the outlet below the reservoir floor, such as the continuous liquid column is not interrupted. Befindet sich der Anschluss des Verbindungskanals beispielsweise am Boden des Reservoirs, so wird das Reservoir vollständig entleert. the connection of the connecting channel is for example at the bottom of the reservoir, the reservoir is completely empty.
  • Die vollständige Befüllung des Siphons kann entweder nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren durch Zuschütten in das Reservoir erfolgen, bis der gemeinsame Flüssigkeitspegel im hydrostatischen Gleichgewichtszustand oberhalb des höchsten Punktes des Verbindungskanals liegt, und/oder durch die kapillar getriebene Befüllung des Kanals. The complete filling of the siphon can be either on the principle of communicating tubes done by filling up the reservoir until the common liquid level is in hydrostatic equilibrium state than the highest point of the connecting duct, and / or through the capillary driven filling of the channel.
  • Als Siphon-Effekt soll hier allgemein die Regelung des Füllstandes in einem Reservoir durch den Verlauf und die Position des Verbindungskanals nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren aufgefasst werden. As a siphon effect, the regulating the level is generally intended to be construed in a reservoir through the course and position of the communicating passage according to the principle of communicating tubes here.
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Erfassungsstruktur eine Sensorstruktur aufweisen, die ein oder mehrere Sensorbereiche umfasst, die auf eine im Bereich derselben befindliche Probe ansprechen, um Rückschlüsse auf Eigenschaften bzw. Bestandteile der Proben zu ermöglichen. In alternative embodiments of the invention, the sensing structure may comprise a sensor structure that includes one or more sensor regions, responsive to a portion thereof in the sample located in order to enable conclusions to characteristics or components of the sample. Beispiele für solche Sensorstrukturen sind Sauerstoff-Sensoren, CO 2 -Sensoren oder Biosensoren, die Biomoleküle verwenden, um Eigenschaften einer Probe nachzuweisen. Examples of such sensor structures are oxygen sensors, CO 2 sensors or biosensors, which use the biomolecules in order to detect properties of a sample.
  • Die Kanalstrukturen sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass das Zusammenspiel aus Zentrifugalkraft und Kapillarkraft mit synchronisierter Probenzugabe und Reagenzienzugabe beispielsweise eine vollständige Prozessierung eines Mikroarray-Experiments ermöglicht. The channel structures are preferably configured such that the interaction of centrifugal force and capillary force allows with synchronized sample addition and addition of reagents, for example, a complete processing of a microarray experiment. Dabei kann eine Siphon-Struktur im zentrifugalen Kraftfeld einen durch den Zeitverlauf der Drehfrequenz und die zu bestimmten Zeitpunkten zugegebenen Flüssigkeitsvolumina definierten Verlauf der Füllhöhe erzeugen, worüber sich die Reaktionsbedingungen in der Reaktionskammer präzise kontrollieren lassen. Here, a siphon structure in the centrifugal force field produce a space defined by the timing of the rotation frequency and the added liquid volumes at certain times during the filling level, what can be the reaction conditions in the reaction chamber to control precisely. Insbesondere kann bei der Durchführung eines Mikroarray-Experiments die Siphon-Struktur bewirken, dass der Reaktionsraum stets zumindest so weit mit Flüssigkeit gefüllt ist, dass das Mikroarray von dieser bedeckt ist, wenn nacheinander die Probe, eine Waschflüssigkeit und Reagenzien in den Reaktionsraum zugeführt werden. In particular, can cause the siphon structure when carrying out a microarray experiment that the reaction chamber is always as far filled at least with fluid that the microarray is covered with this, when successively the sample, a washing liquid and reagents are supplied into the reaction chamber. Somit kann das Mikroarray unter durchgängig kontrollierbaren fluidischen Bedingungen prozessiert werden, da im zentrifugalen Kraftfeld der Siphon-Kanal die Füllhöhe in der Reaktionskammer festlegt. Thus, the microarray can be processed under continuous controllable fluidic conditions since determines the filling level in the reaction chamber in the centrifugal force field of the siphon channel.
  • Die vorliegende Erfindung besteht gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen somit in einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Prozessieren von Mikroarrays auf einem vorzugsweise planaren Substrat, wobei die Erfindung die Integration der im Folgenden beispielhaft beschriebenen, typischen Schritte eines mikroarray-basierten Experiments ermöglicht. The present invention thus consists in accordance with preferred embodiments of an apparatus and a method for processing of microarrays on a preferably planar substrate, the invention enables the integration of the steps of a microarray-based experiment example described below, the typical. Diese Schritte umfassen die Probenzugabe in eine Reaktionskammer und das Blockieren derselben, das gegebenenfalls mehrfache Waschen der Reaktionskammer und damit des Mikroarrays, den Nachweis, dh das Färben, des Mikroarrays und ein folgendes, wiederum gegebenenfalls mehrfaches Waschen des Mikroarrays. These steps include the sample addition into a reaction chamber and blocking the same, optionally multiple washing of the reaction chamber and thus the microarray, detection, that is, the dyeing of the microarray and a following turn optionally multiple washing of the microarray. Auch das Auslesen des Mikroarrays, das auf jede beliebige herkömmliche Weise erfolgen kann, könnte integriert werden. Even the reading of the microarray, which can be done in any conventional manner, could be integrated.
  • Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine nahezu vollständige Integration aller notwendigen Schritte zum Prozessieren eines mikroarray-basierten Experiments, wobei die Reduktion der manuellen Arbeitsschritte auch dabei hilft, die Reproduzierbarkeit von mikroarray-basierten Experimenten zu erhöhen. Thus, the present invention enables an almost complete integration of all necessary steps for processing a microarray-based experiment, the reduction of manual work steps also helps to increase the reproducibility of microarray-based experiments. Der Körper, in dem die fluidischen Strukturen gebildet sind, der vorzugsweise aus einem Substrat und einem Deckel besteht, lässt sich einfach und kostengünstig herstellen und kann deshalb als Einwegartikel eingesetzt werden. The body, in which the fluidic structures are formed, which preferably consists of a substrate and a cover which can be easily and inexpensively and can therefore be used as a disposable article.
  • Bei einem Pilot-Experiment hatte die Reaktionskammer ein Volumen von ca. 50 μL, wobei das Gesamtvolumen bestehend aus Probe, Reagenzien und Puffern bei dem durchgeführten Experiment bei lediglich 500 μL lag. In a pilot experiment, the reaction chamber had a volume of about 50 L, the total volume was composed of sample, reagents and buffers in the experiment conducted at only 500 ul. Dies stellt generell eine erhebliche Reduktion des Verbrauchs der zum Teil sehr teueren Flüssigkeiten dar. Diese Volumina sind im Gegensatz zu Experimenten, die an einer freien, also nicht durch eine Kammer eingegrenzten Mikroarrayoberfläche durchgeführt werden, sehr gering und ließen sich durch eine gezielte Optimierung der Kammerform noch erheblich reduzieren. This generally represents a significant reduction in the consumption of some very expensive liquids. These volumes are opposed to experiments that are conducted in a free, not confined by a chamber microarray surface very small and could be a targeted optimization of the chamber form considerably reduced.
  • Bedingt durch die optimierten hydrodynamischen Bedingungen, die durch die Anwendung der Rotation mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor erreicht werden kann und die alternativ oder unterstützend durch eine mäanderförmige Reaktionskammer erreicht werden können, ließ sich bei dem Pilot-Experiment die Prozesszeit auf 45 Minuten senken. Due to the optimized hydrodynamic conditions can be achieved by the application of rotation with a time-varying rotation vector and that can be achieved by a meander-shaped reaction chamber alternatively or supportive, could be lower in the pilot experiment, the process time to 45 minutes. Dabei entfällt der weitaus größte Teil dieser Zeit auf die Reaktion/Inkubation zwischen der anfänglich eingebrachten Probe mit der Erfassungsstruktur, während ein Waschschritte in weniger als einer Minute beendet ist. In this case, the vast majority of this time is attributable to the reaction / incubation between the initially introduced sample with the detection pattern, while a washing is completed in less than one minute. Generell ist eine weitere, drastische Beschleunigung der Prozesszeit und auch eine erhebliche Reduzierung des Kammervolumens über dem Mikroarray denkbar. In general, a more drastic acceleration of the process time and a considerable reduction of the chamber volume on the microarray is conceivable.
  • Die erfindungsgemäß verwendbare geschlossene Reaktionskammer ermöglicht im Vergleich zu einem nicht gedeckelten Substrat, dass das mikroarray-basierte Experiment permanent in einer kontrollierten Umgebung abläuft, was insbesondere verhindern kann, dass die Mikroarray-Spots austrocknen. The closed reaction chamber used in the invention enables compared to a non-capped substrate such that the microarray-based experiment runs continuously in a controlled environment, which can particularly prevent the microarray spots dry out. Insbesondere ermöglicht das „Umrühren" in dem Reaktionsraum durch das Rotieren mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor eine verkürzte Prozessdauer, während die fluidische „Siphon-Struktur" eine kontrollierte Umgebung liefert. In particular, the "stirring" in the reaction chamber allows a shortened processing time by rotating with a time-varying rotation vector, while the fluidic "siphon" structure provides a controlled environment.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Preferred embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 und and 2 2 schematisch eine Draufsicht und eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei schematically shows a plan view and a cross sectional view of an embodiment of a device according to the invention, wherein 2 2 schematisch eine Querschnittansicht entlang der Linie XX von schematically illustrates a cross-sectional view taken along the line XX of 1 1 darstellt. represents.
  • 3 3 bis to 5 5 schematische Ausführungsbeispiele von Kanalstrukturen von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; schematic embodiments of channel structures of embodiments of a device according to the invention;
  • 6a 6a und and 6b 6b schematische Querschnittansichten zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; schematic cross-sectional views for illustrating an embodiment of the inventive method;
  • 7 7 die Ergebnisse eines unter Verwendung der Erfindung durchgeführten Experiments; the results of a test conducted using the invention experiment;
  • 8 8th Beispiele für zeitlich veränderliche Drehvektoren, die erfindungsgemäß verwendet werden können; Examples of time-varying rotation vectors that can be used according to the invention;
  • 9 9 ein beispielhaftes Frequenzprotokoll zur Durchführung eines Mikroarray-Experiments und der dabei auftretenden Füllstandshöhe in der Kammer. an exemplary frequency protocol for performing a microarray experiment and the filling level occurring in the chamber.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun zunächst anhand der An embodiment of the device according to the invention is now first with reference to the 1 1 und and 2 2 erläutert. explained.
  • Die Vorrichtung umfasst einen Rotor The device comprises a rotor 10 10 , der mit einer Welle Provided with a shaft 12 12 verbunden ist, die durch einen Drehmotor is connected by a rotary motor 14 14 antreibbar ist. can be driven. Der Rotor the rotor 10 10 kann auf beliebige Weise beispielsweise auf einem Stufenabschnitt der Welle can in any manner, for example, on a step portion of the shaft 12 12 angebracht sein. to be appropriate. Der Drehmotor The rotary motor 14 14 ist mit einer Steuerung is connected to a control 16 16 versehen, die ausgelegt ist, um den Rotor auf die erforderliche Weise in Rotation zu versetzen. provided that is adapted to set the rotor in rotation in the required manner.
  • Der Rotor umfasst vier Aufnahmebereiche The rotor comprises four receiving areas 20 20 zum Aufnehmen von erfindungsgemäßen Fluidstrukturen enthaltenden Module according to the invention for receiving fluid-containing structures modules 22 22 . , Die Module bestehen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Substrat The modules consist in the shown embodiment consists of a substrate 24 24 und einem Deckel and a lid 26 26 , wobei Fluidstrukturen in dem Substrat Wherein fluid structures in the substrate 24 24 gebildet sind. are formed. Die Fluidstrukturen umfassen, wie in The fluid structures comprise, as in 1 1 gezeigt ist und später Bezug nehmend auf is shown, and later referring to 3 3 näher erläutert wird, eine Reaktionskammer is explained in detail, a reaction chamber 30 30 , einen Auslasskanal , An outlet port 32 32 mit einer zentrifugalen Siphon-Struktur with a centrifugal siphon structure 32 32 , einen Abfallreservoirbereich , A waste reservoir area 34 34 sowie zwei Einlasskanäle and two intake ports 36 36 und and 38 38 . , Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Fluidstrukturen in dem Substrat In the illustrated embodiment, the fluid structures in the substrate 24 24 strukturiert. structured. Alternativ könnten die Fluidstrukturen auch in dem Deckel oder in Deckel und Substrat strukturiert sein. Alternatively, the fluid structures could also be structured in the lid or cover and substrate. Durch die Kombination von Substrat und Deckel entsteht eine Anordnung, die einen Reaktionsraum und Kanalsysteme für die Zu- und Abfuhr von Proben bzw. Analyten, Reagenzien und/oder Waschflüssigkeiten zu der Reaktionskammer enthält. The combination of substrate and cover an arrangement which includes a reaction chamber and duct systems for the supply and removal of samples or analytes, reagents and / or washing liquids to the reaction chamber is formed.
  • Durch die Steuereinrichtung By the controller 16 16 wird der Drehmotor is the rotation motor 14 14 derart gesteuert, dass der Rotor, und somit die Module controlled such that the rotor and thus the modules 22 22 , mit einer Rotation beaufschlagt werden, um die erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen. are subjected to a rotation, in order to perform the inventive methods.
  • Beispielhafte Kanalstrukturen werden nun Bezug nehmend auf die Exemplary channel structures reference will now be taking on the 3 3 und and 4 4 beschrieben. described. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die fluidischen Strukturen bzw. Kanalstruk turen dabei gebildet, indem ein planares Substrat verwendet ist, auf dem das Mikroarray immobilisiert ist, während ein Deckelchip strukturiert ist, um die fluidischen Strukturen zu realisieren. In preferred embodiments, the fluidic structures or channel structures are structural in this case formed by a planar substrate is used on which the microarray is immobilized, while a lid chip is structured to realize the fluidic structures.
  • Bei dem in In the in 3 3 gezeigten Beispiel umfassen die Fluidikstrukturen einen Einlassbereich In the example shown, the fluidic comprise an inlet region 40 40 für eine Probe bzw. einen Analyt und einen Einlassbereich for a sample and an analyte and an inlet region 42 42 für Reagenzien. for reagents. Der Einlassbereich The inlet area 40 40 ist über einen Einlasskanal is via an inlet channel 44 44 mit einer Reaktionskammer having a reaction chamber 46 46 verbunden, während der Einlassbereich respectively, while the inlet region 42 42 über einen Einlasskanal via an inlet channel 48 48 mit der Reaktionskammer with the reaction chamber 46 46 verbunden ist. connected is. Die Einlasskanäle The intake ports 44 44 und and 48 48 sind bezüglich eines zentrifugalen Kraftfeldes (siehe Pfeil F ν in with respect to a centrifugal force field (see arrow F in ν 3 3 ) radial innen an die Reaktionskammer ) Radially on the inside of the reaction chamber 46 46 angeschlossen. connected. Radial außen ist an die Reaktionskammer ein Auslasskanal Radially outward is connected to the reaction chamber an exhaust port 50 50 angeschlossen, der in diesem Anwendungsbeispiel eine derartige Siphonstruktur connected, in this application example, such a siphon 52 52 aufweist, die zunächst aus einem in Richtung des zentrifugalen Kraftfeldes radial nach außen verlaufenden Kanalabschnitt has, initially in the direction of the centrifugal force field radially extending from an outwardly channel portion 52a 52a , dann einem gegen das Kraftfeld radial nach innen verlaufenden Kanalabschnitt , Then a radially extending against the force field inside channel section 52b 52b und dann wiederum aus einem mit dem Kraftfeld radial nach außen verlaufenden Kanalabschnitt and then again from an extending to the field force radially outwardly channel portion 52c 52c gebildet ist. is formed. Die radiale Position des Auslasses der Kanalstruktur liegt unterhalb des Bodens der Reaktionskammer The radial position of the outlet of the channel structure lies below the bottom of the reaction chamber 46 46 , also Δr < 0. Eine Entlüftung So .DELTA.R <0 Venting 54 54 ist für die Siphonstruktur vorgesehen. is provided for the siphon. Die Entlüftung the vent 54 54 kann gegebenenfalls komplett oder abschnittsweise hydrophobisiert werden. may optionally be completely or partially hydrophobized. Der Auslasskanal the outlet 50 50 mündet in ein Abfallreservoir opens into a waste reservoir 56 56 . , Die Entlüftung the vent 54 54 ist im Abfallreservoir is in the waste reservoir 56 56 vorgesehen. intended. Am Ende des Auslasskanals At the end of the outlet channel 50 50 kann optional ein hydrophobisierter Abschnitt can, optionally, a portion of hydrophobized 57 57 vorgesehen sein. be provided.
  • Die Siphon-Struktur The siphon structure 52 52 ist ausgelegt, um bei einem gegebenen zentrifugalen Kraftfeld, das an einem bestimmten Punkt durch die Rotationsgeschwindigkeit, die radiale Position sowie die Dichte der verwendeten Flüssigkeiten festgelegt ist, bei der anfänglichen Befüllung einen definierten Flüssigkeitspegel in der Reaktionskammer is designed for a given centrifugal force field that is set at a certain point by the rotation speed, the radial position and the density of the liquids used in the initial filling a defined liquid level in the reaction chamber 46 46 zu erzeugen. to create.
  • Vorzugsweise ist die Struktur derart ausgelegt, dass die Reaktionskammer Preferably, the structure is designed such that the reaction chamber 46 46 in dieser Phase vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. is completely filled at this stage with liquid.
  • Die Einlassbereiche The inlet areas 40 40 und and 42 42 weisen Einlassbereichsöffnungen have inlet area openings 40a 40a und and 42a 42a auf. on. Beim Befüllvorgang der beiden Einlässe dient der jeweils inaktive Kanal als Entlüftung. During the filling of the two inlets of each inactive channel is used as a vent. In In 4 4 ist eine alternative Struktur gezeigt, bei der alle Flüssigkeiten durch einen einzigen Kanal there is shown an alternative structure in which all the liquids through a single channel 84 84 zugeführt werden, was aber die Entlüftung erschwert. are fed, but what makes it difficult to vent. Der Kanal The channel 84 84 ist an seinem radial inneren Ende mit einem Einlassbereich is at its radially inner end with an inlet region 82 82 verbunden, der eine Einlassbereichsöffnung connected to an inlet of the opening area 82a 82a aufweist, und an seinem radial äußeren Ende mit einer Kammer has, and at its radially outer end with a chamber 80 80 verbunden. connected.
  • In den Ausführungsbeispielen von In the embodiments of 3 3 und and 4 4 entspricht die Koordinate Δr der radialen Höhendifferenz relativ zu Auslass der Kammer, in der eine Erfassungsstruktur corresponding to the coordinate .DELTA.R the radial height difference relative to the outlet of the chamber, in which a sensing structure 60 60 , beispielsweise eine Mikroarray, vorgesehen ist. Is provided, for example, a microarray. Wird nun die zu Anfang leere Kammer mit der Erfassungsstruktur mit einem Volumen gefüllt, sodass der Flüssigkeitspegel im Gleichgewichtszustand des Zentrifugalfeldes unterhalb von der radial innersten Position des Siphon-Kanals liegt, so bleibt dieser Flüssigkeitspegel konstant bei Δr > 0, unabhängig von der Drehfrequenz. If now the blank to the top chamber filled with the detection pattern with a volume so that the liquid level in the equilibrium state of the centrifugal field is below the radially innermost position of the siphon duct, so that the liquid level remains constant at .DELTA.R> 0 regardless of the rotation frequency. In dieser Phase wird in diesem Ausführungsbeispiel die Probe mit dem Mikroarray im Schüttelmodus inkubiert. In this phase, the sample is incubated with the microarray in shaking mode in this embodiment. Ist der Siphon-Kanal hingegen vollständig bis zu seinem Auslass mit Flüssigkeit gefüllt, so läuft die Flüssigkeit aus der Kammer während der Zentrifugation kontinuierlich in den Ablauf. If the siphon channel, however, completely filled up to its outlet with liquid, so the fluid runs from the chamber during centrifugation continuously in the process. Eine solche Befüllung kann beispielsweise durch die Kapillarkraft bei kleinen Drehzahlen oder bei ruhender Struktur erfolgen, oder durch Zugabe eines Flüssigkeitsvolumens, welches (temporär) einen Gleichgewichts-Flüssigkeitspegel oberhalb von dem radial innersten Punkt des Siphonkanals r max erzwingt. Such filling can take place for example by the capillary force at low speeds or at rest structure, or by adding a volume of liquid that forces an equilibrium liquid level above the radially innermost point of the Siphonkanals r max (temporary).
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Kanalstrukturen in dem Deckelchip gebildet, wobei der Deckelchip derart mit einem Mikroarray-Substrat zusammengeführt wird, dass in der Reaktionskammer das Mikroarray In preferred embodiments of the invention, the channel structures are formed in the cap chip, wherein the lid chip is so combined with a microarray substrate in that in the reaction chamber, the microarray 60 60 angeordnet ist. is arranged. Die Wände der Kanalstrukturen weisen vorzugsweise hydrophile Eigenschaften auf. The walls of the channel structures preferably exhibit hydrophilic properties. Der Einlassbereich The inlet area 40 40 und der Einlasskanal and the inlet channel 44 44 dienen dazu, Probenflüssigkeit durch Zentrifugalkraft auf der rotierenden Anordnung dem Reaktionsraum serve sample liquid by centrifugal force on the rotating assembly of the reaction chamber 46 46 zuzuführen. supply. Der Einlassbereich The inlet area 42 42 und der Einlasskanal and the inlet channel 48 48 dienen dazu, Reagenzien durch die Zentrifugalkraft auf der rotierenden Anordnung dem Reaktionsraum serve reagents by centrifugal force on the rotating assembly of the reaction chamber 46 46 zuzuführen. supply. Der Auslasskanal the outlet 50 50 dient dazu, die zuerst zugeführte Probe bei beliebig hohen Drehzahlen und während des Schüttelmodus in der Kammer zu belassen und so einen konstanten Flüssigkeitspegel in der Reaktionskammer serves to keep the first supplied sample at arbitrarily high speeds and during the shaking mode in the chamber and so a constant liquid level in the reaction chamber 46 46 einzustellen. adjust. Vorzugsweise ist die Reaktionskammer Preferably, the reaction chamber 46 46 in diese Phase stets vollständig mit Flüssigkeit gefüllt und es wird somit ein Austrocknen der Reaktionskammer und somit des darin angeordneten Mikroarrays zuverlässig vermieden. always completely filled in this phase with liquid and it is thus drying out of the reaction chamber, and thus the microarray arranged therein reliably avoided. Bereits in der Reaktionskammer Already in the reaction chamber 46 46 befindliche Flüssigkeit wird durch die nachfolgend zugeführten Flüssigkeitsvolumina in den Abfallbereich verdrängt. Liquid present is displaced by the subsequently supplied liquid volumes in the waste zone. Die Einlassbereiche The inlet areas 40 40 und and 42 42 weisen die Öffnungen have the openings 40a 40a und and 42a 42a entweder in dem Deckelchip oder in dem Substrat auf, um ein Befüllen derselben mit den jeweiligen Flüssigkeiten zu ermöglichen, entweder manuell oder automatisch. either in the lid or chip in the substrate, to allow for filling them with the respective liquids, either manually or automatically. Ferner umfasst die optional hydrophobisierte Entlüftung Further comprising the optional vent hydrophobized 54 54 eine Öffnung entweder in dem Deckelchip oder dem Substrat, um eine Entlüftung zu ermöglichen. an opening in the lid either chip or to allow venting the substrate.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand des Durchführens eines Mikroarray-Experiments beschrieben. An embodiment of a method of the invention will now be described by way of performing a microarray experiment.
  • Dabei wird zunächst eine Probenflüssigkeit, dh ein Analyt, in die Reaktionskammer In this case, first, a sample liquid, that is, an analyte in the reaction chamber 46 46 eingebracht, indem der Einlassbereich introduced by the inlet region 40 40 mit der Probenflüssigkeit befüllt und gleichzeitig oder nachfolgend die Kanalstruktur (beispielsweise durch den Drehmotor filled with the sample liquid and simultaneously or subsequently the channel structure (for example, by the rotary motor 14 14 mit der zugeordneten Steuereinrichtung with the associated control means 16 16 , . 2 2 ) mit einer geeigneten Rotation beaufschlagt wird, um durch die Zentrifugalkraft F ν und optional auch durch eine Kapillarkraft die Flüssigkeit durch den Einlasskanal ) Is subjected to an appropriate rotation to the centrifugal force F by ν, and optionally also by a capillary force the liquid through the inlet channel 44 44 in die Reaktionskammer into the reaction chamber 46 46 einzubringen. contribute. Das eingebrachte Volumen ist so gewählt, dass sich über die Zentrifugalkraft im hydrostatischen Gleichgewicht zunächst ein Flüssigkeitspegel oberhalb der Erfassungsstruktur, aber unterhalb von r max einstellt, sodass sich die Reaktionskammer noch nicht durch den Siphon zentrifugal entleeren kann. The introduced volume is selected such that initially a liquid level above the sensing structure, but less than r max setting over the centrifugal force in hydrostatic equilibrium, so that the reaction chamber can not be emptied through the siphon centrifugally.
  • Nach dem Befüllen der Reaktionskammer wird nun diese mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor beaufschlagt, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen, ggf. unterbrochen durch Ruhephasen mit konstantem oder verschwindendem Drehvektor, aufweist. After filling the reaction chamber it is now subjected to a time varying rotation vector having a multiple acceleration and deceleration several times, possibly interrupted by periods of rest with constant or vanishing rotation vector. Durch die Drehung der Anordnung mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor erzeugen hydrodynamische Inertialkräfte innerhalb der Reaktionskammer Konvektionsströme der dort befindlichen Flüssigkeit. By the rotation of the assembly with a time-varying rotational vector generating hydrodynamic inertial forces within the reaction chamber convection of the liquid located there. Somit kann die Zeitdauer für die Durchmischung von komplementären Molekülen in der Probe an die Fängermoleküle durch ein gezieltes „Umrühren" der in der Reaktionskammer Thus, the time period for the mixing of complementary molecules in the sample to the capture molecules by targeted "stirring" of the reaction chamber 46 46 befindlichen Flüssigkeit verringert werden. Liquid located can be reduced. Aufgrund der Konvektionsströme werden auch Moleküle, die im stationären Fall weit von den Fängermolekülen entfernt sein können, nahe an den immobilisierten und jeweils komplementären Fängermolekülen vorbeigeführt. Because of the convection currents also molecules which may be far away from the capture molecules in the stationary case are passed close to the immobilized capture molecules and respective complementary. Ferner werden nichtgebundene Reaktionspartner schnell von den Fängermolekülen entfernt. Furthermore, unbound reactants are quickly removed from the capture molecules.
  • Nach einer für die Prozessierung des Mikroarrays ausreichenden Zeitdauer wird dann über den Einlassbereich After sufficient for the processing of the microarray period of time is then the inlet region 42 42 eine Waschflüssigkeit in die Reaktionskammer a washing liquid into the reaction chamber 46 46 eingebracht, durch Zentrifugalkraft durch den Einlasskanal introduced by centrifugal force through the inlet channel 48 48 . , Dadurch wird die in der Reaktionskammer As a result, in the reaction chamber 46 46 befindliche Probenflüssigkeit über den Auslasskanal Sample liquid present above the outlet 50 50 verdrängt und die Siphonstruktur zentrifugal oder durch die Kapillarkraft bei geeignet kleinem Zentrifugalfeld befüllt. displaced and fills the siphon centrifugally or by the capillary force at a suitably small centrifugal field. Mit vollständig befülltem Siphon findet im Zentrifugalfeld eine kontinuierliche Entleerung der Reaktionskammer With completely full siphon place in the centrifugal continuous discharge of the reaction chamber 46 46 statt. instead of.
  • Das Siphonprinzip ergibt auch, dass das neu eingeführte Volumen dem verdrängten Volumen entspricht. The siphon is also clear that the volume of newly introduced corresponds to the displaced volume. Um einen vollständigen Flüssigkeitsaustausch in der Reaktionskammer To provide a complete fluid exchange in the reaction chamber 46 46 zu gewährleisten muss das neu eingeführte Volumen damit mindestens dem Kammervolumen entsprechen. the volume of newly introduced needs to ensure order at least equal to the chamber volume. Unter laminaren Verhältnissen, welche in den sehr flachen Kammern typische sind und gerade die in dieser Schrift behandelten Durchmischungsprobleme verursachen, kann die Volumenverdrängung hydrodynamisch so ausgestaltet werden, dass das neu eingeführte nicht mit ausgespült wird. Under laminar conditions, which are typical in very shallow chambers and just cause treated in this document, mixing problems, the volume displacement can be hydrodynamically designed such that that is not flushed with newly introduced. Im Idealfall findet in der Kammer Ideally place in the chamber 46 46 also ein vollständiger Volumenaustausch statt. So a complete volume exchange instead.
  • Nach dem Zuführen der Waschflüssigkeit können über den Einlassbereich After feeding the washing liquid can via the inlet area 42 42 und den Einlasskanal and the inlet channel 48 48 unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft weitere Reagenzien, beispielsweise fluoreszenzmarkierte Nachweisantikörper, in die Reaktionskammer taking advantage of the centrifugal force further reagents, for example, fluorescently labeled detection antibody, into the reaction chamber 46 46 eingebracht werden. are introduced. Im Anschluss erfolgt wiederum ein Zuführen einer Waschflüssigkeit und deren zentrifugal getriebener Ausfluss durch den Siphon. After supplying a washing liquid and the centrifugally driven outflow through the siphon again effected. Nachfolgend kann auf beliebige geeignete Weise eine Auswertung des Mikroarrays erfolgen. Below can be done in any suitable manner an analysis of the microarray.
  • Hinsichtlich der Kanalstrukturen bleibt festzuhalten, dass in With regard to the channel structures remains to be noted that in 3 3 die Einlasskanäle the inlet channels 44 44 und and 48 48 sowie der Auslasskanal and the outlet 50 50 den wesentlichen Teil des hydrodynamischen Flusswiderstandes der Gesamtstruktur darstellen. constitutes the major portion of the hydrodynamic flow resistance of the total structure.
  • In In 5 5 ist schematisch eine Kanalstruktur gezeigt, deren Auslasskanal schematically shows a channel structure, the outlet port 70 70 eine alternative Siphon-Struktur an alternative siphon structure 72 72 aufweist. having. Die Siphon-Struktur umfasst einen in Flussrichtung radial nach außen verlaufenden Abschnitt The siphon structure comprises a radially extending in the flow direction outward portion 70a 70a und einen radial nach innen verlaufenden Abschnitt and a radially inwardly extending portion 70b 70b , der in ein Abfallreservoir Which in a waste reservoir 76 76 , das mit einer Entlüftungsöffnung Provided with a vent 76a 76a versehen ist, mündet. is provided, opens. Diese im höchsten Punkt des Siphons r max abgeschnittene Struktur basiert im Zentrifugalfeld direkt auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. These r the siphon at the highest point max truncated structure is based in the centrifugal field directly on the principle of communicating vessels. Im hydrostatischen Gleichgewicht stellt ein Flüssigkeitspegel Δr > 0 oberhalb von r max die vollständige Befüllung sowie damit gleichzeitig auch die Festlegung des Gleichgewichts-Flüssigkeitspegel auf r max sicher. In hydrostatic equilibrium provides a liquid level .DELTA.R> 0 above r max complete filling and thus also the determination of the equilibrium liquid level to r max safe. Das Ende des Siphonkanals bei r max liegt dabei vorzugsweise oberhalb der Erfassungsstruktur und gewährleistet damit eine vollständige Befüllung derselben, wie wiederum durch den Füllstand The end of the Siphonkanals at r max is preferably located above the sensing structure and thus ensures a complete filling of the same, again as by the level 58 58 angezeigt ist. is displayed.
  • Mit der beschriebenen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren wurde ein Experiment durchgeführt, dessen Ablauf in den With the described apparatus and the method described, an experiment was carried out, the end of which in the 6a 6a und and 6b 6b schematisch dargestellt ist und dessen Ergebnisse in is shown schematically, and the results in 7 7 gezeigt sind. are shown. Spezieller wurden zwei Experimente durchgeführt, wobei bei dem in More specifically, two experiments were conducted, wherein in the in 6a 6a gezeigten Experiment ein Mikroarray-Substrat Experiment shown a microarray substrate 90 90 verwendet wurde, in dem die Reaktionskammer was used in which the reaction chamber 92 92 strukturiert ist und an dem das Mikroarray is patterned and on which the microarray 94 94 immobilisiert ist. is immobilized. Als Substrat wurde dabei ein Polymersubstrat, und insbesondere ein Substrat aus COC (Cyclic Olefin Copolymer) verwendet. this was used as substrate, a polymer substrate, and particularly to a substrate made of COC (cyclic olefin copolymer) is used.
  • Bei dem Experiment gemäß In the experiment according to 6b 6b wurde ein nichtstrukturiertes Substrat und insbesondere ein PDMS-Substrat was a non-textured substrate, and more particularly to a PDMS substrate 96 96 (Polydimethylsiloxan-Substrat) ohne Kanalstrukturen verwendet. (Polydimethylsiloxane substrate) used without channel structures.
  • Bei beiden Experimenten wurde BSA (Bovines Serum Albumin) unter Verwendung der gut dokumentierten EDC-NHS-Affinitäts-Ligandenkopplung an dem jeweiligen Substrat immobilisiert, um die Oberflächendichte der immobilisierten Fängermoleküle zu erhöhen. In both experiments, BSA (bovine serum albumin) was immobilized using the well-documented EDC-NHS-affinity ligand coupling to the respective substrate to increase the surface density of immobilized capture molecules.
  • Die entsprechenden Mikroarray-Substrate sind unter Punkt The corresponding microarray substrates are described in note 1 1 in den in the 6a 6a und and 6b 6b gezeigt. shown. Die Substrate wurden dann mit einem jeweiligen Deckel versehen, wobei gemäß The substrates were then provided with a respective cover, in accordance with 6a 6a ein unstrukturierter Deckel an unstructured cover 98 98 verwendet ist, während gemäß is used, while according to 6b 6b eine Reaktionskammer a reaction chamber 100 100 in den Deckel in the cap 102 102 struktu riert ist. is struc riert. Dabei stellt der Deckel In this case, the lid 98 98 einen PDMS-Deckel dar, während der Deckel a PDMS lid, whereas the lid 102 102 einen COC-Deckel darstellt. COC is a lid. Nachfolgend wurde die Probe, die eine bekannte Zielkonzentration c(BSA) von Maus-Anti-BSA-Antikörpern aufweist, in die Reaktionskammer eingebracht, wie unter Punkt Subsequently, the sample c (BSA) has a known target concentration of mouse anti-BSA antibodies are introduced into the reaction chamber, as in the item was 2 2 der the 6a 6a und and 6b 6b zu sehen ist. you can see. Nachfolgend wurden Schaf-Anti-Maus-Cy3-Antikörper zugeführt, siehe Punkt Below sheep anti-mouse Cy3 antibodies were supplied, see item 3 3 in in 6a 6a und and 6b 6b . , Dabei werden die spezifischen Antigen-Antikörper-Komplexe gebildet. The specific antigen-antibody complexes are formed. Nachfolgend erfolgt ein Waschschritt, woraufhin fluoreszierende Erfassungs-Antikörper Below is done by a washing step, followed by fluorescent detection antibodies 104 104 zugeführt werden, mit denen die genannten Komplexe markiert werden. be supplied with which the mentioned complexes are highlighted.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in The results obtained are in 7 7 gezeigt, wobei die Kurve shown, the curve 110 110 das COC-Mikroarray-Substrat mit Kanalstruktur betrifft, während die Kurve the COC microarray substrate having channel structure is concerned, while the curve 112 112 das PDMS-Mikroarray-Substrat ohne Kanalstruktur betrifft. the PDMS microarray substrate without channel structure is concerned. 7 7 zeigt, dass eine klare und reproduzierbare Korrelation für variierende Zielkonzentrationen cBSA und das resultierende Fluoreszenzsignal I über einem Arbeitsbereich von zumindest 3 Dekaden erhalten wird. shows that a clear and reproducible correlation for varying target concentrations cBSA and the resulting fluorescence signal I via a working range of at least 3 decades is obtained. Das gesamte Mikroarray-Experiment war nach 45 Minuten beendet, wobei alle Schritte vollständig automatisiert durchgeführt werden können. The whole microarray experiment was ended after 45 minutes, all steps can be performed completely automated.
  • Mögliche Rotationsprotokolle zum Beaufschlagen der Kanalstrukturen mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, der ein mehrfaches Beschleunigen und mehrfaches Abbremsen aufweist, sind in den Alternate protocols rotation for applying the channel structures with a time-varying rotational vector having a multiple acceleration and deceleration multiple, are in the 8a 8a , . 8b 8b und and 8c 8c gezeigt. shown. 8a 8a zeigt ein Umschalten zwischen maximalen Rotationsfrequenzen f max mit unterschiedlichem Drehsinn. shows switching between maximum rotational frequencies f max with different directions of rotation. Die maximale Rotationsfrequenz kann beispielsweise 8 Hz betragen, während die maximale Rotationsbeschleunigung beispielsweise ±32 Hz/s betragen kann. The maximum rotational frequency can be for example 8 Hz, while the maximum rotation acceleration may for example be ± 32 Hz / s. 8b 8b zeigt ein Umschalten zwischen einer Maximalrotationsfrequenz f max und einer Rotationsfrequenz von 0, so dass das Rotationsprotokoll, wie es in shows switching between a maximum rotational frequency f max and a rotation frequency of 0, so that the rotation protocol as in 8 8th gezeigt ist, unter Verwendung von Zentrifugen, die nur in einer Drehrichtung betreibbar sind, durchgeführt werden kann. is shown, can be carried out by using centrifuges, which are operated only in one rotational direction. Schließlich zeigt finally shows 8c 8c ein Rotationsprotokoll, bei dem nach dem Beschleunigen auf die jeweilige maximale Rotationsfrequenz kurzfristig eine Rotation bei dieser maximalen Rotationsfrequenz stattfindet. a rotary protocol, wherein after the acceleration takes place at short notice to the respective maximum rotational frequency of rotation at this maximum rotational frequency. Nicht gezeigt in den Not shown in the 8a 8a bis to 8c 8c ist ein gelegentliches Aussetzen der Beschleunigungsphasen mit konstantem oder verschwindendem Drehvektor. is an occasional exposure of the acceleration phases with constant or vanishing rotation vector.
  • 9 9 zeigt beispielhaft die jeweiligen Frequenzprotokolle ν(t) und Füllstandhöhen in der Reaktionskammer Δr als Funktion der Zeit t für die Siphons nach Art von exemplifies the respective frequency protocols ν (t) and liquid levels in the reaction chamber .DELTA.R as a function of time t for the siphon on the type of 3 3 und and 5 5 dargestellt. shown. Bezüglich der Füllstandshöhen bezieht sich die Kurve With respect to the liquid levels, the curve refers 120 120 auf die Siphon-Struktur nach the trap structure of 3 3 , während sich die Kurve While the curve 122 122 auf die Siphon-Struktur nach the trap structure of 5 5 bezieht. refers. Die Zeitskala ist hier nicht linear skaliert, beispielsweise ist die Zeitspanne der Probeninkubation im Schüttelmodus typischerweise mindestens um einen Faktor 10 länger als die nachfolgende Phase des Durchspülens vom Waschpuffer. The time scale here is not scaled linearly, for example, the duration of the sample incubation in shaking mode is typically longer than the subsequent phase of the flushing of wash buffer at least a factor 10th In den Ruhephasen Δt 1 und Δt 2 werden Flüssigkeitsvolumina zugefügt. In the rest phases .DELTA.t 1 and At 2 liquid volumes are added.
  • Wie der Kurve As the curve 120 120 in in 9 9 zu entnehmen ist, ist die Mikroarray-Struktur nach It can be seen, the micro-array structure is to 3 3 während des Schüttelmodus vollständig bedeckt. completely covered during the shaking mode. Auf die Zugabe eines nachfolgenden Volumens und der damit verbundenen vollständigen Befüllung des Siphons wird die Kammer während des Drehens kontinuierlich entleert, wie dem Abschnitt the chamber is continuously discharged during the turning, the addition of a subsequent volume and the associated complete filling of the siphon, as the section 120a 120a der Kurve the curve 120 120 zu entnehmen ist. can be seen.
  • Abweichend von den erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispielen sind zahlreiche Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Notwithstanding the above-preferred embodiments, numerous variations of the present invention are possible. So könnte statt des beschriebenen scheibenförmigen Rotors This could take the described disc-shaped rotor 10 10 ein ebenfalls in one also 1 1 angedeuteter vierarmiger Rotor verwendet werden. four-armed rotor, indicated are used. Wiederum alternativ könnte der Körper, in dem die Fluidstrukturen gebildet sind, als Rotationskörper, beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein, der um eine Rotationsachse desselben rotierbar ist. Alternatively again the body in which the fluid structures are formed could, as a rotation body, for example be designed as a disk, the same about a rotation axis is rotatable. In diesem Körper könnten mehrere Kanalstrukturen radial sternförmig angeordnete sein, vergleichbar zu der Anordnung der Module In this body a plurality of channel structures could be radially star-shaped, similar to the arrangement of the modules 22 22 in dem Rotor in the rotor 10 10 . ,
  • Bei alternativen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung könnte statt der Siphon-Struktur des Auslasskanals darüber hinaus der Auslasskanal mit einer hydrophoben Barriere oder einem hohen Flusswiderstand versehen sein, die einen von einer Rotationsfrequenz abhängigen Flüssigkeitsschalter darstellen. In alternative embodiments of the present invention instead of the siphon structure of the outlet channel of the outlet channel having a hydrophobic barrier or a high flow resistance could be further provided, which represent a value dependent on a rotational frequency fluid switch.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung umfassen die Kanalstrukturen einen oder mehrere Einlasskanäle, um Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft in die Reaktionskammer zuzuführen. In preferred embodiments of the invention, the channel structures comprise one or more inlet channels to supply liquid by centrifugal force into the reaction chamber. Alternativ könnte jedoch die Flüssigkeit auch auf beliebige andere Arten in die Reaktionskammer gelangen, beispielsweise über einen Zuführkanal unter Ausübung eines Drucks oder durch manuelle Befüllung, beispielsweise mit einem Pipetiersystem. Alternatively, however, the fluid could come in any other species in the reaction chamber, for example via a feed channel under application of a pressure or by manual filling, for example with a pipetting system. Auch der Auslasskanal bzw. die Siphon-Struktur desselben stellt kein zwingendes Merkmal der Erfindung dar, insbesondere dann, wenn nicht mehrere Flüssigkeiten nacheinander durch die Reaktionskammer geführt werden sollen, sondern unter Verwendung einer Sensorstruktur lediglich die Eigenschaften einer Flüssigkeit erfasst werden sollen. Also the outlet channel or the same siphon structure is not an essential feature of the invention, especially when several liquids are not intended to be successively passed through the reaction chamber, but only the properties of a liquid to be detected using a sensor structure. Die Flüssigkeiten könnten auch durch eine Deckelöffnung oder zwischenzeitliches Entfernen des Deckels abgesaugt oder ausgespült werden. The fluids may be aspirated by a lid opening or between temporal removal of the cover or rinsed out.
  • Zudem ließe sich der Mischvorgang noch durch die in der oben erwähnten Veröffentlichung M. Grumann ua, „Batch-Mode Mixing on Centrifugal Microfluidic Platforms", Lab Chip, 2005, 5, Seiten 560–565, durch die Zugabe von (para-) magnetischen Beads in Kombination mit Permanentmagneten, die ortsfest entlang des Kammerorbits angeordnet sind, unterstützen. Speziell im Schüttel-Modus könnten auch Beads, deren Dichte von der entsprechenden Flüssigkeitsdichte abweicht, den Mischvorgang beschleunigen. Durch eine Zentrifugation bzw. einen entsprechend positionierten Magneten ließen sich die Beads wieder abschließend aus dem Detektionsfenster der Mikroarrays entfernt werden. In addition, the mixing process or by the above mentioned in the publication M. Grumman and others, "batch mode Mixing on Centrifugal Microfluidic Platforms", Lab Chip could, 2005, 5, pages 560-565, by the addition of magnetic (para-) Beads in combination with permanent magnets which are arranged stationary along the chamber orbits support. Especially in the shaker mode could also beads that varies with density of the corresponding liquid density, speed up the mixing process. by a centrifugation or a correspondingly positioned magnet, the beads were again be finally removed out of the detection window of the microarrays.
  • Der Rotationsantrieb kann beispielsweise entworfen sein, um PC-gesteuert ein Frequenzprotokoll durchzuführen, um einen zeitabhängiges Zentrifugalfeld zu erzeugen, um für die einzelnen, durchzuführenden Schritte die Flussraten und den zeitlichen Ablauf exakt zu steuern. The rotational drive can be designed, for example, to perform a frequency log PC-controlled to generate a time-dependent centrifugal field in order to control accurately the flow rates and the timing for the individual steps to be taken. Eine Steuersoftware kann auch beispielsweise einen oder mehrere Dispenser steuern, welche bei ruhendem oder auch bei entsprechender Synchronisation bei rotierendem Substrat die Reagenzien auf die Einlässe aufgeben. A control software may also control, for example, one or more dispensers, which give the reagents at rest or with appropriate synchronization with a rotating substrate on the inlets. Beispielsweise durch eine Saugvorrichtung ließe sich ebenfalls das Abführen der Flüssigkeiten automatisieren. For example, by a suction device also the discharge of the liquids could be automated.
  • Die vorliegende Erfindung schafft somit Vorrichtungen und Verfahren, die insbesondere geeignet sind, um Mikroarray-Experimente auf eine zunehmend automatisierte Weise durchzuführen. The present invention thus provides devices and methods that are particularly suitable to perform microarray experiments on an increasingly automated manner. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit, Probenflüssigkeit und die darin enthaltenen Moleküle effizient Fängermolekülen des Mikroarrays zuzuführen und während des gesamten Experiments zu verhindern, dass das Mikroarray austrocknet. In particular, the present invention provides an opportunity to sample liquid and the molecules therein efficiently deliver capture molecules of the microarray and prevent throughout the experiment that the microarray dry out. Dadurch können zuverlässige, reproduzierbare Ergebnisse bei nur sehr geringen Totvolumen und hoher Sensitivität erhalten werden. This reliable, reproducible results can be obtained at very low dead volume and high sensitivity. Insbesondere können durch eine Kammer mit sehr geringem Volumen und ebenfalls sehr geringen Totvolumina in den Zuführungen die Geschwindigkeit und Sensitivität der Prozessierung verbessert werden. In particular, the speed and sensitivity of the processing can be improved by a chamber with a very small volume and also very small dead spaces in the supply lines. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere auch für den Einsatz in sogenannten „Lab-on-a-Disk"-Systemen, die eine flexible Plattform für eine vollständig integrierte und schnelle Verarbeitung von Experimenten darstellen. The present invention is also particularly suitable for use in so-called "lab-on-a-disc" systems, which represent a flexible platform for a fully integrated and fast processing of experiments.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Durchführung von Mikroarray-Experimenten mit einem reduzierten Zeitaufwand, einer schnellen und homogenen Reaktion, einem automatisierten Waschvorgang, einem reduzierten Verbrauch von Probe und Reagenzien, sowie einer integrierten Abfallhandhabung. The present invention enables the implementation of microarray experiments with a reduced amount of time, a quick and homogeneous reaction, an automated washing operation, a reduced consumption of sample and reagents, as well as an integrated waste handling. Durch die Elimination von ungesteuerten Trocknungsschritten durch die Siphon-Struktur kann ferner die Empfindlichkeit des Mikroarray-Experiments erhöht werden. By the elimination of uncontrolled drying steps through the siphon structure, the sensitivity of the microarray experiment can be further increased. Auf diese Weise wird die Verwendung getrennter Vorrichtungen, wie Objektträger-Wascheinrichtungen und dergleichen obsolet und Handhabungsschritte werden automatisiert. In this way the use of separate devices, such as slide-washing facilities, and the like becomes obsolete and handling steps are automated. Schließlich ermöglicht die Symmetrie des Rotors bzw. des Rotationskörpers potentiell, dass mehrere Mikroarray-Experimente parallel durchgeführt werden. Finally, the symmetry of the rotor or the rotary body potentially allows that several microarray experiments are performed in parallel.
  • Erfindungsgemäß ist die Kammer vorzugsweise ausgebildet, um vollständig, dh ohne Gaseinschluss, mit der Probe befüllt zu werden. According to the invention, the chamber is preferably configured to complete, that is to be filled without gas inclusion with the sample. Zu diesem Zweck kann die Kammer vollständig verschließbar sein oder mit Ausnahme von Zulaufkanal und Ablaufkanal vollständig geschlossen sein. For this purpose, the chamber can be completely closed or completely closed except for inlet channel and outlet channel. Die vorliegende Erfindung ermöglicht dabei selbst bei vollständig gefüllter Kammer und sehr kleinen Probenvolumina ein effizientes Vorbeiführen der Probe an einer Erfassungsstruktur. The present invention allows even in this case completely filled chamber and very small sample volumes efficient passing the sample to a detector structure.

Claims (25)

  1. Verfahren zum Handhaben einer flüssigen Probe, mit folgenden Schritten: Einbringen der Probe in eine Kammer ( A method for handling a liquid sample, comprising the steps of: (introducing the sample into a chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ), in der eine Erfassungsstruktur ( ), In which (a detection structure 60 60 ; ; 94 94 ), die eine Erfassung einer Eigenschaft der Probe ermöglicht, angeordnet ist; ), Which enables detection of a property of the sample is disposed; Rotieren der Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen aufweist, um durch hydrodynamische Inertialeffekte Konvektionsströme der Probe in der Kammer zu erzeugen, um die Probe an der Erfassungsstruktur ( Rotating the chamber with a time-varying rotational vector having a multiple acceleration and deceleration of a multiple to generate convection by hydrodynamic inertial effects of the sample in the chamber to the sample (on the sensing structure 60 60 ; ; 94 94 ) vorbeizuführen. ) Past conduct.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kammer vollständig mit der Probe gefüllt wird. The method of claim 1, wherein the chamber is completely filled with the sample.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Erfassungsstruktur ( The method of claim 1 or 2, wherein (the detection pattern 60 60 ; ; 94 94 ) ein Mikroarray von Fängerstrukturen zum Einfangen von Molekülen aus der Probe ist. ) Is a microarray of catcher structures for capturing molecules from the sample.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Erfassungsstruktur eine Sensorstruktur aufweist. The method of claim 1 or 2, wherein the detection structure comprises a sensor structure.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Sensorstruktur einen Biosensor, einen Sauerstoffsensor oder einen CO 2 -Sensor aufweist. The method of claim 4, wherein the sensor structure comprises a biosensor, an oxygen sensor or a CO 2 sensor.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Drehvektor ein mehrfaches Beschleunigen und Abbremsen in einer Drehrichtung aufweist. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotating vector having a multiple acceleration and deceleration in one direction of rotation.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Drehvektor ein mehrfaches Beschleunigen und Abbremsen in unterschiedlichen Drehrichtungen aufweist. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotating vector having a multiple acceleration and deceleration in different directions of rotation.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt des Einbringens das Einbringen der Probe durch einen Einlasskanal ( A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the step of introducing the insertion of the sample (through an intake duct 36 36 ; ; 44 44 ; ; 84 84 ) durch Zentrifugalkraft aufweist. ) Through centrifugal force.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner einen Schritt des Entleerens der Probe aus der Kammer ( A method according to any one of claims 1 to 8, the (further including a step of emptying the sample from the chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ) durch Zentrifugalkraft durch einen Auslasskanal ( ) (By centrifugal force through an outlet channel 32 32 ; ; 50 50 ; ; 70 70 ) aufweist. ) having.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ferner einen Schritt des Einbringens einer Waschflüssigkeit in die Kammer ( A method according to any one of claims 1 to 9, the (further, a step of introducing a washing liquid into the chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ) aufweist, um dadurch die Probe aus der Kammer durch eine Siphon-Struktur ( ), Has thereby the sample from the chamber (through a siphon structure 52 52 ; ; 72 72 ), die in einem gegebenen zentrifugalen Kraftfeld eine definierte Füllhöhe in der Kammer erzeugt, aus der Kammer zu entleeren. ) Produced in a given centrifugal force field a defined liquid level in the chamber to drain from the chamber.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner einen Schritt des Einbringens von Reagenzien in die Kammer aufweist. A method according to any one of claims 1 to 10, further comprising a step of introducing reagents into the chamber.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Probe und die Reagenzien über separate Einlasskanäle ( The method of claim 11, wherein the sample and the reagents through separate inlet channels ( 36 36 , . 38 38 ; ; 44 44 , . 48 48 ) in die Kammer eingebracht werden. ) Are introduced into the chamber.
  13. Vorrichtung zum Handhaben einer flüssigen Probe, mit folgenden Merkmalen: einer Kammer ( An apparatus for handling a liquid sample, comprising: (a chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ), in der eine Erfassungsstruktur ( ), In which (a detection structure 60 60 ; ; 94 94 ), die eine Erfassung einer Eigenschaft der Probe ermöglicht, angeordnet ist; ), Which enables detection of a property of the sample is disposed; einer Antriebseinrichtung ( (A drive device 14 14 ), die konfiguriert ist, um die Kammer einer Rotation zu unterwerfen; ), Which is configured to subject the chamber to a rotation; und einer Steuereinrichtung ( and a control device ( 16 16 ), die konfiguriert ist, um die Antriebseinrichtung zu steuern, um die Kammer mit einem zeitlich veränderlichen Drehvektor zu rotieren, der ein mehrfaches Beschleunigen und ein mehrfaches Abbremsen aufweist, um durch hydrodynamische Inertialkräfte Konvektionsströme einer in der Kammer befindlichen Probe zu erzeugen, um die Probe an der Erfassungsstruktur ( ) That is configured to control the drive means to rotate the chamber at a time varying rotation vector having a multiple acceleration and a multiple braking to generate hydrodynamic inertial convection of a sample in the chamber to the sample (on the sensing structure 60 60 ; ; 94 94 ) vorbeizuführen. ) Past conduct.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Kammer ausgebildet ist, um vollständig mit der Probe befüllt zu werden. The apparatus of claim 13, wherein the chamber is adapted to be completely filled with the sample.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Erfassungsstruktur ( Device according to claim 13 or 14, wherein (the detection pattern 60 60 ; ; 94 94 ) ein Mikroarray von Fängerstrukturen zum Einfangen von Molekülen aus der Probe ist. ) Is a microarray of catcher structures for capturing molecules from the sample.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Erfassungsstruktur eine Sensorstruktur aufweist. Device according to claim 13 or 14, wherein the detection structure comprises a sensor structure.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Sensorstruktur einen Biosensor, einen Sauerstoffsensor oder einen CO 2 -Sensor aufweist. The apparatus of claim 16, wherein the sensor structure comprises a biosensor, an oxygen sensor or a CO 2 sensor.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der der Drehvektor ein mehrfaches Beschleunigen und Abbremsen in einer Drehrichtung aufweist. In which the rotation vector Device according to one of claims 13 to 17, a multiple acceleration and deceleration in one direction of rotation.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der der Drehvektor ein mehrfaches Beschleunigen und Abbremsen in unterschiedlichen Drehrichtungen aufweist. In which the rotation vector Device according to one of claims 13 to 17, a multiple acceleration and deceleration in different directions of rotation.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei der die Kammer ( Device according to one of claims 13 to 19, in which (chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ) in einem Körper gebildet ist. ) Is formed in a body.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der Körper ferner einen Einlasskanal ( The apparatus of claim 20, wherein the body further (an inlet channel 36 36 ; ; 44 44 ; ; 84 84 ) zum zentrifugalen Zuführen einer Probe in die Kammer ( ) (For centrifugally supplying a sample into the chamber 30 30 ; ; 46 46 ; ; 80 80 ; ; 92 92 ; ; 100 100 ) und/oder einen Auslasskanal ( () And / or an outlet channel 32 32 ; ; 50 50 ; ; 70 70 ) zum zentrifugalen Entleeren einer Probe aus der Kammer aufweist. ) For centrifugal emptying of a sample from the chamber.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der der Auslasskanal eine Siphon-Struktur ( The apparatus of claim 21, wherein the outlet channel (a siphon structure 52 52 ; ; 72 72 ) aufweist, die nach dem Siphon-Prinzip den Füllstand in der Kammer einstellt. ) Which adjusts the level in the chamber according to the siphon principle.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei der der Körper ein Substrat ( Device according to one of claims 20 to 22, wherein the body (a substrate 24 24 ; ; 90 90 ; ; 96 96 ) und einen Deckel ( ) And a lid ( 26 26 ; ; 98 98 ; ; 102 102 ) aufweist, wobei die Kammer und, wenn vorhanden, der Einlasskanal und der Auslasskanal in dem Substrat, dem Deckel oder in beide strukturiert sind. ), Wherein the chamber and when the inlet channel and the outlet channel in the substrate, the lid or are present in both structured.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Erfassungsstruktur ( The apparatus of claim 23, wherein (the detection pattern 60 60 ; ; 94 94 ) auf dem Substrat immobilisiert ist. ) Is immobilized on the substrate.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei der das Substrat ( Device according to one of claims 20 to 24, wherein (the substrate 24 24 ; ; 90 90 ; ; 96 96 ) einen separaten Einlasskanal ( ) A separate inlet channel ( 38 38 ; ; 48 48 ) zum Einbringen von Reagenzien in die Kammer aufweist. ) In the chamber for introducing reagents.
DE200510048260 2005-10-07 2005-10-07 Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector Ceased DE102005048260A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510048260 DE102005048260A1 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510048260 DE102005048260A1 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector
PCT/EP2006/009688 WO2007042219A1 (en) 2005-10-07 2006-10-06 Method and device for handling a liquid sample using a rotation having a temporally modifiable rotational vector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005048260A1 true true DE102005048260A1 (en) 2007-04-12

Family

ID=37575280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510048260 Ceased DE102005048260A1 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Method and apparatus for handling a liquid sample using a rotation with a time-varying rotation vector

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005048260A1 (en)
WO (1) WO2007042219A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010436A1 (en) * 2008-02-21 2009-09-03 Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg Device and method for the measurement of luminescence and fluorescence of transfected cells or organ parts
EP2388067A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-23 Roche Diagnostics GmbH Method and device for mixing a liquid by a microfluidic test element, and test element
WO2012055861A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Roche Diagnostics Gmbh Microfluidic element for analysis of a sample liquid

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2194381B1 (en) 2008-12-03 2015-12-02 Roche Diagnostics GmbH Testing element with combined control and calibration zone
EP2486978A1 (en) 2010-10-28 2012-08-15 Roche Diagnostics GmbH Microfluid test carrier for separating a fluid volume in partial volumes
CN103486091B (en) * 2013-09-25 2016-08-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Its Application siphon valve centrifugation microfluidic chips

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999304A (en) * 1987-12-28 1991-03-12 Miles Inc. Dynamic braking centrifuge
WO1995033986A1 (en) * 1994-06-06 1995-12-14 Abaxis, Inc. Modified siphons for improved metering precision
US5591643A (en) * 1993-09-01 1997-01-07 Abaxis, Inc. Simplified inlet channels
WO1997021090A1 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Gamera Bioscience Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system with on-board informatics
US5693233A (en) * 1992-04-02 1997-12-02 Abaxis Methods of transporting fluids within an analytical rotor
US6143248A (en) * 1996-08-12 2000-11-07 Gamera Bioscience Corp. Capillary microvalve
US6319469B1 (en) * 1995-12-18 2001-11-20 Silicon Valley Bank Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
EP1365015A2 (en) * 2002-05-21 2003-11-26 Agilent Technologies, Inc. Bioanalysis system and method using probe arrays

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5160702A (en) * 1989-01-17 1992-11-03 Molecular Devices Corporation Analyzer with improved rotor structure
WO1998028623A1 (en) * 1996-12-20 1998-07-02 Gamera Bioscience Corporation An affinity binding-based system for detecting particulates in a fluid
US7045287B2 (en) * 1999-07-20 2006-05-16 Agilent Technologies, Inc. Method for contacting fluid components with moieties on a surface
US7147362B2 (en) * 2003-10-15 2006-12-12 Agilent Technologies, Inc. Method of mixing by intermittent centrifugal force

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999304A (en) * 1987-12-28 1991-03-12 Miles Inc. Dynamic braking centrifuge
US5693233A (en) * 1992-04-02 1997-12-02 Abaxis Methods of transporting fluids within an analytical rotor
US5591643A (en) * 1993-09-01 1997-01-07 Abaxis, Inc. Simplified inlet channels
WO1995033986A1 (en) * 1994-06-06 1995-12-14 Abaxis, Inc. Modified siphons for improved metering precision
WO1997021090A1 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Gamera Bioscience Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system with on-board informatics
US6319469B1 (en) * 1995-12-18 2001-11-20 Silicon Valley Bank Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
US6143248A (en) * 1996-08-12 2000-11-07 Gamera Bioscience Corp. Capillary microvalve
EP1365015A2 (en) * 2002-05-21 2003-11-26 Agilent Technologies, Inc. Bioanalysis system and method using probe arrays

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010436A1 (en) * 2008-02-21 2009-09-03 Berthold Technologies Gmbh & Co. Kg Device and method for the measurement of luminescence and fluorescence of transfected cells or organ parts
EP2388067A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-23 Roche Diagnostics GmbH Method and device for mixing a liquid by a microfluidic test element, and test element
WO2011144396A1 (en) 2010-05-17 2011-11-24 Roche Diagnostics Gmbh Method and device for mixing a liquid with a microfluidic test element
WO2012055861A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Roche Diagnostics Gmbh Microfluidic element for analysis of a sample liquid
EP2455162A1 (en) 2010-10-29 2012-05-23 Roche Diagnostics GmbH Microfluidic element for analysing a fluid sample

Also Published As

Publication number Publication date Type
WO2007042219A1 (en) 2007-04-19 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wixforth et al. Acoustic manipulation of small droplets
Tice et al. Formation of droplets and mixing in multiphase microfluidics at low values of the Reynolds and the capillary numbers
US7822510B2 (en) Systems, methods, and products for graphically illustrating and controlling a droplet actuator
US6376181B2 (en) Method for analyzing nucleic acids by means of a substrate having a microchannel structure containing immobilized nucleic acid probes
US7211442B2 (en) Microfluidic system including a virtual wall fluid interface port for interfacing fluids with the microfluidic system
Miller et al. A digital microfluidic approach to homogeneous enzyme assays
US6511853B1 (en) Optimized high-throughput analytical system
US20030007898A1 (en) Microfluidic system including a virtual wall fluid interface port for interfacing fluids with the microfluidic system
US20030175947A1 (en) Enhanced mixing in microfluidic devices
US20050026346A1 (en) Device for the manipulation of limited quantities of liquids
US20080226500A1 (en) Chemical Analytic Apparatus and Chemical Analytic Method
US7338760B2 (en) Sample preparation integrated chip
US20090269767A1 (en) Microfluidic chip devices and their use
US20020076825A1 (en) Integrated biochip system for sample preparation and analysis
US20040121449A1 (en) Method and apparatus for separation of particles in a microfluidic device
Verpoorte FocusBeads and chips: new recipes for analysis
US20040203136A1 (en) Microfluidics devices and methods of diluting samples and reagents
US20070184463A1 (en) Microfluidic device for purifying a biological component using magnetic beads
Niu et al. A microdroplet dilutor for high-throughput screening
US20110059556A1 (en) Rapid and Continuous Analyte Processing in Droplet Microfluidic Devices
Chen et al. Using microfluidics to observe the effect of mixing on nucleation of protein crystals
US20110086377A1 (en) Bead Manipulations on a Droplet Actuator
US20060239859A1 (en) Controlled flow assay device and method
US6709869B2 (en) Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
Andersson et al. Microfluidic devices for cellomics: a review

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection