DE102011078961B4

DE102011078961B4 - System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Systems

Info

Publication number: DE102011078961B4
Application number: DE102011078961.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Brettschneider; Christian Dorrer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN102872723A; FR2977808A1; FR2977808B1; DE102011078961A1; US20130175213A1; ITMI20121146A1; CN102872723B; US8956530B2

Abstract

System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, mit:einem ersten Substrat (2), welches in einer ersten Hauptoberfläche eine erste Kavität (8) zum Aufnehmen einer Körperflüssigkeitsprobe aufweist;einem zweiten Substrat (5), welches in einer dem ersten Substrat (2) zugewandten ersten Hauptoberfläche eine zweite Kavität (14) zum Aufnehmen von aus der Körperflüssigkeitsprobe separierten Bestandteilen aufweist, die der ersten Kavität (8) gegenüberliegt;einer Filterschicht (4), welche zwischen dem ersten Substrat (2) und dem zweiten Substrat (5) angeordnet ist, und welche zum Separieren von Bestandteilen der Körperflüssigkeitsprobe in der ersten Kavität (8) und zum Abgeben der separierten Bestandteile an die zweite Kavität (14) ausgebildet ist;gekennzeichnet durch eine erste thermoplastischen Verbindungsschicht (3), welche zwischen dem ersten Substrat (2) und der Filterschicht (4) angeordnet ist, eine der ersten Kavität (8) gegenüberliegende Aussparung aufweist und die erste Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) und die Filterschicht (4) durch ein teilweises kapillares Eindringen der Verbindungsschicht (3) in die Filterschicht (4) fluiddicht miteinander verbindet, wobei das erste Substrat (2) einen ersten Mikrokanal (10) umfasst, welcher mit der ersten Kavität (8) in Verbindung steht, und welcher dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der ersten Kavität (8) befindliche Körperflüssigkeitsprobe aus der ersten Kavität (8) durch die Filterschicht (4) gedrückt wird, und wobei das zweite Substrat (5) an der ersten Hauptoberfläche einen ersten Druckkanal (11) umfasst, welcher an eine Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt,wobei der erste Mikrokanal (10) an eine der Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) gegenüberliegenden Hauptoberfläche der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt, undwobei der erste Druckkanal (11) dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) unter elastischer Verformung in den ersten Mikrokanal (10) eindringt und einen entsprechenden Überdruck in dem ersten Mikrokanal (10) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, insbesondere zum Separieren von Blutplasma aus Vollblut, und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Systems.
Stand der Technik
In der Medizintechnik, insbesondere in der Diagnostik, werden häufig Körperflüssigkeitsproben vorkonditioniert, um eine Diagnose auf der Basis der Bestandteile der Proben vornehmen zu können. Oft müssen dazu die Bestandteile der Körperflüssigkeitsproben separiert werden, wozu vielfach Filter eingesetzt werden.
Ein Beispiel betrifft die Separation von Blutplasma aus Vollblut. Mithilfe einer Filtermembran können Blutkörperchen aus einem Blutstrom herausgefiltert werden, während das Blutplasma die Filtermembran passieren kann. Lab-on-Chip-(LOC-)Systeme bieten den Vorteil, einen automatisierten Ablauf diagnostischer Assays zu gewährleisten, so dass Bedienfehler minimiert werden können. Derartige Systeme senken zudem die Kosten des Analysevorgangs, da geringere Probenvolumina in sehr kurzer Zeit analysiert werden können.
In der Druckschrift VanDelinder, V., Groisman, A., Anal. Chem. 2006, 78, 3765 wird beispielsweise ein LOC-System vorgeschlagen, bei dem mithilfe von Cross-Flow-Filtration durch ein mikrostrukturiertes Sieb Blutplasma aus Vollblut separiert werden kann.
Die Druckschrift US 3 747 769 A lehrt einen Blutfilter, bei welchem durch Kompression des Filtermediums der durchschnittliche Porendurchmesser variiert werden kann.
Die Druckschrift DE 10 2009 024 495 A1 lehrt einen Gerinselfänger, welcher eine scheibenförmige Siebfläche zum Auffangen von Gerinseln in einem die Siebfläche durchströmenden Fluid aufweist.
Die Druckschrift W. Ehrfeld et al. Fabrication of Components and Systems for Chemical und Biological Microreactors, Conference on Microreaction Technology IMRET 1, S. 72-89, Springer Verlag Berlin, 1997, ISBN 3-540-63883-0 lehrt Herstellverfahren für Komponenten und Systeme für chemische und biologische Mikroreaktoren.
Die Druckschrift DE 10 2009 006 065 A1 beschreibt eine mikrofluidische Vorrichtung mit einer mikroporösen Membran.
Die Druckschrift DE 100 46 173 C2 lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Separation von ungelösten Bestandteilen aus biologischen Flüssigkeiten.
Die Druckschrift DE 10 2010 025 516 A1 betrifft eine medizinische Funktionseinrichtung für eine extrakorporale Behandlung von Blut.
In der Druckschrift US 2008/0128341 A1 wird ein Mikrofiltersystem gelehrt, bei dem Vollblut durch eine Mikrostruktur in einem Mikrokanal gepumpt wird, so dass lediglich das Blutplasma die Mikrostruktur passieren kann.
Die Druckschrift US 2009/0120865 A1 zeigt ein mehrschichtiges Substrat mit einer eingebetteten Filtereinheit, in der Blutplasma aus Vollblut separiert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einer Ausführungsform ein System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, mit einem ersten Substrat, welches in einer ersten Hauptoberfläche eine erste Kavität zum Aufnehmen einer Körperflüssigkeitsprobe aufweist, einem zweiten Substrat, welches in einer dem ersten Substrat zugewandten ersten Hauptoberfläche eine zweite Kavität zum Aufnehmen von aus der Körperflüssigkeitsprobe separierten Bestandteilen aufweist, die der ersten Kavität gegenüberliegt, einer Filterschicht, welche zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, und welche zum Separieren von Bestandteilen der Körperflüssigkeitsprobe in der ersten Kavität und zum Abgeben der separierten Bestandteile an die zweite Kavität ausgebildet ist, und einer thermoplastischen Verbindungsschicht, welche zwischen dem ersten Substrat und der Filterschicht angeordnet ist, die erste Hauptoberfläche des ersten Substrats und die Filterschicht fluiddicht miteinander verbindet, und eine der ersten Kavität gegenüberliegende Aussparung aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, mit den Schritten des Anordnens einer thermoplastischen Verbindungsschicht auf einer ersten Hauptoberfläche eines ersten transparenten Substrats, welches in einer ersten Hauptoberfläche eine erste Kavität zum Aufnehmen einer Körperflüssigkeitsprobe aufweist, des Anordnens einer Filterschicht auf der thermoplastischen Verbindungsschicht, des Bestrahlens der thermoplastischen Verbindungsschicht durch das erste transparente Substrat mit einem Laserstrahl, so dass die thermoplastische Verbindungsschicht im Bereich des Laserstrahls mit dem ersten Substrat und der Filterschicht unter Ausbildung einer fluiddichten Verbindungsnaht verschmilzt, und des Anordnens eines zweiten transparenten Substrats, welches in einer dem ersten Substrat zugewandten ersten Hauptoberfläche eine zweite Kavität, die der ersten Kavität gegenüberliegt, zum Aufnehmen von aus der Körperflüssigkeitsprobe separierten Bestandteilen aufweist, auf der Filterschicht.
Vorteile der Erfindung
Eine grundlegende Idee der Erfindung ist es, ein System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen zu schaffen, in welchem eine mechanisch stabile und fluiddichte Befestigung einer Filterschicht zwischen zwei Substraten ermöglicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass eine thermoplastische Verbindungsschicht zwischen den Substraten beziehungsweise zwischen dem ersten Substrat und der Filterschicht vorgesehen ist. Durch Laserschweißen kann das erste Substrat mit der thermoplastischen Verbindungsschicht unter Ausbildung einer fluiddichten Verbindungsnaht mechanisch stabil verbunden werden. Dabei erfolgt zugleich ein teilweises kapillares Eindringen der geschmolzenen thermoplastischen Verbindungsschicht in die Filterschicht, wodurch auch zwischen der Filterschicht und der thermoplastischen Verbindungsschicht eine stabile und fluiddichte Verbindung geschaffen wird. Durch die fluidische Dichtheit der entstehenden Verbindungen zwischen den Substraten und zwischen den Substraten und der Filterschicht können Fluidpfade um die Filterschicht herum vermieden werden. Dadurch kann vorteilhafterweise gewährleistet werden, dass eine vollständige und restlose Filterung der Körperflüssigkeitsproben erfolgt.
Derartige Systeme und deren Herstellungsverfahren bieten zum Einen den Vorteil, dass das Fügen des Gesamtaufbaus in einem einzigen Prozessschritt möglich ist. Dies spart Fertigungskosten und verkürzt die Fertigungsdauer.
Zum Anderen kann auf Klebstoffe zur Verbindung der Substrate mit der Filterschicht bzw. der Substrate untereinander verzichtet werden. Dies verringert den Fertigungsaufwand und umgeht das Problem, dass Bestandteile des Klebstoffs unerwünscht in die Probenflüssigkeit übergehen können, vollständig.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Verbindungstechnik lassen sich nahezu beliebige Abmessungen für Kavitäten, Filterschichten und Mikrokanäle realisieren. Jedes der Systeme kann dabei derart ausgelegt werden, dass ein Separieren von Bestandteilen in Körperflüssigkeitsproben in einem einzigen Filterschritt möglich wird.
Vorteilhafterweise kann sich die erste Kavität von der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats erstrecken, wobei das System weiterhin eine Klebefolie umfassen kann, welche lösbar auf der zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats angeordnet ist und die erste Kavität überdeckt. Dies bietet den Vorteil, dass das Einbringen der Körperflüssigkeitsprobe in die Kavität vereinfacht wird, ohne dass spezielle Verbindungselemente benötigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann sich die erste Kavität von der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats erstrecken, wobei das System weiterhin ein drittes Substrat, welches auf der zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats angeordnet ist und die erste Kavität überdeckt, und eine weitere thermoplastische Verbindungsschicht, welche zwischen dem dritten Substrat und dem ersten Substrat angeordnet ist und das dritte Substrat und das erste Substrat fluiddicht miteinander verbindet, umfasst. Mit diesem Aufbau ist es möglich, separierte Bestandteile von Körperflüssigkeitsproben schnell und einfach zur weiteren Analyse und Diagnose in dem zweiten Substrat weiterzuleiten.
Vorzugsweise kann das zweite Substrat in der ersten Hauptoberfläche eine Ausnehmung aufweisen, in der die Filterschicht angeordnet ist, und die thermoplastische Verbindungsschicht kann die erste Hauptoberfläche des ersten Substrats und die erste Hauptoberfläche des zweiten Substrats fluiddicht miteinander verbinden. Dies bietet den Vorteil, dass auch dickere Filterschichten verwendet werden können, ohne dass der Abstand zwischen den beiden Substraten zu groß wird. Dadurch ist eine optimale mechanische Verbindung zwischen den beiden Substraten über die thermoplastische Verbindungsschicht möglich.
Das erfindungsgemäße System umfasst in dem ersten Substrat einen ersten Mikrokanal, welcher mit der ersten Kavität in Verbindung steht, und welcher dazu ausgelegt ist, mit einem Gasdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der ersten Kavität befindliche Körperflüssigkeitsprobe aus der ersten Kavität durch die Filterschicht gedrückt wird. Ferner umfasst das zweite Substrat an der ersten Hauptoberfläche einen Druckkanal, welcher an eine Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht angrenzt, wobei der erste Mikrokanal an die gegenüberliegende Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht angrenzen kann, und wobei der Druckkanal dazu ausgelegt sein kann, mit einem Gasdruck beaufschlagt zu werden, so dass die thermoplastische Verbindungsschicht unter elastischer Verformung in den ersten Mikrokanal eindringt und einen entsprechenden Gasdruck in dem ersten Mikrokanal erzeugt. Durch diese pneumatische Betriebsweise kann vorteilhafterweise eine genaue und automatische Steuerung des Separationsprozesses erfolgen.
Das erfindungsgemäße System kann in dem zweiten Substrat einen zweiten Mikrokanal, welcher mit der zweiten Kavität in Verbindung steht, und einen dritten Mikrokanal, welcher mit der zweiten Kavität in Verbindung steht, umfassen, wobei der zweite Mikrokanal dazu ausgelegt sein kann, mit einem Gasdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der zweiten Kavität befindlichen separierten Bestandteile der Körperflüssigkeitsprobe aus der zweiten Kavität durch den dritten Mikrokanal gedrückt werden. Weiterhin kann das System in einer bevorzugten Ausführungsform einen Mikrosensor umfassen, welcher in einem Sensorbereich in der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats angeordnet ist, wobei die thermoplastische Verbindungsschicht eine dem Sensorbereich gegenüberliegende Aussparung aufweisen kann, und wobei der dritte Mikrokanal im Bereich der dem Sensorbereich gegenüberliegenden Aussparung an der ersten Hauptoberfläche des zweiten Substrats verlaufen kann, so dass separierte Bestandteile der Körperflüssigkeitsprobe, die durch den dritten Mikrokanal gedrückt werden, mit dem Mikrosensor in Kontakt kommen. Mithilfe der Integration eines für die Analyse der separierten Bestandteile der Körperflüssigkeitsprobe vorgesehenen Mikrosensors kann ein autonomes Diagnosesystem geschaffen werden, mit dem eine vollautomatische, schnelle und effiziente Analyse von Körperflüssigkeitsproben ermöglicht wird.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch das System zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen aus 5 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Darstellung eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
9 ein funktionelles Blockschaltbild eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
10 eine schematische Darstellung eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
11 eine schematische Darstellung eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
12 eine schematische Darstellung eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es versteht sich, dass Komponenten und Elemente in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit und Verständlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander wiedergegeben sind.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Körperflüssigkeitsproben im Sinne der vorliegenden Erfindung können alle menschlichen oder tierischen Körpern entnommene wässrige Lösungen bzw. Suspensionen sein. Beispielsweise können Körperflüssigkeiten Blut, Urin, Speichel, Lymphflüssigkeit, Galle, Magensaft, Schweiß, Eiter, Sperma oder sonstige Sekrete des menschlichen oder tierischen Körpers umfassen. Bestandteile von Körperflüssigkeiten sind Partikel, beispielsweise Zellen oder Bakterien, welche sich von dem Rest der Körperflüssigkeit über Filterung separieren lassen, und gelöste Stoffe. Im Folgenden wird insbesondere auf Vollblut Bezug genommen, welches als separierbare Bestandteile beispielsweise Blutkörperchen und Blutplasma aufweist.
1 zeigt eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem 1. Eine erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 ist auf einer Hauptoberfläche eines ersten Substrats 2 angeordnet. Dabei kann das erste Substrat 2 eine im Vergleich zu einer Breite und Tiefe des ersten Substrats 2 geringe Dicke aufweisen, so dass die durch die Breite und Tiefe des ersten Substrats 2 definierte, im Wesentlichen ebene Oberfläche eine erste Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 bildet. Eine zweite Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 kann demzufolge eine Oberfläche bezeichnen, welche parallel zu der ersten Hauptoberfläche liegt und um die Dicke des ersten Substrats 2 gegenüber der ersten Hauptoberfläche versetzt ist. Auf der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 wiederum ist eine Filterschicht 4 angeordnet. Das erste Substrat 2 kann beispielsweise einen Thermoplasten umfassen, zum Beispiel Polcarbonat, Polypropylen, Polyethylen, Polymethylmethacrylat, Cyclo-Olefin-Copolymer oder andere thermoplastische Stoffe. Das erste Substrat 2 kann eine Dicke von 0,5 mm bis 3 mm, insbesondere etwa 1 mm aufweisen und transparent sein. Die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 kann beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer aufweisen und eine Dicke von 20 µm bis 500 µm, insbesondere etwa 50 µm besitzen. Die Filterschicht 4 kann beispielsweise ein Gewebefilter, einen Silikafilter, eine Plasmaseparationsmembran oder sonstige Filtermembranen aufweisen, welche zur Separation von entsprechenden Bestandteilen von Körperflüssigkeiten, beispielsweise von Blutplasma aus Vollblut geeignet sind. Die Filterschicht 4 kann eine Dicke von 50 µm bis 2 mm aufweisen.
Das erste Substrat 2, die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 und die Filterschicht 4 können zur Ausbildung einer mechanisch stabilen Verbindung aufeinander gepresst werden. Dann kann die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 mit einem Laserstrahl durch das erste Substrat 2 hindurch bestrahlt werden. Beispielsweise kann hierzu ein Laser mit einer Wellenlänge im infraroten Bereich eingesetzt werden. An den Stellen, an denen der Laserstrahl auf die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 auftrifft, schmelzen die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 und das erste Substrat 2, so dass sich eine Schmelzverbindung im Bereich des Laserstrahls zwischen den beiden Materialien ergibt. Durch gezieltes Führen des Laserstrahls über die Oberfläche der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 kann somit eine Verbindungsnaht zwischen der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 und dem ersten Substrat 2 ausgebildet werden.
Zudem kann die geschmolzene erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 durch Kapillarkräfte in die Filterschicht 4 hineingezogen werden, wodurch es im Bereich des Laserstrahls zu einer Verbindung zwischen der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 und der Filterschicht 4 kommt. Die so entstehenden Verbindungen zwischen erstem Substrat 2, erster Verbindungsschicht 3 und Filterschicht 4 sind mechanisch stabil und fluidisch dicht.
2 zeigt eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem 1a. 2 unterscheidet sich von 1 dadurch, dass in dem ersten Substrat 2 eine erste Kavität 8 ausgebildet ist, welche sich durch das erste Substrat 2 hindurch erstrecken kann. Die erste Kavität 8 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1 bis 30 mm, insbesondere etwa 5 mm aufweisen. Weiterhin kann in dem ersten Substrat 2 ein vierter Mikrokanal 7 ausgebildet sein, welcher in fluidischer Verbindung mit der ersten Kavität 8 steht. Die Öffnungen der ersten Kavität 8 und des vierten Mikrokanals 7 auf der der Filterschicht 4 abgewandten Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 können beispielsweise durch ein drittes Substrat 19 nach außen hin abgedichtet sein, welches über eine zweite thermoplastische Verbindungsschicht 6 mit dem ersten Substrat 2 verbunden ist. Die zweite thermoplastische Verbindungsschicht 6 kann ähnlich der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 über Laserschweißen mit dem ersten Substrat 2 und dem dritten Substrat 19 verbunden werden.
Die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 weist zudem eine Aussparung auf, welche im Bereich der ersten Kavität 8 gebildet ist, und welche einen Durchtritt von Körperflüssigkeiten, welche sich in der ersten Kavität 8 befinden können, in die Filterschicht 4 ermöglicht.
3 zeigt eine weitere schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem 1b. 3 unterscheidet sich von 2 dadurch, dass statt dem dritten Substrat 19 und der zweiten thermoplastischen Verbindungsschicht 6 eine erste Klebefolie 9 auf der der Filterschicht 4 abgewandten Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 angeordnet ist. Die erste Klebefolie 9 kann lösbar mit dem ersten Substrat 2 verbunden sein, so dass bei einem Entfernen der ersten Klebefolie 9 von dem ersten Substrat 2 ein Zugang zu der ersten Kavität 8, beispielsweise für ein Einfüllen einer Körperflüssigkeitsprobe in die erste Kavität 8, freiliegt. Nach dem Befüllen der ersten Kavität 8 kann die erste Klebefolie 9 wieder auf dem ersten Substrat 2 aufgeklebt werden, so dass die erste Kavität 8 gegenüber der Außenwelt wieder verschlossen ist. Die erste Klebefolie 9 kann beispielsweise eine Dicke von 50 µm bis 500 µm, insbesondere etwa 100 µm aufweisen. In einer alternativen Ausführung kann das Einfüllen einer Körperflüssigkeitsprobe in die erste Kavität 8 auch durch eine fluidische Steck- oder Schraubverbindung, zum Beispiel eine Luer-Steckverbindung, erfolgen.
Zudem kann das erste Substrat 2 einen ersten Mikrokanal 10 aufweisen, über welchen ein Gasdruck auf die erste Kavität 8 beaufschlagt werden kann. Über den Gasdruck kann eine Körperflüssigkeitsprobe in der ersten Kavität 8 durch die Filterschicht 4 gedrückt werden. Der Gasdruck kann steuerbar in dem ersten Mikrokanal 10 erzeugt werden.
Die Filterschicht 4 kann in 3 mit gegenüber dem ersten Substrat 2 beschränkten lateralen Dimensionen ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Filterschicht 4 eine Scheibe mit einer Fläche zwischen 25 mm² und 1000 mm², insbesondere etwa 200 mm² sein. Auf der Unterseite der Filterschicht 4 kann ein zweites Substrat 5 angeordnet sein, welches im Bereich unter der Filterschicht 4 eine dritte Kavität oder einen dritten Mikrokanal 15 aufweist, in welchen durch die Filterschicht 4 hindurch tretende separierte Bestandteile einer in der ersten Kavität 8 befindlichen Körperflüssigkeitsprobe gelangen können. Mit dem Aufbau der 3 ist in vorteilhafter Weise ein transversaler Fluidstrom durch die Filterschicht möglich.
Das zweite Substrat 5 kann dabei ähnlich dem ersten Substrat 2 aufgebaut sein. Über ein Laserschweißverfahren kann ähnlich wie in 1 die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 mit dem zweiten Substrat 5 verbunden werden. Dazu kann die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 durch das zweite Substrat 5 hindurch in Bereichen außerhalb der Fläche der Filterschicht 4 bestrahlt werden. In dem Bestrahlungsbereich bildet sich durch lokale Schmelzvorgänge wiederum eine mechanisch stabile und fluiddichte Verbindung zwischen der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 und dem zweiten Substrat 5 aus. Die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 wird dabei im Bereich der Filterschicht 4 komprimiert und gleicht so Höhenunterschiede aus. Hierzu kann es vorteilhaft sein, die Dicke der Filterschicht 4 so dünn oder die Dicke der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 so dick zu wählen, dass keine zu großen Spannungen im Werkstück aufgebaut werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung polymerer Schichten als Basis für ein Separationssystem 1c. Der Aufbau in 4 unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Aufbau dadurch, dass in dem zweiten Substrat 5 eine Ausnehmung auf der der Filterschicht 4 zugewandten Hauptoberfläche vorgesehen ist, in der die Filterscheibe 4 zumindest teilweise aufgenommen werden kann. Dadurch können auch dickere Filterscheiben 4 verwendet werden, ohne dass der Abstand zwischen den beiden ersten und zweiten Substraten 2 und 5 zu groß wird oder im Bauteil zu große Spannungen aufgebaut werden.
Der dritte Mikrokanal 15 in 4 kann beispielsweise hydrophilisierte Wände aufweisen, so dass aufgrund von Kapillarkräften eine Befüllung des dritten Mikrokanals 15 mit separierten Bestandteilen der Körperflüssigkeitsprobe in der ersten Kavität 8 durch die Filterscheibe 4 hindurch möglich ist. Die Hydrophilisierung des zweiten Substrats 5 bzw. des dritten Mikrokanals 15 kann beispielsweise durch eine Behandlung mit Sauerstoffplasma erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass auf ein Abdecken der ersten Kavität 8 mit einer ersten Klebstofffolie 9 verzichtet werden kann. Weiterhin kann auch auf den Belüftungskanal bzw. den ersten Mikrokanal 10 aus 3 verzichtet werden.
In einer Variante kann in 4 ein zweiter Mikrokanal 13 als Druckkanal vorgesehen sein, in welchem nach kapillarer Befüllung des dritten Mikrokanals 15 ein Druck aufgebaut werden kann, so dass die separierten Bestandteile in dem dritten Mikrokanal 15 gezielt ausgespült werden können. Zur Steuerung der Belüftung des Druckkanals 13 und zum Aufbau eines gezielten Spüldrucks kann beispielsweise ein Mikroventil in dem Druckkanal 13 vorgesehen sein.
Die Kanalquerschnitte der ersten, zweiten und dritten Mikrokanäle 10, 13 bzw. 15 in den 3 und 4 können in etwa 100 × 100 µm² bis 1000 × 1000 µm², insbesondere etwa 300 × 300 µm² betragen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf ein System 1d zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen. In 6 ist das System 1d aus 5 entlang der in 5 gekennzeichneten Schnittkante AA' als System 1e in Schnittansicht gezeigt. Ähnlich wie in den 1 bis 4 gezeigt, weist das System 1d bzw. das System 1e ein erstes Substrat 2 mit einer ersten Kavität 8 auf, über welcher eine erste Klebefolie 9 lösbar auf einer oben liegenden Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 angeordnet ist. Die erste Kavität 8 steht zudem über einen ersten Mikrokanal 10 mit einer ersten Mikrokammer 10a fluidisch in Verbindung, wobei die erste Kavität 8, der erste Mikrokanal 10 und die erste Mikrokammer 10a beispielsweise durch Fräsen, Spritzgießen, Heißprägen oder ähnliche Strukturierungstechniken in das erste Substrat 2 eingebracht worden sind.
Auf der in 6 unteren Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 ist eine erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 aufgebracht, welche auf der Höhe der ersten Kavität 8 eine Aussparung aufweist, so dass die erste Kavität 8 mit einer darunter liegenden Filterschicht 4 fluidisch in Verbindung steht. Der erste Mikrokanal 10 sowie die erste Mikrokammer 10a können dabei durch die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 fluiddicht abgedeckt und fluiddicht gehalten werden. Auf der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 ist eine Filterschicht 4 angeordnet, welche beispielsweise die Form einer Filterscheibe annehmen kann, und welche in einer Ausnehmung 12 eines darunter liegenden zweiten Substrats 5 angeordnet sein kann. Die Ausnehmung 12 kann dabei die Form der Filterscheibe 4 aufweisen.
In dem zweiten Substrat 5, welches mit einer Hauptoberfläche dem ersten Substrat 2 zugewandt ist, ist ein Durchgangsloch bzw. eine zweite Kavität 14 ausgebildet, welches mit zweiten und dritten Mikrokanälen 13 bzw. 15 auf der dem ersten Substrat 2 abgewandten Hauptoberfläche des zweiten Substrats 5 fluidisch in Verbindung steht. Der dritte Mikrokanal 15 kann dabei ein Ausspülkanal sein, in dem sich separierte Bestandteile einer in der ersten Kavität 8 befindlichen Körperflüssigkeitsprobe sammeln können. Der zweite Mikrokanal 13 kann dagegen ein Druckkanal sein, welcher mit einer zweiten Mikrokammer 16 in dem Substrat 5 in Verbindung steht. Die zweiten und dritten Mikrokanäle 13 bzw. 15 sowie die zweite Mikrokammer 16, das Durchgangsloch bzw. die zweite Kavität 14 und die Ausnehmung 12 können beispielsweise durch Fräsen, Spritzgießen, Heißprägen oder ähnliche Strukturierungstechniken in das zweite Substrat 5 eingebracht worden sein.
Auf der dem ersten Substrat 2 abgewandten Hauptoberfläche des zweiten Substrats 5 kann eine zweite Klebefolie 9a angeordnet sein, die die zweiten und dritten Mikrokanäle 13 bzw. 15 in dem zweiten Substrat 5 fluiddicht abschließt.
Im Folgenden wird anhand der in 5 und 6 gezeigten beispielhaften Ausführungsformen eine beispielhafte Funktionsweise des Systems 1d bzw. 1e zum Separieren von Blutplasma aus einer Vollblutprobe erläutert.
Die erste Klebefolie 9 wird von dem ersten Substrat 2 entfernt und eine Vollblutprobe in die erste Kavität 8 pipettiert. Anschließend wird die erste Klebefolie 9 mit dem ersten Substrat 2 verbunden, um die erste Kavität 8 zu verschließen. An einem ersten pneumatischen Druckkanal 11, welcher in das zweite Substrat 5 eingebracht ist, wird ein Überdruck angelegt, welcher sich über einen Durchbruch 11a durch das zweite Substrat 5 auf die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 überträgt. Der Durchbruch 11a liegt dabei der ersten Mikrokammer 10a in dem ersten Substrat 2 gegenüber, so dass aufgrund des Überdrucks die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 in die erste Mikrokammer 10a elastisch ausgelenkt wird, das heißt, die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 wirkt als Druckmembran zur Druckübertragung von dem ersten Druckkanal 11 in dem zweiten Substrat 5 in den ersten Mikrokanal 10 in dem ersten Substrat 2. Der Überdruck in dem ersten Mikrokanal 10 überträgt sich auf die erste Kavität 8, in der sich das Vollblut befindet, welches dadurch durch die Aussparung in der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 und durch die Filterscheibe 4 gedrückt wird.
Der zu Beginn der Filterung in der ersten Kavität 8 herrschende Überdruck p kann wie folgt abgeschätzt werden: $p = p 0 * (V 8 + V 10 + V 10 a) * {(V 8 + V 10)}^{- 1},$
wobei p0 der Umgebungsdruck ist und Vx jeweils die Volumina der mit × referenzierten Hohlräume in dem ersten Substrat 2 bezeichnen. Beispielsweise ist das Volumen des ersten Mikrokanals 10 mit V10 bezeichnet. Durch geeignete Dimensionierung der Volumina V8, V10 und V10a kann der Überdruck p genau voreingestellt werden, da p ausschließlich von dem definierten Volumenverhältnis der Volumina V8, V10 und V10a abhängt und dadurch unabhängig von der Höhe des Drucks am ersten pneumatischen Druckkanal 11 ist. Der Überdruck p baut sich ab, wenn die Vollblutprobe durch die Filterschicht 4 gedrückt wird. Durch die Filterung dringt nur das Blutplasma durch die Filterschicht 4 und wird in dem Durchgangsloch bzw. der zweiten Kavität 14 aufgefangen und in dem dritten Mikrokanal 15 gesammelt.
Nachdem sich der Überdruck p abgebaut hat, ist die Separierung des Blutplasmas abgeschlossen. In einem nächsten Schritt kann an einem zweiten pneumatischen Druckkanal 17 in dem ersten Substrat 2 ein weiterer Überdruck angelegt werden, welcher sich über einen ähnlichen im Bezug auf den Durchbruch 11a und die erste Mikrokammer 10a beschriebenen Mechanismus über die erste thermoplastische Verbindungsschicht 3 auf die zweite Mikrokammer 16 in dem zweiten Substrat 5 überträgt. Über den zweiten Mikrokanal 13 in dem zweiten Substrat 5 überträgt sich der Überdruck von der zweiten Mikrokammer 16 auf den dritten Mikrokanal 15, so dass das gesammelte Blutplasma durch den dritten Mikrokanal 15 aus dem System 1d bzw. dem System 1e hinausgedrängt wird. Das gewonnene Blutplasma steht dann für weitere diagnostische Weiterverarbeitung zur Verfügung. Der Vorteil des Verfahrens besteht unter anderem darin, dass sich über die Dimensionierung der zweiten Mikrokammer 16 sowie der entsprechenden zweiten und dritten Mikrokanäle 13 und 15 einstellen lassen kann, wie viel Volumen verdrängt, das heißt, wie viel Blutplasma aus dem System 1d bzw. dem System 1e heraus verschoben wird. Dadurch kann das Blutplasma beispielsweise genau auf der Höhe einer nachfolgenden Analyse- bzw. Diagnoseeinrichtung platziert werden. Die Strecke, um die das Blutplasma bewegt wird, ist wiederum unabhängig vom an dem zweiten pneumatischen Druckkanal 17 angelegten Druck.
In 7 ist eine schematische Darstellung eines Systems 1f zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gezeigt. Das System 1f in 7 unterscheidet sich von dem System 1e in 6 dadurch, dass statt der zweiten Klebefolie 9a auf der Unterseite des zweiten Substrats 5 eine zweite thermoplastische Verbindungsschicht 6 sowie ein drittes Substrat 19 angeordnet sind.
In 8 ist eine schematische Darstellung eines Systems 1g zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen gezeigt. Das System 1g in 8 unterscheidet sich von dem System 1e in 6 dadurch, dass sich sämtliche Mikrokanäle und Ausnehmungen in dem zweiten Substrat 5 nicht bis zu der dem ersten Substrat 2 abgewandten Hauptoberfläche des zweiten Substrats 5 erstrecken, so dass auf eine Abdichtung des zweiten Substrats 5 auf dieser Hauptoberfläche verzichtet werden kann.
9 zeigt ein funktionelles Blockschaltbild eines Systems zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, insbesondere für ein System 1e, welches in 5 dargestellt ist. Es versteht sich, dass in 9 statt des Systems 1e auch eines der Systeme 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1f, 1g, 1h oder 1j gleichermaßen eingesetzt werden kann. Die ersten und zweiten pneumatischen Druckkanäle 11 bzw. 17 des Systems 1e sind dabei über erste und zweite pneumatische Ventile 21 und 22 mit ersten und zweiten Leitungen 24 bzw. 25 verbunden, an denen einen Überdruck anliegt. Die ersten und zweiten Ventile 21 und 22 können steuerbar geschlossen und geöffnet werden und entweder als externe Ventile ausgestaltet oder in die ersten und zweiten Substrate 2 bzw. 5 des Systems 1e integriert werden. Das System 1e ist mit einer Detektionseinrichtung 20 verbunden, in der eine Sensoreinrichtung oder Messeinrichtung angeordnet sein kann, die dazu ausgelegt ist, im Blutplasma, welches durch das System 1e aus einer Vollblutprobe separiert worden ist, Biomoleküle, beispielsweise Proteine, Herzmarker, Krebsmarker oder sonstige Stoffe nachzuweisen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine elektronische, elektrochemische, optische oder sonstige Analytik handeln. Gegebenenfalls können in der Detektionseinrichtung 20 auch weitere Schritte zur Probenaufbereitung, zum Beispiel zur Durchführung eines Immunoassays, durchgeführt werden. Die Detektionseinrichtung 20 kann fluidisch über einen Entlüftungsanschluss 23 mit Atmosphärendruck verbunden sein.
In den 10, 11 und 12 sind beispielhafte Ausführungsformen für das in 9 beschriebene System gezeigt. Das in 10 gezeigte System unterscheidet sich von den in 5 bis 8 gezeigten Systemen dadurch, dass in dem ersten Substrat 2 weiterhin ein Mikrosensor 26 angeordnet ist, dessen aktive Oberfläche über eine Aussparung in der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 fluidisch mit der dem ersten Substrat 2 zugewandten Hauptoberfläche des zweiten Substrats 5 in Verbindung steht. In dem zweiten Substrat 5 wird der dritte Mikrokanal 15 derart geführt, dass er im Bereich der dem Mikrosensor 26 gegenüberliegenden gebildeten Aussparung in der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht 3 an der dem ersten Substrat 2 zugewandten Hauptoberfläche des zweiten Substrats 5 verläuft. Beim Ausspülen des Blutplasmas in dem dritten Mikrokanal 15 kann der Überdruck so eingestellt werden, dass das Blutplasma sich gerade so weit bewegt, dass es den Bereich des Mikrosensors 26 erreicht. Das Blutplasma kommt dann mit der aktiven Oberfläche des Mikrosensors 26 in Kontakt und kann analysiert werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Plasmaextraktion und eine Plasmaanalytik vollautomatisch durchgeführt werden können.
Das in 11 gezeigte System unterscheidet sich von dem in 10 gezeigten System dadurch, dass statt einer pneumatischen Aktuierung eine mechanische Aktuierung verwendet wird. Dazu kann die erste Mikrokammer 10a in dem ersten Substrat 2 derart ausgebildet sein, dass die von dem zweiten Substrat 5 abgewandte Hauptoberfläche des ersten Substrats 2 im Bereich der ersten Mikrokammer 10a ausgedünnt ist. Über einen im Bereich der ausgedünnten Oberfläche des ersten Substrats 2 kann über einen Stößel 27 eine definierte Kraft auf die Oberfläche des ersten Substrats 2 ausgeübt werden, so dass sich die verdünnte Oberfläche in die erste Mikrokammer 10a hineinwölbt und den Überdruck erzeugt. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass keine pneumatischen Anschlüsse notwendig sind, wodurch die Herstellung einer Dichtung vermieden werden kann.
Das in 12 gezeigte System unterscheidet sich von dem in 11 gezeigten System dadurch, dass statt einer Ausdünnung der Oberfläche des ersten Substrats 2 die erste Mikrokammer 10a über einen Durchbruch durch das erste Substrat 2 verfügt, und das erste Substrat 2 im Bereich des Durchbruchs mit einer Blisterfolie 28 verschlossen ist. Der Stößel 27 kann dann zur Erzeugung eines Überdrucks in der ersten Mikrokammer 10a die Blisterfolie 28 elastisch verformen. Dies hat den Vorteil, dass weniger Kraft zur Aktuierung benötigt wird, die erste Mikrokammer 10a kleiner dimensioniert werden kann und die Fertigungsgenauigkeit bei der Herstellung der ersten Mikrokammer 10a geringer gewählt werden kann.
In den mit Bezug auf die 5 bis 8 sowie 10 bis 12 erläuterten Systemen kann es jeweils vorgesehen sein, die ersten und zweiten Substrate 2 bzw. 5 sowie gegebenenfalls das dritte Substrat 19, die ersten und zweiten thermoplastischen Verbindungsschichten 3 bzw. 6 sowie die Filterschicht 4 mit einem im Bezug auf die 1 und 2 erläuterten Fügeverfahren zu verbinden.
Es versteht sich, dass sich Ausgestaltungen, Modifikationen und spezifische Merkmale und Funktionen der im Zusammenhang mit den jeweiligen Systemen 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h und 1j erläuterten Ausführungsformen ebenso auf die jeweiligen Systeme der anderen Ausführungsformen übertragen lassen.

Claims

System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, mit: einem ersten Substrat (2), welches in einer ersten Hauptoberfläche eine erste Kavität (8) zum Aufnehmen einer Körperflüssigkeitsprobe aufweist; einem zweiten Substrat (5), welches in einer dem ersten Substrat (2) zugewandten ersten Hauptoberfläche eine zweite Kavität (14) zum Aufnehmen von aus der Körperflüssigkeitsprobe separierten Bestandteilen aufweist, die der ersten Kavität (8) gegenüberliegt; einer Filterschicht (4), welche zwischen dem ersten Substrat (2) und dem zweiten Substrat (5) angeordnet ist, und welche zum Separieren von Bestandteilen der Körperflüssigkeitsprobe in der ersten Kavität (8) und zum Abgeben der separierten Bestandteile an die zweite Kavität (14) ausgebildet ist; gekennzeichnet durch eine erste thermoplastischen Verbindungsschicht (3), welche zwischen dem ersten Substrat (2) und der Filterschicht (4) angeordnet ist, eine der ersten Kavität (8) gegenüberliegende Aussparung aufweist und die erste Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) und die Filterschicht (4) durch ein teilweises kapillares Eindringen der Verbindungsschicht (3) in die Filterschicht (4) fluiddicht miteinander verbindet, wobei das erste Substrat (2) einen ersten Mikrokanal (10) umfasst, welcher mit der ersten Kavität (8) in Verbindung steht, und welcher dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der ersten Kavität (8) befindliche Körperflüssigkeitsprobe aus der ersten Kavität (8) durch die Filterschicht (4) gedrückt wird, und wobei das zweite Substrat (5) an der ersten Hauptoberfläche einen ersten Druckkanal (11) umfasst, welcher an eine Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt, wobei der erste Mikrokanal (10) an eine der Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) gegenüberliegenden Hauptoberfläche der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt, und wobei der erste Druckkanal (11) dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) unter elastischer Verformung in den ersten Mikrokanal (10) eindringt und einen entsprechenden Überdruck in dem ersten Mikrokanal (10) erzeugt.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach Anspruch 1, wobei sich die erste Kavität (8) von der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) erstreckt, und wobei das System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) weiterhin eine erste Klebefolie (9) umfasst, welche lösbar auf der zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) angeordnet ist und die erste Kavität (8) überdeckt.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach Anspruch 1, wobei sich die erste Kavität (8) von der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) zu einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) erstreckt, und wobei das System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) weiterhin umfasst: ein drittes Substrat (19), welches auf der zweiten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) angeordnet ist und die erste Kavität (8) überdeckt; und eine zweite thermoplastische Verbindungsschicht (6), welche zwischen dem dritten Substrat (19) und dem ersten Substrat (2) angeordnet ist, und das dritte Substrat (19) und das erste Substrat (2) fluiddicht miteinander verbindet.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Substrat (5) in der ersten Hauptoberfläche eine Ausnehmung (12) aufweist, in der die Filterschicht (4) angeordnet ist, und wobei die thermoplastische Verbindungsschicht (3) die erste Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) und die erste Hauptoberfläche des zweiten Substrats (5) fluiddicht miteinander verbindet.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Substrat (5) einen zweiten Mikrokanal (13), welcher mit der zweiten Kavität (14) in Verbindung steht, und einen dritten Mikrokanal (15), welcher mit der zweiten Kavität (14) in Verbindung steht, umfasst, wobei der zweite Mikrokanal (13) dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der zweiten Kavität (14) befindlichen separierten Bestandteile der Körperflüssigkeitsprobe aus der zweiten Kavität (14) durch den dritten Mikrokanal (15) gedrückt werden.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: einen Mikrosensor (26), welcher in einem Sensorbereich in der ersten Hauptoberfläche des ersten Substrats (2) oder des zweiten Substrats (5) angeordnet ist; wobei die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) eine dem Sensorbereich gegenüberliegende Aussparung aufweist, so dass eine aktive Oberfläche des Sensors (26) über die Aussparung fluidisch mit der ersten Hauptoberfläche des zweiten Substrats (5)in Verbindung steht, und wobei der dritte Mikrokanal (15) in einem Bereich der dem Sensorbereich gegenüberliegenden Aussparung an der ersten Hauptoberfläche des zweiten Substrats (5) verläuft, so dass separierte Bestandteile der Körperflüssigkeitsprobe, die durch den dritten Mikrokanal (15) gedrückt werden, mit dem Mikrosensor (26) in Kontakt kommen.
System (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Substrat (2) und das zweite Substrat (5) jeweils ein transparentes thermoplastisches Material umfassen.
Verfahren zum Herstellen eines Systems (1) zum Separieren von Körperflüssigkeitsbestandteilen, mit den Schritten: Anordnen einer ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) auf einer ersten Hauptoberfläche eines ersten transparenten Substrats (2), welches in einer ersten Hauptoberfläche eine erste Kavität (8) zum Aufnehmen einer Körperflüssigkeitsprobe aufweist; Anordnen einer Filterschicht (4) auf der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3); Bestrahlen der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) durch das erste transparente Substrat (2) mit einem Laserstrahl, so dass die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) im Bereich des Laserstrahls mit dem ersten Substrat (2) und der Filterschicht (4) unter Ausbildung einer fluiddichten Verbindungsnaht verschmilzt und teilweise kapillar in die Filterschicht (4) eindringt; und Anordnen eines zweiten transparenten Substrats (5), welches in einer dem ersten Substrat (2) zugewandten ersten Hauptoberfläche eine zweite Kavität (14), die der ersten Kavität (8) gegenüberliegt, zum Aufnehmen von aus der Körperflüssigkeitsprobe separierten Bestandteilen aufweist, auf der Filterschicht (4), derart dass das erste Substrat (2) einen ersten Mikrokanal (10) umfasst, welcher mit der ersten Kavität (8) in Verbindung steht, und welcher dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die in der ersten Kavität (8) befindliche Körperflüssigkeitsprobe aus der ersten Kavität (8) durch die Filterschicht (4) gedrückt wird, und wobei das zweite Substrat (5) an der ersten Hauptoberfläche einen ersten Druckkanal (11) umfasst, welcher an eine Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt, wobei der erste Mikrokanal (10) an eine der Hauptoberfläche der thermoplastischen Verbindungsschicht (3) gegenüberliegenden Hauptoberfläche der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) angrenzt, und wobei der erste Druckkanal (11) dazu ausgelegt ist, mit einem Überdruck beaufschlagt zu werden, so dass die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) unter elastischer Verformung in den ersten Mikrokanal (10) eindringt und einen entsprechenden Überdruck in dem ersten Mikrokanal (10) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin mit dem Schritt: Bestrahlen der ersten thermoplastischen Verbindungsschicht (3) durch das zweite transparente Substrat (5) mit einem Laserstrahl, so dass die erste thermoplastische Verbindungsschicht (3) im Bereich des Laserstrahls mit dem zweiten Substrat (5) unter Ausbildung einer fluiddichten Verbindungsnaht verschmilzt.
Verwendung eines Systems (1a; 1b; 1c; 1d; 1e; 1f; 1g; 1h; 1j) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Separieren von Blutplasma aus einer Vollblutprobe.