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Die
Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung mit einem Durchflusssystem
und einem Bauteil für das Durchflusssystem, mit dem der
Transport einer Flüssigkeit innerhalb des Durchflusssystems
gesteuert werden kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
für eine Veränderung bzw. Anpassung des Bauteils
an geänderte Anforderungen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Diagnostik,
beispielsweise um Krankheitserreger zu identifizieren oder zu quantifizieren, Nahrungsmittelkontrollen
durchzuführen oder Kampfgase zu ermitteln. Regelmäßig
ist es dann erforderlich, eine Flüssigkeit mit Stoffen
anzureichern, was mit Hilfe eines Mikrodurchflusssystems geschieht.
Die Erfindung trägt dazu bei, dass eine solche Diagnosevorrichtung
bereitgestellt werden kann, die als Einweg-Verbrauchsmaterial konzipiert
sein kann und die auf einem einzigen Chip mit einer Grundfläche
von beispielsweise nicht größer als eine Kreditkarte
untergebracht ist. Eine solche Diagnosevorrichtung kann dann beispielsweise
auch einen Biochip umfassen, mit dem gewünschte Analysen durchgeführt
werden.
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Als
Biochip wird ein Trägermaterial bezeichnet, auf dem sich
eine große Zahl biologischer oder biochemischer Nachweise
oder Tests auf engstem, meist nur fingernagelgroßem, Raum
befinden Es ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl unterschiedlichster
Testmethoden und technischer Verfahren. Die im Jahr 2006 gängigen
Biochip-Typen basieren nicht auf Halbleitern, weshalb Biochips im
Allgemeinen keine integrierten Schaltkreise (”Chips”)
sind.
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Als
Trägermaterial wird unter anderem speziell beschichteter
Kunststoff oder beschichtetes Glas verwendet, auf das mit Hilfe
von Maschinen die oft nur einige Mikrometer großen Tests
befestigt (immobilisiert) werden. Vom Aussehen ähneln besonders die
auf Glas basierenden Biochips den Objektträgern der Mikroskopie.
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Häufig
werden Biochips nach den Substanzen unterteilt, die in den Test
bestimmt werden: Bei DNA-Chips werden DNA- und RNA-Fragmente nachgewiesen,
bei Protein-Chips werden bestimmte Proteine – oft mit Hilfe
von Antikörpern – erkannt.
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Das
Durchflusssystem der Diagnosevorrichtung ist insbesondere ein Mikrodurchflusssystem.
Ein Mikrodurchflusssystem ist eine Vorrichtung mit Kanälen,
deren Durchmesser kleiner als 1 mm ist. Insbesondere sind die Kanaldurchmesser
maximal 150 μm groß. Ein solches Mikrodurchflusssystem
wird in der Regel unter Anwendung von Halbleitertechniken hergestellt.
Es ist daher auch bekannt, Halbleiter als Material zu wählen,
um Kanäle zu fertigen. Aber auch andere Materialien wie
Polymere oder Glas können eingesetzt werden. Ein Mikrodurchflusssystem
im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst dann Kanäle
und Bauteile, die in ein Substrat integriert sind. Aus der Druckschrift
US 7,144,616 B1 geht
ein solches Mikrodurchflusssystem hervor.
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In
der pharmazeutischen Industrie werden täglich mehrere hunderttausend
verschiedene Substanzen auf ihre Eignung als Ausgangsstoffe für
neue Medikamente untersucht. Derartige Anforderungen haben zur Konsequenz,
dass Bedarf für Mikrodurchflusssysteme besteht, mit denen
kleinste Flüssigkeitsmengen präzise gehandhabt
werden können. Mikrodurchflusssysteme werden auch in der
industriellen Verfahrenstechnik eingesetzt, um kleinste Flüssigkeitsmengen
schnell und gleichmäßig miteinander zu vermischen.
Auf biochemischen Gebiet werden Mikrosysteme für die Analyse
von biologischen Proben eingesetzt.
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Mikrodurchflusssysteme
sind sehr klein und werden zunehmend kleiner gebaut. Die eingesetzten Bauteile
müssen entsprechend klein sein. Es besteht daher ein ständiger
Bedarf an einer weiteren Miniaturisierung der verwendeten Bauteile.
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Ein
Bauteil für das Öffnen und Schließen eine
Kanals ist aus der Druckschrift
JP 2006183818 A oder aus der Druckschrift
US 6,981,518 B2 bekannt.
Gemäß der Druckschrift
US 6,981,151 B2 wird ein
Stopfen mit Hilfe eines Hebels linear verfahren, um einen Kanal
zu öffnen oder zu verschließen. Die lineare Bewegung
wird mit einem Piezoelement erzeugt. Ein Magnet dient dazu, den
Stopfen in der Schließstellung zu halten.
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Verschiedene
Bauteile für Mikrodurchflusssysteme werden in der Druckschrift „Chunsun
Zhang et al., Micropumps. Microvalves, and micromixers within PCR
microfluid chips: Advances and trends, Biotechnology Advances 25
(2007) 483–514, Elsevier" beschrieben.
Aus dieser Druckschrift geht ein Bauteil hervor, welches dem Öffnen
und Verschließen eines Kanals eines Mikrosystems dient.
Das Bauteil umfasst ein Führung und einem in der Führung
geführten Stopfen. Durch eine lineare Bewegung wird der
an die Führung angeschlossene Kanal geöffnet oder
geschlossen.
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Beide
vorbekannten Bauteile für das Öffnen und Schließen
eines Kanals weisen gegenüber anderen derartigen Bauteilen
den Vorteil auf, dass durch lineare Bewegung ein Kanal geöffnet
oder geschlossen werden kann. Eine lineare Bewegung kann mit vergleichsweise
einfachen technischen Mitteln störunanfällig durchgeführt
werden. Andere Bauteile für das Schalten von Kanälen,
die einen Drehmechanismus erfordern, wenn Durchflusssysteme gesteuert
werden sollen, sind komplexer und fehleranfälliger im Vergleich
zu solchen Steuerungen, die lediglich Mittel für eine lineare
Bewegung aufweisen müssen.
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Einen
Drehmechanismus vorzusehen, erfordert darüber hinaus relativ
viel Platz. Dieser steht bei Mikrodurchflusssystemen nicht zur Verfügung.
So ist aus der Druckschrift
US
4,580,602 ein Bauteil mit einem zylindrischen Ventilelement
bekannt, welches in einer hohlzylindrischen Kammer pneumatisch angetrieben
linear verschoben und verdreht werden kann. Dieses bekannte Bauteil
weist insgesamt eine derart komplizierte und raumfüllende
Bauform auf, dass dieses nicht für einen Einbau in eine
Diagnosevorrichtung mit Mikrodurchflusssystem geeignet ist.
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Auch
weisen die vorbekannten Bauteile regelmäßig den
Nachteil auf, dass durch eine lineare Bewegung nur ein Kanal geöffnet
oder geschlossen werden kann. Soll bei einem Mikrodurchflusssystem umgeschaltet
werden, also ein Kanal geschlossen werden und ein weiterer Kanal
geöffnet werden, so sind nach dem Stand der Technik regelmäßig
zwei Stopfen erforderlich sowie zwei Antriebe für den jeweiligen
Stopfen. Komplexere Systeme erfordern also im allgemeinen einen
entsprechend größeren technischen Aufwand bzw.
entsprechend mehr Bauteile, um ein Mikrodurchflusssystem steuern
zu können.
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Vielfach
besteht bei Mikrodurchflusssystemen auch der Bedarf, eine erste
Flüssigkeit dosiert einer zweiten Flüssigkeit
zuzufügen. Nach dem Stand der Technik ist dafür
ein entsprechendes System an Leitungen und weiteren Bauteilen erforderlich,
um eine solche Dosierung vorzunehmen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Diagnosevorrichtung mit einem kleinen
und vielfältigen Bauteil für ein (Mikro-)durchflusssystem
der Vorrichtung bereitzustellen.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Bauteil der im Anspruch 1 angegebenen
Diagnosevorrichtung mit Stopfen für das Öffnen
und Schließen eines Kanals bereitgestellt, das über
wenigstens einen Durchlass verfügt. Der Durchlass bewirkt
das Öffnen oder Schließen von wenigstens einem
Kanal.
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Der
Stopfen befindet sich in einer Ausführungsform in einer
Führung. Wände der Führung grenzen vorzugsweise
derart an den Stopfen an, dass keine Flüssigkeit hindurch
treten kann. Erreicht wird diese flüssigkeitsdichte Verbindung
insbesondere durch eine Presspassung zwischen Führung und Stopfen.
Die Führung verfügt ferner über Anschlüsse für
Kanäle bzw. Kanalabschnitte des Mikrodurchflusssystems.
Der Stopfen ist so beschaffen, dass allein durch eine lineare Bewegung
mittels Durchlass wenigstens ein Kanal, vorzugsweise wenigstens zwei
Kanäle eines angeschlossenen Mikrodurchflusssystems ge öffnet
und geschlossen werden können. Unter Öffnen eines
Kanals ist dann zu verstehen, dass zwei Kanalabschnitte des Kanals
in die Führung einmünden und mit Hilfe des Durchlasses im
Stopfen die Möglichkeit des Fließens einer Flüssigkeit
von dem einen Kanalabschnitt in den anderen Kanalabschnitt ermöglicht
wird. Umgekehrt kann eine solche Durchflussmöglichkeit
durch den Stopfen verhindert werden, um einen Kanal eines angeschlossenen
Mikrodurchflusssystems zu schließen. Da nur eine lineare
Bewegung des Stopfens erforderlich ist, kann ein kleiner und störungsfreier
Antrieb verwendet werden. Ein solcher Antrieb kann durch ein Piezoelement
oder mit Hilfe von magnetischen Kräften bereitgestellt
werden.
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Da
mit nur einem solchen Bauteil mehrere Kanäle geöffnet
sowie geschlossen werden können, wird der Platzbedarf reduziert,
um zwei und mehr Kanäle zu steuern im Vergleich zu dem
Fall, bei dem für jeden Kanal ein eigenes Bauteil erforderlich
ist, um einen Flüssigkeitstransport durch einen Kanal hindurch
zu ermöglichen oder zu stoppen.
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Beispielsweise
ist der Stopfen in einem ersten Schritt so positioniert, dass ein
erster Kanal geöffnet, aber ein zweiter Kanal durch den
Stopfen verschlossen ist. Wird der Stopfen nun mit seinem Durchlass
in Richtung des zweiten Kanals bewegt, so wird der erste Kanal dadurch
verschlossen und der zweite Kanal schließlich dadurch geöffnet.
Gleichzeitig gelingt es so, ein Fluid vom ersten Kanal in den zweiten
hinein zu transportieren.
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Soll
kontaminationsfrei ein erster Kanal verschlossen und ein zweiter
Kanal geöffnet werden, so umfasst der Stopfen wenigstens
zwei Durchlässe. Beispielsweise ist eine Anfangssituation
so, dass ein erster Kanal geöffnet ist, weil ein erster
Durchlass des Stopfens zwei Kanalabschnitte des ersten Kanals miteinander
verbindet. Wird nun der Stopfen bewegt, so sind die Kanäle
so angeordnet, dass durch die Bewegung der erste Kanal verschlossen
wird und der zweite Kanal durch den zweiten Durchlass geöffnet
wird. Auf diese Weise gelingt es, kontaminationsfrei den zweiten
Kanal zu öffnen und den ersten zu verschließen.
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Gegenüber
dem Stand der Technik besteht der Vorteil, dass mit nur einer linearen
Bewegung, also eine Bewegung entlang einer geraden Linie, mehrere
Kanäle geschaltet werden können. Außerdem
kann dosiert bei Bedarf ein Probenvolumen von einem ersten Kanal
zu einem zweiten Kanal gebracht werden und zwar ebenfalls nur durch
eine lineare Bewegung. Dadurch wird erheblich Platz eingespart.
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Vorzugsweise
ist der Stopfen so, dass dieser nicht verdreht werden kann. Erreicht
wird dies bspw. durch einen ellipsenförmigen Querschnitt
des Stopfens, der in einer ellipsenförmigen Führung
geführt wird. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, den Stopfen sowie seine Führung eckig auszugestalten, also
beispielsweise quadratisch.
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Wesentlich
ist dann, dass der Stopfen keinen kreisförmigen Querschnitt
aufweist, um diesen nicht in seiner Führung verdrehen zu
können.
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Vorzugsweise
bilden in einer Ausgestaltung der Erfindung die Führung
sowie der Stopfen gemeinsam einen Kanal, der den Durchlass bildet.
Die Führung, in der sich der Stopfen befindet, bildet dann eine
Kanalwand. Ein seitliche Ausnehmung des Stopfens bildet dann die
weiteren Kanalwände. Dies ermöglicht es, auf preiswerte
Art und Weise komplexere Verschaltungen zu ermöglichen.
Soll bspw. über Eck verschaltet werden, so ist es fertigungstechnisch sehr
aufwendig, einen Stopfen mit einem entsprechend gebogenen Kanal
zu fertigen, der durch den Stopfen hindurch führt. Einfacher
ist es, den Stopfen seitlich mit einer Ausnehmung zu versehen, die
den Durchlass bildet bzw. gemeinsam mit einer angrenzenden Wand
der Führung einem Kanal gleicht. Kanäle des Mikrodurchflusssystems
können nun so zum Stopfen hinführen, dass diese
schließlich in die Ausnehmung einmünden, wenn
der Stopfen geeignet positioniert ist. Insgesamt ist es so preiswert
möglich, komplizierte Verschaltungen zu ermöglichen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stopfen einen Entlüftungskanal.
Hierunter ist ein Kanal zu verstehen, der mit Kanälen des
Mikrodurchflusssystems auf der einen Seite verbunden werden kann
und auf der ande ren Seite nach außen führt. Dieser
Entlüftungskanal ist vorzugsweise mit einem Filter oder
einer semipermeablen Membran verschlossen, wobei die semipermeable
Membran insbesondere so beschaffen ist, dass Gase hindurch treten
können, nicht aber Flüssigkeit. Bei Mikrodurchflusssystemen
besteht vielfach der Bedarf, Kanäle zu entlüften.
Zu diesem Zweck wird Luft durch Kanäle hindurch gepumpt.
Mikrodurchflusssysteme umfassen nach dem Stand der Technik vielfach
separate Stopfen, um eine Entlüftung durchführen
zu können. Die vorliegende Erfindung ermöglicht
es, bereits in dem beanspruchten Bauteil einen solchen Entlüftungskanal
vorzusehen, um separate Entlüftungskanäle nebst
Stopfen entfallen zu lassen.
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Insbesondere,
wenn nur zwei Schaltzustände vorgesehen sind, umfasst das
Bauteil nach der vorliegenden Erfindung Anschläge, gegen
die der Stopfen gefahren wird, um von einer Schaltstellung in die
andere zu gelangen. Gibt es viele verschiedene Schaltstellungen,
so ist es allerdings vielfach einfacher, über die entsprechende
lineare Bewegung, also das Hin- und Herfahren des Stopfens die verschiedenen
Schaltzustände anzufahren. Unter einem Schaltzustand ist
das Schließen oder Öffnen eines Kanals zu verstehen.
Wird durch eine lineare Bewegung zugleich ein Kanal verschlossen
und ein anderer geöffnet, so handelt es sich um einen Schaltzustand
im Sinne der vorliegenden Erfindung. Das Vorsehen von Anschlägen
für einen Stopfen vereinfacht den Aufbau und sichert einen
störungsfreien Betrieb.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße
Bauteil mit anderen Techniken für das Öffnen und
Schließen von Kanälen kombiniert. Es wird bspw.
Hydrogel, Wachs oder eine Membran in den Durchlässen eingesetzt,
um zum Beispiel eine Zeitkomponente zu ermöglichen. In
einer Ausführungsform wird ein Durchlass des erfindungsgemäßen
Bauteils mit einem Hydrogel verschlossen. Erst ab einer bestimmten
Temperatur der zu handhabenden Flüssigkeit oder der Umgebung öffnet
dann der Durchlass mit dem darin befindlichen Hydrogel. Ist ein
Durchlass zunächst mit Wachs verschlossen, so kann dieser
Durchlass ebenfalls temperaturgesteuert geöffnet werden.
Ist ein Durchlass durch eine Membran verschlossen, so kann dieser Durchlass
druckgesteuert geöffnet werden. Es kann so in Abhängigkeit
vom Systemdruck geöffnet werden. Eine weitere Besonderheit
des beanspruchten Bauteils besteht also darin, dass eine Kombination mit
den genannten anderen Techniken realisiert werden kann, ohne das
Bauteil besonders anpassen oder vergrößern zu
müssen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Beispielen weiter erläutert.
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1 zeigt
im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bauteils
für eine Diagnosevorrichtung. Das Bauteil umfasst einen
Stopfen 1, welcher durch Presssitz in einer Führung 2 gehalten wird.
Die Führung 2 ist in einem Mikrodurchflusssystem
integriert, von dem zwei Kanäle mit einem Durchmesser von
150 μm gezeigt werden, die übereinander angeordnet
sind. Der oben liegende Kanal umfasst die Kanalabschnitte 3 und 4.
Der unten liegende Kanal umfasst die Kanalabschnitte 5 und 6.
Gezeigt wird in 1 die Situation, dass der Stopfen 1 gegen einen
oberen Anschlag 7 bewegt worden ist.
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Der
Stopfen 1 ist mit einem durch den Stopfen hindurch führenden
Durchlass 8 versehen, der den Kanalabschnitt 3 mit
dem Kanalabschnitt 4 verbindet, wenn der Stopfen gegen
den oberen Anschlag 7 bewegt worden ist. Flüssigkeit
kann dann durch den oberen Kanal hindurch fließen. Zugleich bewirkt
der untere Teil des Stopfens, dass die Kanalabschnitte 5 und 6 des
unten liegenden Kanals nicht miteinander verbunden sind. Im rechts
neben dem Stopfen liegenden Abschnitt 5 befindliche Flüssigkeit kann
nicht in den links neben dem Stopfen 1 liegenden Abschnitt
des unteren Kanals gelangen. Statt dessen verschließt der
Stopfen 1 den an den Stopfen angrenzenden Kanalabschnitt 5,
so dass keine Flüssigkeit austreten kann. Der Durchlass 8 liegt
in Form einer Bohrung vor, die durch den Stopfen 1 hindurchfährt.
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Die
punktierte Linie 13 in 1 deutet
einen Entlüftungskanal an, der vom Durchlass nach außen führt.
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2 zeigt,
wie der Kolben 1 ausgehend von der in 1 gezeigten
Situation nach unten verfahren worden ist und zwar bis zu einer
Zwischenstel lung. In dieser Zwischenstellung verschließt
der Stopfen beide gezeigten Kanäle, so dass nun auch im
oberen Kanal keine Flüssigkeit vom Kanalabschnitt 3 zum
Kanalabschnitt 4 gelangen kann. Der durch den Stopfen hindurchführende
Durchlass 8 transportiert Flüssigkeit, die zuvor
durch den oberen Kanal hindurch geflossen ist, nach unten.
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Wird
der Kolben von der in 2 gezeigten Situation ausgehend
weiter nach unten verfahren, so erreicht der Stopfen schließlich
den Boden der Führung, der als unterer Anschlag 9 dient.
In dieser Situation verbindet, der Durchlass 8 des Stopfens
die beiden unteren Kanalabschnitte 5 und 6 miteinander. Flüssigkeit
kann nun durch den unteren Kanal hindurchfließen. Außerdem
ist eine definierte Menge an Flüssigkeit aus dem oberen
Kanal in den unteren transportiert worden. Die transportierte Flüssigkeitsmenge
ist durch das Volumen des Durchlasses 8 vorgegeben. Soll
das Volumen geändert werden, so wird der Stopfen gegen
einen anderen mit dem gewünschten anderen Volumen des Durchlasses
ausgetauscht.
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Es
kann in analoger Weise eine definierte Flüssigkeitsmenge
aus dem unteren Kanal in den oberen transportiert werden.
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Der
in den 1 bis 3 gezeigte Stopfen 1 sowie
die Führung 2 weisen insbesondere einen solchen
Querschnitt auf, der ein Verdrehen des Stopfens 1 in der
Führung 2 verhindert. So kommt beispielsweise
ein quadratischer oder rechteckiger Querschnitt in Betracht, wie 4 anhand
eines gezeigten Stopfens 1 verdeutlicht.
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Darf
Flüssigkeit nicht von einem Kanal in einen anderen gelangen,
so wird eine Ausführungsform verwendet, wie sie in den 5 und 6 gezeigt
wird. Der Stopfen weist dann wenigstens zwei durch den Stopfen hindurchführende
Durchlässe 8 und 10 auf. Ist der Stopfen
gegen den unteren Anschlag 9 bewegt worden, so verbindet
der obere Durchlass 8 des Stopfens die oben liegenden Kanalabschnitte 3 und 4 miteinander,
so dass Flüssigkeit durch diesen oberen Kanal hindurch
fließen kann. Die unten liegenden Kanalabschnitte 5 und 6 werden durch
den Stopfen so getrennt, dass keine Flüssigkeit durch den
unten liegenden Kanal hindurch fließen kann. Wird der Stopfen 1 nun
gegen den oberen Anschlag 7 bewegt, so wird so der Durchfluss
durch den oben liegenden Kanal des Mikrodurchflusssystems unterbunden
und der Durchfluss durch den unten liegenden Kanal des Mikrodurchflusssystems mittels
des unten liegenden Durchlasses 10 ermöglicht,
wie 6 verdeutlicht.
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Die 1 bis 3 sowie 5 und 6 zeigen
einen seitlichen Schnitt durch Kanäle eines Mikrodurchflusssystems
nebst Stopfen und Führung. Die 7 zeigt
im Unterschied dazu einen Schnitt durch eine Aufsicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Unterschied zu den
vorgenannten Ausführungsbeispielen wird hier ein Durchlass 8 durch
eine seitliche Ausnehmung im Stopfen realisiert. Ein Stopfen kann
mit einen oder mehren Ausnehmungen preiswert hergestellt werden.
Kanalabschnitte 3 und 4 eines Kanals können
von einer Seite in die Führung 2 für
den Stopfen einmünden. Wäre der Durchlass 8 durch
einen durch den Stopfen hindurchführenden Kanal bereitgestellt
worden, so hätte dieser Kanal bogenförmig verlaufen
müssen. Dies wäre mit einem relativ großen
Fertigungsaufwand verbunden gewesen. Durchlässe, die in
Form von seitlichen Ausnehmungen bereitgestellt werden, ermöglichen
also eine variablere Einmündung von Kanalabschnitten in
die Führung 2 hinein, ohne fertigungstechnisch
anspruchsvoll einen Stopfen bereitstellen zu müssen. Es
ist also mit einer Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt
wird, auch möglich, Kanalabschnitte einfach miteinander
zu verbinden, die übereinander liegen. Auch können
Kanalabschnitte 3 und 4 eines ersten Kanals und
Kanalabschnitte 5 und 6 eines zweiten Kanals in
einer gemeinsamen Ebene liegen. Um die jeweiligen Kanalabschnitte
variabel miteinander verbinden zu können, so dass Flüssigkeit
gesteuert durch die verschiedenen Kanäle fließen
kann, umfasst der Stopfen 1 verschiedenen übereinander
liegende seitliche Ausnehmungen, die verschiedene Durchlässe 8 und 10 bilden.
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Ein
solcher Stopfen wird in 8 gezeigt. Zwei Kanalabschnitte
eines ersten Kanals münden dann in einen Durchlass 8 des
Stopfen 1 seitlich ein, wenn der Durchlass 8 sich
auf Höhe der Kanalabschnitte 3 und 4 befindet.
Zwei weitere Kanalabschnitte eines zweiten Kanals, die in der gleichen Ebene
wie die Kanalabschnitte des ersten Kanals verlaufen, münden
dann bei der in 8 gezeigten Ausführungsform
zwar von vorne in die Führung für den Stopfen 1 ein.
Diese sind aber dann nicht miteinander verbunden. Wird der in 1 gezeigte
Stopfen nun nach unten geschoben, so werden die Kanalabschnitte
des ersten Kanals voneinander getrennt. Erreicht der oben liegende
Durchlass 10 so die Ebene, in der sich die genannten Kanäle
befinden, so wird so der zweite Kanal auf Durchlass geschaltet.
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9 verdeutlicht
eine Erweiterung im Vergleich zu dem in 8 gezeigten
Ausführungsbeispiel eines Stopfens für eine Diagnosevorrichtung. Zusätzlich
sind zwei weitere Durchlässe 11 und 12 vorhanden,
die vorne und seitlich in Form von Ausnehmungen im Stopfen bereitgestellt
werden. Da diese zusätzlichen Durchlässe 11 und 12 in
einer Ebene liegen, ist es mit diesem Stopfen auch möglich,
die zuvor genannten ersten und zweiten Kanäle zugleich auf
Durchlass zu schalten. Diese Situation verdeutlicht 10,
die eine Aufsicht auf einen Schnitt durch Kanalabschnitte 3, 4, 5, 6 nebst
Stopfen 1 zeigt. Flüssigkeiten können
dann also zeitgleich sowohl durch den ersten Kanal mit den beiden
seitlich einmündenden Kanalabschnitten als auch durch den
zweiten Kanal mit den beiden von vorne einmündenden Kanalabschnitten
hindurch fließen.
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Mit
nur einer linearen Bewegung eines Stopfens, der im Fall von Ausnehmungen
besonders einfach hergestellt werden kann, sind also viele verschiedene
Schaltungen innerhalb eines Mikrodurchflusssystems möglich,
durch das Flüssigkeitstransporte innerhalb eines Mikrodurchflusssystems
gesteuert werden können. So kann das anspruchsgemäße
Bauteil auch als Weiche fungieren. Der Stopfen weist dann zwei Durchlässe
auf, die zwar beide auf der einen Seite bei entsprechender Positionierung
in einen ersten Kanalabschnitt einmünden, aber auf der
anderen Seite zu unterschiedlichen Kanalabschnitten führen.
Schaltmöglichkeiten können verändert
werden, indem ein Stopfen gegen einen anderen Stopfen mit anderen
Durchlässen ausgetauscht wird.
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Das
Bauteil besteht bevorzugt aus Kunststoff, und zwar insbesondere,
wenn es sich um einen Wegwerfartikel handeln soll, also eine zugehörige
Diagnosevorrichtung als Einweg-Verbrauchsmaterial konzipiert ist.
Die Diagnosevorrichtung ist dann ebenfalls überwiegend
aus Kunststoff gefertigt. Metall und Glas sind weitere mögliche
Materialien, die insbesondere dann verwendet werden, wenn es auf Langlebigkeit
ankommen soll. Insbesondere der Stopfen besteht aus Kunststoff,
Metall oder Glas, wobei Kunststoff aus wirtschaftlichen Gründen
besonders zu bevorzugen ist.
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Das
Bauteil der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung
kann auch in anderen Durchflusssystemen eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 7144616
B1 [0006]
- - JP 2006183818 A [0009]
- - US 6981518 B2 [0009]
- - US 6981151 B2 [0009]
- - US 4580602 [0012]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Chunsun
Zhang et al., Micropumps. Microvalves, and micromixers within PCR
microfluid chips: Advances and trends, Biotechnology Advances 25
(2007) 483–514, Elsevier” [0010]