DE102012222719A1

DE102012222719A1 - Folienbeutel zum Bevorraten eines Fluids und Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids

Info

Publication number: DE102012222719A1
Application number: DE102012222719.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Schmied; Michael HORTIG; Yvonne Beyl; Sven Zinober; Jochen Rupp; Daniel Czurratis; Thomas Brinz; Lars Sodan; Martina Daub; Holger Behrens; Gustav Klett
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-12
Also published as: WO2014090610A1; US9963273B2; EP2931428B1; EP2931428A1; CN104884169A; CN104884169B; US20150314924A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Folienbeutel (200) zum Bevorraten eines Fluids, insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren, wobei der Folienbeutel (200) eine Folie (202), eine Naht (204) und eine irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle (206), aufweist. Die Folie (202) ist undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids. Die Naht (204) ist zwischen einem ersten Teilbereich (208) der Folie (202) und einem zweiten Teilbereich (210) der Folie (202) fluiddicht ausgeführt und formt die Folie (202) zu einem fluiddichten Beutel (212) zum Aufnehmen des Fluids aus. Der Beutel (212) ist dazu ausgebildet, in einer Kammer (102) einer Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit angeordnet zu werden. Die Sollbruchstelle (206) ist aus der Folie (202) ausgebildet und fluiddicht, wenn ein Fluiddruck in dem Folienbeutel (200) kleiner als ein Grenzwert ist. Die Sollbruchstelle (206) wird zerstört, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Folienbeutel zum Bevorraten eines Fluids, auf eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit, ein System zum Bereitstellen eines Fluids sowie auf ein Verfahren zum Öffnen eines fluidgefüllten Folienbeutels, auf ein Verfahren zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids.
Um einfach zu handhabende und kostengünstig verfügbare Analysesysteme im Bereich der Medizintechnik oder der Umweltanalytik herzustellen, werden oftmals bereits kompakte Einheiten vorgesehen, in denen die für eine bestimmte Analysereaktion benötigten Reagenzien bereits in dieser Einheit vorgehalten werden.
Die DE 10 2009 045 685 A1 beschreibt beispielsweise einen mikrofluidischen Chip, der eine dehnbare Membran aufweist, welche unter Volumenverdrängung in ein Flüssigkeitsreservoir hinein dehnbar ist, um eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir durch einen Flüssigkeitskanalzugang in einen Flüssigkeitskanal des mikrofluidischen Chips zu bewegen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Folienbeutel zum Bevorraten eines Fluids, eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit, ein System zum Bereitstellen eines Fluids, ein Verfahren zum Öffnen eines fluidgefüllten Folienbeutels und ein Verfahren zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels sowie schließlich ein Verfahren zum Herstellen eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Kunststoffe können je nach Art permeabel für bestimmte Substanzen sein, während sie undurchlässig für andere Substanzen sind. Wenn verschiedene Substanzen in einer Einheit aus Kunststoff mit mehreren unmittelbar benachbarten Kammern gelagert werden, können leicht flüchtige Substanzen durch den Kunststoff diffundieren und sich verflüchtigen oder andere, in benachbarten Kammern gelagerte Substanzen verunreinigen.
Um die Verunreinigung durch eindiffundierende Substanzen bei Reagenzien und Hilfsstoffen innerhalb einer Einheit eines biochemischen Analyseverfahrens auszuschließen, können die Reagenzien und Hilfsstoffe vorportioniert in diffusionsdichten Behältnissen gelagert werden und diese Behältnisse können erst unmittelbar vor dem Gebrauch automatisiert (oder gegebenenfalls manuell) geöffnet werden und die Reagenzien und Hilfsstoffe in einen Analysebereich umgelagert werden. Im Analysebereich verbleiben die Reagenzien und Hilfsstoffe für die Dauer des Analyseverfahrens. Anschließend kann die ganze Einheit entsorgt werden. Insbesondere können leicht flüchtige Reagenzien (wie beispielsweise Alkohol) und Hilfsstoffe in diffusionsdichten Behältnissen gelagert werden. Ein solches diffusionsdichtes Behältnis kann beispielsweise ein diffusionsdichter Folienbeutel mit einer Sollbruchstelle sein, der ansprechend auf einen Umlagerungsbefehl oder eine mechanische Einwirkung geöffnet wird, sodass die Reagenz und/oder der Hilfsstoff in den Analysebereich fließen kann. Der Folienbeutel kann innerhalb der Einheit gelagert werden. Der Folienbeutel kann auch als zusammenhängendes Set verschiedener Reagenzien und/oder Hilfsstoffe separat von der Einheit gelagert werden und unmittelbar vor dem Ausführen eines (Analyse-)Verfahrens in die Einheit eingelegt werden.
Ein Folienbeutel zum Bevorraten eines Fluids, insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren, weist die folgenden Merkmale auf:
eine Folie, die undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist;
eine Naht zwischen einem ersten Teilbereich der Folie und einem zweiten Teilbereich der Folie, wobei die Naht fluiddicht ausgeführt ist und die Folie zu einem fluiddichten Beutel zum Aufnehmen des Fluids ausformt, wobei der Beutel dazu ausgebildet ist, in einer Kammer einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit angeordnet zu werden; und
eine definierte irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle, die aus der Folie ausgebildet ist und fluiddicht ist, wenn ein Fluiddruck in dem Folienbeutel kleiner als ein Grenzwert ist, und die zerstört wird, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.
Eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit weist die folgenden Merkmale auf:
eine Kammer zum Aufnehmen eines Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids, wobei die Kammer eine Schnittstelle zum Bereitstellen des Fluids für die Auswerteeinheit aufweist; und
eine Einrichtung zum Öffnen einer Sollbruchstelle des Folienbeutels, um das Fluid an der Schnittstelle bereitzustellen.
Ein System zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit weist die folgenden Merkmale auf:
zumindest eine Vorrichtung zum Bereitstellen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz; und
zumindest einen Folienbeutel zum Bevorraten gemäß dem hier vorgestellten Ansatz pro Vorrichtung, wobei der Folienbeutel in der Kammer der Vorrichtung angeordnet ist, und die Kammer verschlossen ist.
Unter einem Fluid kann insbesondere eine Flüssigkeit wie beispielsweise Alkohol in einer Form (d. h. beispielsweise einer Konzentration von mehr als 80%) verstanden werden. Das Fluid kann inkompressibel sein. Eine Folie kann eine geringe Dicke von beispielsweise 10 bis 100 µm aufweisen. Ein biochemisches Analyseverfahren kann beispielsweise in einem Assay ablaufen oder ein Reaktionsablauf zum Nachweis einer Substanz in einer Probe sein. Das biochemische Analyseverfahren kann insbesondere in der Infektionsdiagnostik verwendet werden. Eine Naht kann eine Verbindungsstelle sein. Insbesondere kann die Naht eine Schweißnaht oder eine Klebenaht sein. Im Bereich der Naht können zwei Stücke oder Teilbereiche der Folie miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann bei der Herstellung der Naht ein Material der Folien im Bereich der Naht plastifiziert werden und das Material unter Druck verbunden werden. Beispielsweise kann die Folie gefaltet werden, und mit einer umlaufenden Naht zu einem Beutel geformt und/oder geschlossen werden. Ebenso können zwei nicht-zusammenhängende Folien mit einer ringförmig umlaufenden, geschlossenen Naht zu dem Beutel geformt werden. Auch kann die Folie schlauchförmig bereitgestellt werden, um mit einer Naht an einem ersten Ende und einer weiteren Naht an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende den Beutel auszubilden. Ein Beutel kann vollständig geschlossen sein, wenn er mit dem Fluid gefüllt ist. Der Beutel kann eine Einfüllöffnung aufweisen. Beispielsweise kann die Naht eine Unterbrechung aufweisen, die erst geschlossen wird, wenn der Beutel mit dem Fluid gefüllt worden ist. Die Naht kann in verschiedenen Herstellungsschritten realisiert oder ausgeführt werden. Der Beutel kann auch als eine geschlossene Tasche verstanden werden. Beispielsweise kann zuerst eine erste Naht hergestellt werden, um die Tasche herzustellen, anschließend kann die Tasche mit dem Fluid gefüllt werden und anschließend kann eine zweite Naht die Tasche fluiddicht verschließen, um den Beutel herzustellen. Die Naht kann konturiert ausgeführt sein. Beispielsweise kann über eine Kontur der Naht eine spätere Außenkontur des Folienbeutels definiert werden. Die Folie kann über die Naht überstehen und außerhalb der Naht beschnitten sein oder die Folie kann im Bereich der Naht beschnitten sein. Die Folie kann auch unbeschnitten sein, beispielsweise um benachbart zu dem Beutel zumindest einen weiteren Beutel auszubilden, der in zumindest einer benachbarten Kammer der Vorrichtung angeordnet werden kann. Die Naht kann verschiedene Nahtbereiche aufweisen. Beispielsweise können mehrere parallele Dichtlinien analog zu Schweißraupen nebeneinander angeordnet sein. Dabei können eine oder mehrere Dichtlinien für die Fluiddichtheit des gefüllten Fluidbeutels sorgen. Eine der Dichtlinien kann eine Schnittkante durch die beiden miteinander verbundenen Folien ausbilden.
Eine Kammer kann eine Vertiefung in einem Grundkörper sein, die durch einen Deckel fluiddicht verschließbar ist. Der Folienbeutel kann in gefülltem Zustand eine Form aufweisen, die einer Form der Kammer entspricht oder kleiner als die Kammer ist, um in die Kammer eingelegt zu werden. Eine definierte Sollbruchstelle kann ein vordefinierter Bereich der Folie sein, der geringere Kräfte aufnehmen kann, als der Rest des Folienbeutels. Dadurch kann die Sollbruchstelle bereits zerstört werden, während der Rest des Beutels noch strukturell intakt ist. Die Kräfte in der Folie können beispielsweise Zugkräfte aufgrund eines Fluiddrucks im Folienbeutel sein. Beispielsweise kann die Folie an der Sollbruchstelle eine Kerbe aufweisen. Ebenso kann die Folie an der Sollbruchstelle dünner sein, als im Rest des Beutels. Eine Einrichtung zum Öffnen der Sollbruchstelle kann beispielsweise ein beweglicher Stempel sein, der zum Öffnen des Fluidbeutels in die Kammer eingedrückt wird. Die Einrichtung zum Öffnen kann auch eine scharfe Kante zum Öffnen der Sollbruchstelle aufweisen, wobei die scharfe Kante ansprechend auf das Betätigen in die Sollbruchstelle eingepresst werden kann.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Folienbeutel mit einem Fluid, insbesondere mit Alkohol gefüllt sein. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Fluid eine Alkohol-Konzentration von mehr als 60 Prozent, insbesondere eine Alkohol-Konzentration von mehr als 80% aufweisen. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders sicheren und leckarmen Vorlagerung des Fluids bis zu einem Freigeben des Fluids, insbesondere des Alkohols, zu einem Zeitpunkt, in dem das Fluid beispielsweise für eine spezifische Funktion benötigt wird.
Die Folie kann einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Die Folie kann insbesondere einen zumindest dreischichtigen Aufbau aufweisen, wobei eine mittlere Schicht als eine Metallfolie ausgebildet ist oder eine Metallfolie umfasst. Ein mehrschichtiger Aufbau kann zumindest zwei Lagen aus unterschiedlichem Material aufweisen, die miteinander fest verbunden sind. Insbesondere können die einzelnen Schichten miteinander verschmolzen, verklebt oder laminiert sein. Die Materialien der einzelnen Schichten können jeweils undurchlässig für bestimmte Komponenten sein. Wenn eines der Materialien durchlässig für eine oder mehrere Substanzen ist, können die anderen Schichten undurchlässig für die eine Substanz oder die mehreren Substanzen sein. Ein dreischichtiger Aufbau kann aus einer ersten Schicht aus einem ersten Material, einer zweiten Schicht aus einem zweiten Material und einer dritten Schicht aus einem dritten Material bestehen. Das erste Material kann das gleiche Material, wie das dritte Material sein. In der Naht kann beispielsweise eine außen liegende Schicht des ersten Teilbereichs der Folie mit einer außen liegenden Schicht des zweiten Teilbereichs verbunden sein. Die außen liegenden Schichten können in der Naht auf eine vorbestimmte Materialstärke zusammengequetscht sein.
Die Sollbruchstelle kann als Abschnitt der Naht ausgebildet sein. In der Sollbruchstelle kann die Naht eine geringere Belastbarkeit aufweisen, als außerhalb der Sollbruchstelle. Die Naht kann im Bereich der Sollbruchstelle beispielsweise eine geringere Breite aufweisen, als außerhalb der Sollbruchstelle. Beispielsweise kann die Naht dort weniger Dichtlinien aufweisen, als außerhalb der Sollbruchstelle. Durch Integration der Sollbruchstelle in die Naht kann die Herstellung des Folienbeutels vereinfacht werden.
Die Naht kann im Bereich der Sollbruchstelle zumindest eine V-förmige Ausprägung aufweisen. Eine V-förmige Ausprägung kann eine Kerbwirkung hervorrufen, ausgehend von der ein Bruch der Sollbruchstelle erfolgen kann. Dadurch kann eine Position bestimmt werden, an der das Fluid aus dem Beutel gepresst werden soll.
Die Naht kann in Richtung einer Mitte des Beutels umgelegt und/oder umgeknickt sein. Zumindest in einem Teilbereich der Naht kann die Naht umgelegt ausgeführt sein. Durch ein Umlegen der Naht kann die Belastbarkeit der Naht erhöht werden. Beispielsweise kann die Naht oder der umgeknickte Teil der Naht auf dem Beutel fixiert werden. Durch das Umlegen kann sichergestellt werden, dass an der umgelegten Stelle das Fluid nicht aus dem Beutel gepresst werden kann.
Zumindest in einem Teilbereich der Naht kann neben der Naht, in Richtung der Mitte des Beutels, eine weitere Naht angeordnet sein, um ein von dem Beutel umschlossenes Volumen zu verringern. Wenn der Beutel mit dem Fluid gefüllt ist und durch die Naht fluiddicht verschlossen ist, kann in einem Teilbereich der Naht nachgefasst werden, um die weitere Naht weiter innen als die Naht (d. h. in Richtung der Mitte des Fluidbeutels) anzubringen. Dabei kann der Beutel praller werden, als ohne die weitere Naht, da das Fluid nur mit großem Aufwand unter Druck abgefüllt werden kann, beispielsweise unter Unterdruck. Wenn der Beutel praller ist, kann das Fluid bereits unter Überdruck stehen. Dadurch ist nur ein geringerer zusätzlicher Druck nötig, um den Fluidbeutel an der Sollbruchstelle zum Platzen zu bringen.
Der Folienbeutel kann ein Zusatzelement aufweisen, das an einem, als Biegestelle ausgebildeten Folienfortsatz der Folie befestigt ist, wobei der Folienfortsatz auf einer, von der Mitte des Beutels abgewandten Seite der Naht angeordnet ist, wobei das Zusatzelement dazu ausgebildet ist, auf den Beutel gebogen oder gedrückt zu werden, um einen Druck auf den Beutel zu konzentrieren und/oder zu erhöhen. Ein Folienfortsatz kann Folie sein, die bei der Herstellung des Folienbeutels über die Naht überstehend ausgeformt wird. Das Zusatzelement kann ein starreres oder steifereres Element als der Beutel sein, welches dazu ausgebildet ist, in auf den Beutel gebogenen Zustand auf einer vom Beutel abgewandten, größeren Oberfläche Kraft aufzunehmen und auf einer dem Beutel zugewandten, kleineren Kontaktfläche an den Beutel abzugeben. Dabei kann der Innendruck im Beutel vergrößert werden, um den Beutel sicher an der Sollbruchstelle platzen zu lassen. Das Zusatzelement kann ein Strukturbauteil sein, um den Folienbeutel zu versteifen. Das Zusatzelement kann an dem Folienfortsatz angeklemmt, angeklebt oder angeschweißt sein. Das Zusatzelement kann auch aus versteifter Folie bestehen.
Das Zusatzelement kann einen Fortsatz aufweisen, der an einer der Biegestelle gegenüberliegenden Seite aus einer Haupterstreckungsebene des Zusatzelements vorsteht und dazu ausgebildet ist, die Sollbruchstelle zumindest teilweise zu umschließen, wenn das Zusatzelement auf den Beutel gebogen ist. Ein Fortsatz kann ein Strukturelement sein, das dazu ausgebildet ist, als Tiefenanschlag zu wirken, wenn das Zusatzelement auf den Beutel gepresst wird. Der Fortsatz kann den Druck zeitverzögert auf die Sollbruchstelle wirken lassen. Dadurch kann eine, dem Fortsatz gegenüberliegende Seite des Zusatzelements stärker auf den Beutel gepresst werden, um das Fluid in dem Beutel zu der Sollbruchstelle zu drücken oder quetschen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Sollbruchstelle geöffnet bleibt und das Fluid austreten kann. Wenn auf das Zusatzelement eine vorbestimmte Mindestkraft wirkt, kann der Fortsatz nachgeben oder versagen, damit der Beutel vollständig entleert werden kann.
Die Einrichtung zum Öffnen kann eine fluiddichte Membran aufweisen, die zumindest teilweise innerhalb der Kammer angeordnet ist, und durch eine Betätigungskraft verformbar ist und dazu ausgebildet ist, um Volumenverkleinerung der Kammer zu bewirken und das Fluid an der Sollbruchstelle aus dem Folienbeutel zu der Schnittstelle zu pressen. Eine Membran kann beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen. Eine Betätigungskraft kann beispielsweise durch einen Luftdruck-Impuls bereitgestellt werden. Die Membran kann durch die Betätigungskraft in die Kammer hineingedrückt werden. Dabei kann die Membran einseitig auf den Folienbeutel gedrückt werden, um den Folienbeutel zum Platzen zu bringen.
Die Kammer kann auf einer von der Einrichtung zum Öffnen abgewandten oder gegenüberliegenden Seite eine Vertiefung als Ablaufbereich für das Fluid und/oder zur Verbesserung des Öffnungsverhaltens der Sollbruchstelle aufweisen. Die Schnittstelle kann in der Vertiefung angeordnet sein. Die Vertiefung kann auf der, der Einrichtung zum Öffnen gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Die Vertiefung kann durch eine Stufe im Boden der Kammer ausgebildet sein. Die Sollbruchstelle kann im Bereich der Vertiefung angeordnet sein. Durch die Vertiefung kann der Folienbeutel im Bereich der Vertiefung freiliegen, sodass sich beim Betätigen der Einrichtung zum Öffnen ein Druckgefälle zwischen einem der Sollbruchstelle gegenüberliegenden Teil des Folienbeutels und einem im Bereich der Sollbruchstelle liegenden Teil des Folienbeutels einstellt, das die Sollbruchstelle zum Platzen bringen kann. Durch die Vertiefung kann der Folienbeutel restentleert werden. Ebenso kann durch die Vertiefung der notwendige Öffnungsdruck aufgrund des günstigeren Winkels der Folie an der Sollbruchstelle verringert werden.
Die Einrichtung zum Öffnen kann eine innerhalb der Kammer beweglich angeordnete Druckplatte aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Folienbeutel zwischen der Druckplatte und einem Boden der Kammer flach zu drücken, wenn die Einrichtung zum Öffnen betätigt wird. Eine Druckplatte kann eine starre Scheibe sein, die die Druckkraft über einen Großteil des Folienbeutels verteilt.
Die Druckplatte kann den Folienbeutel gleichmäßig zusammendrücken. Dadurch kann der Folienbeutel restentleert werden.
Die Druckplatte kann an der Einrichtung zum Öffnen befestigt sein. Beispielsweise kann die Druckplatte an die Membran angeklebt oder angeschweißt sein. Durch ein Platzieren der Druckplatte in der Kammer kann das Fluid besonders gut aus dem Folienbeutel gepresst werden. Die Druckplatte kann kleiner ausgeführt werden, da die Druckplatte beim Transport nicht mehr beweglich ist, und somit eine geringere Gefahr der Beschädigung des Folienbeutels gegeben ist.
Die Druckplatte kann einen Fortsatz aufweisen, der an einer Seite aus einer Haupterstreckungsebene der Druckplatte vorsteht und dazu ausgebildet ist, die Sollbruchstelle zumindest teilweise zu umschließen oder zu hintergreifen. Ein Fortsatz kann ein Strukturelement sein, das dazu ausgebildet ist, als Tiefenanschlag zu wirken, wenn die Druckplatte auf den Beutel gepresst wird. Der Fortsatz kann den Druck zeitverzögert auf die Sollbruchstelle wirken lassen. Dadurch kann eine, dem Fortsatz gegenüberliegende Seite der Druckplatte stärker auf den Beutel gepresst werden, um das Fluid in dem Beutel zu der Sollbruchstelle zu drücken oder quetschen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Sollbruchstelle geöffnet bleibt und das Fluid austreten kann. Wenn auf die Druckplatte eine vorbestimmte Mindestkraft wirkt, kann der Fortsatz nachgeben oder versagen, damit der Beutel vollständig entleert werden kann.
Die Einrichtung zum Öffnen kann in einem beweglichen Deckel der Kammer angeordnet sein, der dazu ausgebildet ist, die Kammer fluiddicht zu verschließen. Durch einen geöffneten Deckel kann der Folienbeutel besonders einfach in die Kammer eingelegt werden. Wenn der Folienbeutel in der Kammer ist, kann die Kammer fluiddicht verschlossen werden. Beispielsweise kann der Deckel aufgeschweißt werden. Ebenso kann der Deckel verrastet werden. Durch das Anordnen der Einrichtung zum Öffnen im Deckel kann der Deckel beispielsweise mehrteilig ausgeführt werden und die Einrichtung zum Öffnen beim Zusammenfügen des Deckels bzw. beim Schließen des Deckels komplettiert werden.
Der Folienbeutel kann außermittig in der Kammer angeordnet sein und zumindest ein Teilbereich der Naht kann von einer Wand der Kammer umgebogen sein oder die Wand der Kammer berühren. Der Folienbeutel kann so nah an der Wand angeordnet sein, dass die Naht beispielsweise in Richtung der Einrichtung zum Öffnen gebogen ist. Durch das Umbiegen der Naht mithilfe der Wand kann auf ein Umbiegen der Naht bei der Herstellung des Folienbeutels verzichtet werden. Durch das Umbiegen kann die Naht im umgebogenen Bereich eine größere Belastung aushalten. Dadurch kann der Folienbeutel an der Sollbruchstelle sicher aufgehen.
Ein Verfahren zum Öffnen eines fluidgefüllten Folienbeutels weist den folgenden Schritt auf:
Aufbringen einer Kraft auf einen Teilbereich des Folienbeutels, um einen Innendruck des Folienbeutels gegenüber einem Umgebungsdruck zu erhöhen, bis eine Sollbruchstelle des Folienbeutels zerreißt, um den Folienbeutel zu öffnen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels weist die folgenden Schritte auf:
Bereitstellen eines Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids, wobei der Beutel eine Einfüllöffnung aufweist, wobei der Fluidbeutel eine Folie aufweist, die undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist;
Befüllen des Beutels mit dem Fluid durch die Einfüllöffnung; und
Verschließen der Einfüllöffnung des Folienbeutels mit einer Naht, um den Folienbeutel zu versiegeln, wobei die Naht zwischen einem ersten Teilbereich der Folie und einem zweiten Teilbereich der Folie aufgebracht wird, wobei die Naht fluiddicht ausgeführt ist und die Folie zu einem fluiddichten Beutel zum Aufnehmen des Fluids ausformt, wobei der Beutel dazu ausgebildet ist, in einer Kammer einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit angeordnet zu werden und wobei im Schritt des Verschließens eine irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle ausgebildet wird, die aus der Folie ausgebildet ist und fluiddicht ist, wenn ein Fluiddruck in dem Folienbeutel kleiner als ein Grenzwert ist, und die zerstört wird, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.
Eine Einfüllöffnung kann eine unverschlossene Naht des Folienbeutels sein. Die Einfüllöffnung kann auch eine zusätzliche fluiddicht verschließbare Öffnung in den Beutel des Folienbeutels sein.
Ferner wird hier ein Verfahren zur Herstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit vorgeschlagen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Fluidbeutels gemäß einer hier vorgestellten Ausführungsform und Vorrichtung einer zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit;
Einbringen des Fluidbeutels in die Kammer der Vorrichtung; und Verschließen der Vorrichtung, um das System zum Bereitstellen des Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit herzustellen.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Ansteuerung einer Vorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung eines Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit während des Betätigens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit gestuftem Boden und umgeklappter Naht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit einer Druckplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit einer Umlagerungskammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8A eine Querschnittsdarstellung eines Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids mit einer weiteren Naht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8B eine Draufsichtdarstellung des Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids mit der weiteren Naht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9A ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9B ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Öffnen eines fluidgefüllten Folienbeutels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine Darstellung eines Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids mit einem Zusatzelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit einem Folienbeutel mit Zusatzelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit einem Folienbeutel mit Zusatzelement aus Folie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
14 eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit einer befestigten Druckplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 weist eine Kammer 102 und eine Einrichtung zum Öffnen 104 auf. Die Kammer 102 ist als Vertiefung bzw. als Einlegeform in einem Grundkörper 106 ausgebildet. Die Kammer 102 ist dazu ausgebildet, einen Folienbeutel zum Bevorraten des Fluids aufzunehmen. Die Kammer 102 weist eine geringere Tiefe als Breite auf. In einem Boden der Kammer 102 ist eine Schnittstelle 108 zum Bereitstellen des Fluids für die Auswerteeinheit angeordnet. Die Schnittstelle 108 ist als Auslaufkanal ausgebildet. Die Kammer 102 ist von einem Deckel 110 bedeckt. Der Deckel 110 bildet die Einrichtung zum Öffnen 104 einer Sollbruchstelle des Folienbeutels aus. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Deckel 110 von einem Luftkanal 112 durchbrochen. Zwischen dem Deckel 110 und dem Grundkörper 106 ist eine fluiddichte Membran 114 beispielsweise aus TPE angeordnet. Die Membran 114 ist verformbar und kann bei einem Betätigen der Einrichtung zum Öffnen 104 mittels durch den Luftkanal 112 einströmender Druckluft in die Kammer 102 hinein verformt werden, um das Fluid an der Schnittstelle 108 bereitzustellen.
2 zeigt eine Darstellung eines Folienbeutels 200 zum Bevorraten eines Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Folienbeutel 200 bzw. der Schlauchbeutel 200 ist insbesondere dazu ausgebildet, ein Reagenz oder einen Hilfsstoff für ein biochemisches Analyseverfahren zu bevorraten. Der Folienbeutel 200 weist eine Folie 202, eine Naht 204 und eine Sollbruchstelle 206 auf. Der Folienbeutel 200 ist mit dem Fluid gefüllt dargestellt. Die Folie 202 ist undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids. Die Naht 204 verbindet einen ersten Teilbereich 208 der Folie 202 mit einem zweiten Teilbereich 210 der Folie 202. Die Naht 204 ist fluiddicht ausgeführt und formt die Folie 202 zu einem fluiddichten Beutel 212 zum Aufnehmen des Fluids aus. Der Beutel 212 ist dazu ausgebildet, in eine Kammer einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit, wie sie in 1 dargestellt ist, angeordnet zu werden. Die Sollbruchstelle 206 ist irreversibel zerstörbar ausgeführt. Die Sollbruchstelle 206 ist aus der Folie 202 ausgebildet und ist fluiddicht, wenn ein Fluiddruck des Fluids in dem Folienbeutel 200 kleiner als ein Grenzwert ist. Die Sollbruchstelle 206 wird zerstört, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist. Die Sollbruchstelle 206 kann als Peel-Naht ausgeführt sein.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht den langzeitstabilen Einschluss leicht flüchtiger Fluide oder Stoffe, wie z. B. Alkohole in eine LoC-Plattform und die Möglichkeit diese automatisiert, also ohne das heute übliche manuelle Befüllen, im System weiterzuverarbeiten. Vor allem durch die Verwendung einer pneumatischen Aktuierung wird ein hoher Designfreiheitsgrad erreicht, da die Öffnungskraft (der Druck) beliebig auf dem LoC verteilt werden kann. Durch eine unabhängig von den Materialien des LoC-Systems wählbare Siegelbeschichtung (Innenbeschichtung der Blister 212 und Beutel 212) ist es möglich diese auch besonders für empfindliche Stoffe wie Enzyme, so anzupassen, dass zu keinen Wechselwirkungen kommt und/oder eine hohe Langzeitstabilität erreicht wird.
Die Folie 202 zum diffusionsdichten Verpacken weist einen 3-lagigen Aufbau auf. Im Inneren befindet sich eine überwiegend aus Polyethylen bestehende Klebepolymerschicht, die in einem thermischen Prozess mit sich selbst verschweißt wird. Die Klebenaht 204 ist der einzig verbleibende Diffusionspfad, erreicht aber bedingt durch seine geringe Dicke von nur wenigen Mikrometern und seiner Breite von typischerweise mehr als 2 mm ein sehr hohes Dichtigkeitsniveau. Die eigentliche Diffusionsbarriere stellt die Mittellage aus Metall (vorzugsweise Aluminium) dar, die ab einer Dicke von ca. 12 µm als Pinhole-frei und damit diffusionsdicht bezeichnet werden kann. Die äußere Polymerschicht sorgt für die mechanische Stabilität. Folien mit diesem Aufbau ermöglichen Blister 200 oder Kleinstschlauchbeutel 200 von hoher Dichtheit. Durch die Temperatur des Siegelprozesses kann die Bindungskraft eingestellt und an die Randbedingungen des Öffnungsmechanismus angepasst werden. Zudem kann auch die Geometrie der Siegelnähte 204, 206, z. B durch V-förmige Ausprägung mit frei wählbarem Winkel zur Anpassung des Öffnungsverhaltens genutzt werden. Durch die Nahtform, Nahtbreite und unterschiedliche Siegeltemperaturen kann eine Vorzugsseite 206 für die Öffnung von Kleinstschlauchbeuteln 200 erreicht werden.
3 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 weist eine Vorrichtung 100 zum Bereitstellen eines Fluids, wie sie in 1 dargestellt ist, und einen Folienbeutel 200 zum Bevorraten des Fluids, wie er in 2 dargestellt ist, auf. Der Folienbeutel 200 ist in der Kammer 102 der Vorrichtung 100 angeordnet. Die Kammer 102 ist mittels des Deckels 110 fluiddicht verschlossen. Die Sollbruchstelle 206 des Folienbeutels 200 ist im Bereich der Schnittstelle 108 angeordnet. Die Sollbruchstelle 206 kann als Teilbereich der Naht 204 ausgeführt sein. Wie in 1 ist die Einrichtung 104 zum Öffnen in dem Deckel 110 integriert. Das System 300 ist in einem unbenutzten Zustand dargestellt, d. h., die Membran 114 ist unverformt und der Folienbeutel 200 ist fluiddicht versiegelt und mit dem Fluid gefüllt. Der Folienbeutel 200 ist mittig in der Kammer 102 angeordnet. Rund um den Folienbeutel 200 besteht ein Spalt zwischen dem Grundkörper 106 und dem Folienbeutel 200.
Die Blister 200 oder Beutel 200 werden in ein vorgeformtes Fach 102 des LoC-Systems eingelegt, welches an mindestens einer Seite durch eine dehnbare Folie 114, z. B. aus thermoplastischem Elastomer begrenzt wird. Durch vorzugsweise pneumatisches Auslenken der elastischen Folie 114 und durch die Gegenkraft der starren Einlegeform 106 wird eine Druckbelastung auf den Blister 200 oder Beutel 200 ausgeübt, der zum Platzen der Sollbruchstelle 206 führt. Alternativ kann die Entleerung auch über einen mechanischen Stempel, der auf die elastische Folie 114 drückt, erreicht werden. Dies ist vor allem bei sehr kleinen Volumina sinnvoll, bei denen pneumatisch nicht der erforderliche Öffnungsdruck erreicht werden kann.
Mit anderen Worten zeigt 3 eine vollintegrierte, langzeitstabile Reagenzienvorlagerung für Lab-On-Chip Systeme als Prinzipdarstellung mit Schlauchbeutel 200. Automatisierte Lab-On-Chip (LoC) Systeme für diagnostische Anwendungen gewinnen zunehmend an Bedeutung, vor allem wenn schnelle Ergebnisse benötigt werden, d. h. die typischen Durchlaufzeiten über ein Zentrallabor nicht tolerierbar sind, um zeitnahe Diagnosen über Gesundheitszustände von Patienten zu erhalten. Zusätzlich sind LoC-Systeme benutzerfreundlicher aufgebaut als, manuell abzuarbeitende standardisierte biochemische Assays, die bisher in der Diagnostik verwendet werden. LoC-Systeme benötigen weniger manuelle Schritte durch den Nutzer. LoC-Systeme basieren auf angepassten und optimierten diagnostischen Standardablaufprotokollen und stellen Einmalprodukte dar, die kostengünstig aus Kunststoffen gefertigt werden. Standardisierte biochemische Assays für die Diagnostik bestehen generell aus mehreren aufeinander abgestimmten Schritten, die in einer Art Ablaufplan dargestellt werden können. Dieser setzt sich vereinfacht aus der Probennahme, der Lyse der Probe, der Aufreinigung, der Vervielfältigung und der anschließenden Detektion zusammen. Für diesen Ablaufplan werden neben verschiedenen Puffern, Enzymen, Primern, Polymerasen und DNA-Fragmenten für Ihren funktionellen Ablauf auch Alkohole wie Ethanol, Butanol oder Alkohol-Wasser bzw. Puffer-Gemische benötigt. Dabei sind alle Reagenzien direkt im LoC-System vorgelagert.
Durch eine Bevorratung zumindest der flüchtigen Reagenzien und Hilfsstoffe in Folienbeuteln 200 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz gestaltet sich die Vorlagerung von Alkoholen auf LoC-Systemen besonders einfach. Aufgrund der diffusionsdichten Folie des Folienbeutels 200 stellen die physikochemischen Eigenschaften von Alkohol, wie hoher Dampfdruck und niedriger Siedepunkt und folglich eine hohe Permeationsrate in Kunststoffen kein Problem dar. Eine Querkontamination der benachbarten Reagenzien kann so verhindert werden. Die auf der LoC-Plattform vorgelagerten Enzyme sind sehr sensitiv gegenüber Wechselwirkungen mit Alkoholen. Ihre Aktivität kann durch Alkohol inhibiert werden, wodurch der gesamte Ablaufplan nicht mehr korrekt und zuverlässig auflaufen könnte. Durch die Lagerung zumindest der Alkohole in den dichten Folienbeuteln 200 kann zusätzlich auch zu einem Aufquellen von Kunststoffen und dadurch eine Veränderung der Oberfläche sowie eine Undichtheit des Systems 300 ausgeschlossen werden. Durch ein System zum Bereitstellen 300 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz können Alkohole deshalb direkt im LoC-System vorgelagert werden und müssen nicht erst kurz vor Start des Assays zugeführt werden, was zu einem deutlich nutzerfreundlicheren und weniger fehlerträchtigen Ablauf führt.
Der hier vorgestellte Ansatz stellt eine langzeitstabile Lösung zur Vorlagerung aller benötigten Reagenzien und Hilfsstoffe bereit, die in den vollautomatischen Ablauf der Auswerteeinheit eingebunden werden kann, d. h. keine manuellen Um- bzw. Auffüllschritte mehr erfordert. Die Lebensdauer des Produktes wird hierdurch nur durch die zeitliche Lebensdauer der Inhaltsstoffe jedoch nicht mehr durch deren Diffundieren in benachbarte Kammern bzw. die Umgebung bestimmt. Die Freisetzung der Reagenzien für den diagnostischen Ablauf ist durch vorhandene Aktorikansteuerung, z. B. Druckluft möglich. Das System 300 zum Bereitstellen kann beispielsweise in medizinischen Diagnosegeräten und disposablen Lab-On-Chips für Infektionsdiagnostik eingesetzt werden.
4 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit während des Betätigens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dem System in 3. Im Gegensatz zu 3 ist die Membran 114 durch ein Einleiten von Druckluft 400 durch den Luftkanal 112 in die Kammer 102 hinein verformt. Die Membran 114 drückt auf den Folienbeutel 200 und erhöht somit einen Innendruck im Folienbeutel 200, bis der Folienbeutel 200 an der Sollbruchstelle 206 platzt und das Fluid aus der Schnittstelle 108 austritt. Die Membran 114 bleibt während des Verformens fluiddicht. Die Verformung der Membran 114 ist irreversibel plastisch, da das System 300 zur einmaligen Verwendung konzipiert ist und anschließend an die Verwendung entsorgt wird.
5 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einer Vertiefung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dabei im Wesentlichen dem System in 3. Zusätzlich zu 3 weist das System 300 eine Stufe 502 im Boden der Kammer 102 auf. Der Folienbeutel 200 ist so auf der Stufe 502 angeordnet, dass die Sollbruchstelle 206 über der Vertiefung 500 angeordnet ist. Weiterhin ist der Folienbeutel 200 außermittig in der Kammer 102 angeordnet. Die Siegelnaht 204 auf einer Seite des Folienbeutels 200 ist nach oben umgelegt bzw. umgebogen und liegt auf dem Folienbeutel 200 auf, um die Naht 204 an dieser Stelle zu verstärken. Dazu ist ein Einlegeteil 504 in die Kammer 102 eingebracht worden, das die Naht 204 umbiegt und die Kammer 102 verkleinert. Wenn nun die Einrichtung zum Öffnen 104 betätigt wird, dann drückt die Membran 114 den Folienbeutel 200 zuerst im Bereich der Stufe 502 flach. Im Bereich der Vertiefung 500 bleibt der Folienbeutel 200 freihängend, sodass die Sollbruchstelle 206 von der Membran 114 nicht gegen den Boden der Kammer 102 gedrückt wird. Zur Unterstützung des Öffnungsverhaltens des Beutels 200 kann die Einlegeform 106 stufenförmig ausgebildet sein, wodurch sich das Öffnungsverhalten verbessert. Bei Schlauchbeuteln 200 kann die Seite, die sich nicht öffnen soll, durch Umklappen der Siegelnaht 204 zusätzlich vor ungewolltem Öffnen geschützt werden.
6 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einer Druckplatte 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dabei im Wesentlichen dem System in 3. Zusätzlich zu 3 weist das System 300 eine Druckplatte 600 in der Kammer 102 auf. Die Druckplatte 600 ist innerhalb der Kammer 102 beweglich angeordnet. Die Druckplatte 600 kann auf und ab bewegt werden. Die Druckplatte 600 ist zwischen der Membran 114 und auf dem Folienbeutel 200 angeordnet. Wenn die Einrichtung zum Öffnen 104 betätigt wird, drückt die Membran 114 großflächig auf die Druckplatte 600. Die Druckplatte 600 wirkt dann wie ein starrer Kolben und konzentriert die Druckkraft auf den Folienbeutel 200. Der Folienbeutel 200 wird zwischen der Druckplatte 600 und dem Grundkörper 106 gequetscht. Dadurch kann der Innendruck im Folienbeutel 200 besonders effizient erhöht werden, bis die Sollbruchstelle 206 platzt. Anschließend bewegt sich die Druckplatte 600 geradlinig vom Deckel 110 auf den Boden der Kammer 102 zu und ermöglicht eine vollständige Entleerung des Folienbeutels 200 durch die Schnittstelle 108. Über die Einlegeplatte 600 kann der Druck der elastischen Membran 114 auf die Siegelnaht 204 verringert werden, wodurch sich das Öffnungsverhalten verbessert.
7 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einer Umlagerungskammer 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dabei im Wesentlichen dem System in 3, ist jedoch um 90° gedreht dargestellt. Wie in 3 weist das System 300 eine Vorrichtung 100 zum Bereitstellen und einen Folienbeutel 200 zum Bevorraten auf. Der Folienbeutel 200 ist in diesem Ausführungsbeispiel asymmetrisch gestaltet. Der Folienbeutel 200 ist als Aluminium-Polymer-Verbundfolienblister 200 ausgeführt. Der erste Teilbereich 208 der Folie 202 ist größer als der zweite Teilbereich 210. Dadurch weist der Folienbeutel 200 die Form eines Flüssigkeitstropfens auf einer waagerechten Ebene bei partieller Benetzung auf. Der Folienbeutel 200 ist auf dem Boden der Kammer 102 befestigt. Die Vorrichtung 100 entspricht weitestgehend der Vorrichtung in 1. Zusätzlich verbindet ein Kanal 702 die Kammer 102 mit der Umlagerungskammer 700. Die Kammer 102 ist durch eine Wand von der Umlagerungskammer 700 getrennt. Die Umlagerungskammer 700 ist unterhalb der Kammer 102 angeordnet. Die Sollbruchstelle 106 ist im Bereich eines Eingangs zu dem Kanal 702 angeordnet. Die Umlagerungskammer 700 weist ein steuerbares Ventil 704 auf, das als die Schnittstelle zu der biochemischen Auswerteeinheit ausgebildet ist. Wenn das Fluid aus dem Folienbeutel 200 ansprechend auf das Betätigen der Einrichtung 104 zum Öffnen mittels Pneumatik durch den Kanal 702 in die Umlagerungskammer 700 gedrückt worden ist, kann das Fluid über das Ventil 704 schwerkraftgetrieben dosiert bereitgestellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventil 704 unter Verwendung der gleichen Membran 114 aus beispielsweise TPE ausgebildet, wie die Einrichtung 104 zum Öffnen. Das Ventil 704 weist einen eigenen Steuerkanal 706 auf, durch den beispielsweise ein Unterdruck die Membran 114 auslenken kann, um das Ventil 704 (die Schnittstelle) zu einem Kanal ins System ansprechend auf einen PC bzw. eine Fluidik gezielt freizugeben. Die im Folienbeutel 200 enthaltenen Reagenzien können durch pneumatisches Ausdrücken nahezu restlos in die Bereitstellungskammer 700 umgelagert werden.
8A zeigt eine Darstellung eines Folienbeutels 200 zum Bevorraten eines Fluids mit einer weiteren Naht 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Folienbeutel 200 entspricht dabei dem Folienbeutel in 2. Zusätzlich zur Standardsiegelung 204 ist die weitere Naht 800 als Nachsiegelung an dem gefüllten Folienbeutel 200 angebracht worden, um ein Innenvolumen des Folienbeutels 200 zu verringern. Dadurch ist der Folienbeutel 200 praller und steht unter einem Überdruck. Die weitere Naht 800 ist parallel zu einer Naht 204 angeordnet. Beispielsweise kann die weitere Naht 800 neben einer Bodennaht 204 oder einer Deckennaht 204 des Folienbeutels 200 angeordnet werden. Insbesondere kann die weitere Naht 800 gegenüber der Sollbruchstelle angeordnet werden, wenn die Sollbruchstelle als Bereich der Naht 204 ausgeführt ist, da der Folienbeutel 200 im Bereich der weiteren Naht 800 besonders stabil ist. Zweistufiges Siegeln (Nachsiegelung) des Schlauchbeutels 200 zur Erhöhung der „Prallheit" verbessert ebenfalls das Öffnungsverhalten. Die Erzeugung einer Sollbruchstelle 206 kann auch durch partiellen Abtrag der äußeren Polymerschicht mittels Laser erfolgen.
8B zeigt eine Draufsichtdarstellung des gemäß 8A aufgebauten Folienbeutels zum Bevorraten eines Fluids mit der weiteren Naht.
9A zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 900 weist einen Schritt 902 des Bereitstellens, einen Schritt 904 des Befüllens und einen Schritt 906 des Verschließens auf. Im Schritt 902 des Bereitstellens wird ein Folienbeutel zum Bevorraten eines Fluids, wie er beispielsweise in 2 dargestellt ist bereitgestellt. Der Beutel weist eine Einfüllöffnung auf. Im Schritt 904 des Befüllens wird der Beutel mit dem Fluid durch die Einfüllöffnung befüllt. Im Schritt 906 des Verschließens wird die Einfüllöffnung des Folienbeutels mit einer Naht verschlossen, um den Folienbeutel zu versiegeln.
9B zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 950 zur Herstellung eines Systems 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 950 umfasst einen Schritt 952 des Bereitstellens eines Fluidbeutels gemäß einer hier vorgestellten Variante und einer Vorrichtung 100 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit gemäß einer hier vorgestellten Variante. Weiterhin umfasst das Verfahren 950 einen Schritt 954 des Einbringens des Fluidbeutels 200 in die Kammer 102 der Vorrichtung 100 und einen Schritt 956 des Verschließens der Vorrichtung 100, um das System 300 zum Bereitstellen des Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit herzustellen.
Die Reagenzien werden in Blister oder Kleinstschlauchbeutel (Stickpacks) wie in den 2 und 8 dargestellt, eingeschlossen, welche aus diffusionsdichter Verbundfolie bestehen. Hierdurch wird eine verlustfreie, nahezu temperaturunabhängige Langzeitlagerung ermöglicht. Neben den geringen Kosten bietet dieses Verpackungsverfahren 900 auch die Möglichkeit, den hohen Sterilitätsanforderungen zu genügen sowie die Reagenzien unter inerter Schutzgasatmosphäre zu verpacken. Die Blister oder Beutel besitzen eine Sollbruchstelle, die z. B. in Form einer Peelnaht ausgeführt sein kann. Das Öffnungsverhalten (Öffnungsdruck) der Peelnaht kann über eine Temperatur bei der Herstellung der Naht, eine Geometrie der Siegelnaht, eine Klebebeschichtung der Folie, einen Befüllungsgrad des Folienbeutels an die Erfordernisse angepasst werden.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Öffnen eines fluidgefüllten Folienbeutels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 1000 weist einen Schritt 1002 des Aufbringens auf. Im Schritt 1002 des Aufbringens wird eine Kraft auf einen Teilbereich des Folienbeutels aufgebracht, um einen Innendruck des Folienbeutels gegenüber einem Umgebungsdruck zu erhöhen, bis eine Sollbruchstelle des Folienbeutels aufgrund des Innendrucks zerreißt, um den Folienbeutel zu öffnen.
Die Öffnung der Blister oder Beutel kann durch eine äußere Krafteinwirkung, die z. B. pneumatisch über eine elastische Membran oder über mechanische Stempelaktoren erfolgen. Hierdurch wird die gespeicherte Flüssigkeit in eine Bereitstellungskammer des Lab-On-Chip-Systems umgelagert.
11 zeigt eine Darstellung eines Folienbeutels 200 zum Bevorraten eines Fluids mit einem Zusatzelement 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Folienbeutel 200 entspricht dem Folienbeutel in 2 oder 8. Zusätzlich weist der Folienbeutel 200 gegenüber der Sollbruchstelle 206 in Verlängerung der Naht 204 einen verlängerten Folienfortsatz 1102 auf, der mit dem Zusatzelement 1100 verbunden ist. Das Zusatzelement 1100 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Klemmbereich 1104 auf, in dem der Folienfortsatz 1102 befestigt ist. Im Klemmbereich 1104 ist der Folienfortsatz 1102 zwischen zwei Klemmflügeln eingeklemmt, die den Folienfortsatz 1102 sicher fixieren. Das Zusatzelement 1100 weist eine plattenartige Druckfläche 1106 und einen dazu abgewinkelten Fortsatz 1108 auf. An dem Fortsatz 1108 ist eine Rastnase 1110 angeordnet. Der Folienfortsatz 1102 ist an einer Biegestelle 1112 umgebogen, sodass das Zusatzelement 1100 mit der Druckfläche 1106 in einem Druckbereich 1114 auf dem Beutel 212 anliegt. Der Fortsatz 1108 umschließt den Folienbeutel 200 teilweise. Die Sollbruchstelle 206 ist in der Rastnase 1110 eingerastet, sodass der Beutel 212 an dem Druckbereich 1114 anliegend gehalten wird und damit einfach handhabbar ist. Die Druckfläche 1106 ist dazu ausgebildet, den Druck beim Betätigen der Einrichtung zum Öffnen auf den Druckbereich 1114 des Folienbeutels 200 (Stick-Pack) zu konzentrieren, damit die Sollbruchstelle 206 sicher platzt. Der Fortsatz 1108 ist dazu ausgebildet, die Sollbruchstelle 206 zu schützen, damit beim Betätigen der Einrichtung zum Öffnen die Sollbruchstelle 206 nicht abgequetscht werden kann. Die Druckfläche 1106 weist ferner Handlingsflächen 1116 für einen automatischen Greifer auf, damit der Folienbeutel bei der Herstellung vollautomatisch bewegt und bearbeitet werden kann und ferner vollautomatisch in der Vorrichtung zum Bereitstellen eingelegt werden. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel weist der Beutel 212 eine Zwischenlage 1118 auf, die den Beutel 212 in eine erste Kammer 1120 zum Bevorraten eines ersten Fluids und eine zweite Kammer 1122 zum Bevorraten eines zweiten Fluids trennt. Die Zwischenlage 1118 ist hier mittig im Beutel 212 angeordnet, sodass die erste Kammer 1120 und die zweite Kammer 1122 gleich groß sind. Wenn die Sollbruchstelle 206 zerstört wird, mischt sich das erste Fluid mit dem zweiten Fluid.
Mit anderen Worten zeigt 11 die konstruktive Ausführung eines Zusatzelements 1100 zum sicheren Öffnen von Beutel 200 und Blister 212 in LOC (Lab-on-Chip) Kartuschen.
Das Zusatzelement 1100 besteht aus Kunststoff, wobei Blech oder andere Materialien ebenfalls möglich sind, und wird mit Film-Scharnieren ausgeformt. Durch die Filmscharniere kann der Beutel 212 an der Naht 204 eingeklemmt werden und somit sicher gehalten werden, wobei kleben oder schweißen als Verbindungsalternative ebenfalls möglich sind. Das Zusatzelement 1100 ist entsprechend ausgeformt, damit beim Andrücken der elastischen Membran der Druck auf die Mitte des Beutels 212 aufgebracht wird und den Beutel 212 definiert zusammenquetscht. Das Zusatzelement 1100 ist auf der Unterseite so ausgeformt, dass es außer im Bereich der Sollbruchstelle 206 (Peel-Naht) eben ist, um den biegeschlaffen Beutel 212 nahezu komplett zu entleeren. Die Besonderheit des hier vorgestellten Ansatzes ist, dass das Zusatzelement 1100 entweder am Beutel 212 befestigt ist, wie in 11 dargestellt oder an der Membran angebracht werden kann, wie in 14 dargestellt ist. Durch eine konstruktive Ausformung 1108 wird der Bereich der Sollbruchstelle 206 nicht mit Druck beaufschlagt, sodass diese durch den Druck auf den Beutel 212 platzen kann und sich die Flüssigkeit definiert entleert. Die Peel-Naht 206 weist eine Klammer 1110 bei der Peel-Naht 206 zum sicheren Öffnen der Naht 206 auf. Der Beutel 212 ist über einen Klemmmechanismus 1104 am Zusatzelement 1100 befestigt.
Das Zusatzelement 1100 ist so ausgeformt, dass der biegeschlaffe Beutel 212 komplett aufgenommen wird und die Außen-Abmessungen primär durch das Element 1100 bestimmt werden. Das Zusatzelement 1100 hat eine Anschlagkante 1110, sodass der Beutel 212 gegenüber dem Zusatzelement 1100 immer gleich fixiert wird. Das Zusatzelement 1100 weist Handlingsflächen 1116 für die automatische Montage mit Greifern auf.
12 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einem Folienbeutel 200 mit Zusatzelement 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dem System in 3. Der Folienbeutel 200 entspricht dem Folienbeutel in 11.
Der Folienbeutel 200 ist in der Kammer 102 angeordnet. Die Druckfläche 1106 ist der Membran 114 zugewandt angeordnet. Der Fortsatz 1108 und die Sollbruchstelle 206 sind über der Schnittstelle 108 angeordnet. Wenn die Membran 114 in die Kammer 102 gepresst wird, drückt die Membran 114 gleichmäßig auf die Druckfläche 1106. Die Druckfläche 1106 konzentriert die Druckkraft auf den Druckbereich 1116, um die Sollbruchstelle 206 zum platzen zu bringen. Der Fortsatz 1108 stützt das Zusatzelement 1100 einseitig auf dem Boden der Kammer 102 ab. Dadurch kippt das Zusatzelement 1100 auf der Seite der Biegestelle 1112 ab, bis es ebenfalls am Boden anliegt. Dann wird der Beutel 212 durch die Druckfläche 1106 von der Seite der Biegestelle 1112 her flach gedrückt und damit in Richtung der Schnittstelle 108 ausgequetscht. Der Fortsatz 1108 stellt dabei sicher, dass die Sollbruchstelle 206 nicht von der Membran 114 abgequetscht werden kann und die Schnittstelle 108 während des ganzen Vorgangs nicht verschlossen werden kann.
Bei Lab on Chip (LOC) Produkten oder sogenannten Mikro-Fluidischen Plattformen (µTAS) werden medizinische und biologische Flüssigkeiten auf einem Träger prozessiert und damit Patientenproben auf das Vorhandensein von Erregern und Bakterien analysiert. Lab-on Chip Plattformen können als sogenannte Kartuschen aufgebaut sein, welche als Einweg-Artikel die Patientenprobe aufnehmen und verarbeiten. Für den Prozessablauf auf der Kartusche werden Flüssigkeiten benötigt, die entweder auf der Kartusche gelagert werden können oder für den Ablauf durch einen Bediener nachträglich zugegeben werden.
Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Lagerung der Flüssigkeiten in Blistern 200 oder Beuteln 212 innerhalb der Kartusche. Die Beutel 212 können durch eine äußere Krafteinwirkung geöffnet werden. Der Öffnungsdruck wird dabei über eine elastische Membran 114 eingeleitet. Die Membran 114 wird entweder pneumatisch ausgelenkt oder durch einen Stößel bewegt. Eine separate Diagnoseeinheit (DxU) erzeugt entweder die Druckluft zur pneumatischen Aktuierung oder beinhaltet die beweglichen Stößel, welche auf die Membran 114 drücken. Ohne das hier vorgestellte Zusatzelement 1100 kann der Ort der Krafteinleitung in den flexiblen Beutel 212 undefiniert sein und zu einer großen Streuung beim Öffnungsdruck führen. Teilweise kann die Membran 114 die Sollbruchstelle 206 verschließen und ein robustes Ausdrücken der Beutel 212 könnte verhindert werden. Des Weiteren können Beutel 212 / Stick-Packs 200 ungünstige geometrische Abmessungen aufweisen, sodass sich die Außenabmessungen der Kartusche beim Verbau der Beutel 212 vergrößern können.
Durch das, in den 11 und 13 dargestellte, mit dem Stickpack 212 verbundene Zusatzelement 1100, das in die Kammer 102 integriert ist, kann ein robustes Öffnen der Beutel 212 gewährleistet werden. Dabei kann bei der Aktuierung durch das Diagnosegerät eine präzise Druckkraft auf den Beutel 212 an definierter Stelle 1116 eingeleitet werden. Ein unbeabsichtigtes Öffnen der Beutel 212 während des Transports der Kartusche kann ebenso vermieden werden. Das Handling in der automatischen Fertigung des flexiblen Beutels 200 kann durch das Zusatzelement 1100 ebenso verbessert werden. Durch das starre Element 1100 können die Außenabmessungen des flexiblen Beutels 200 vorteilhaft angepasst werden, wodurch ein platzsparender Verbau innerhalb der Kartusche möglich ist.
An die Blister/Beutel 212 wird ein starres Zusatzelement 1100 angebracht. Durch das Zusatzelement 1100 erfolgt die Krafteinleitung auf das Stickpack 212 an definierter Stelle 1116. Hierdurch wird die Öffnungskraft reduziert und vermieden, dass die Sollbruchstelle 206 zugedrückt wird. Die Öffnungskraft, welche durch die externe Betätigungseinheit bereitgestellt wird, kann reduziert werden. Die Beutel 212 öffnen bei Aktuierung durch die Betätigungseinheit robust und ein unbeabsichtigtes Öffnen während des Transports und der Lagerung wird vermieden. Die Qualität des LoC-Systems 300 wird gesteigert. Das Zusatzelement 1100 presst den kompletten Beutel 212 zusammen, wodurch der Inhalt des ganzen Beutels 212 entleert wird. Rückstände der Reagenzien im Beutel 212 werden somit vermieden. Gerade teuren Reagenzien können durch das Zusatzelement effizienter eingesetzt werden, wodurch ein Kostenvorteil entsteht. Durch das Zusatzelement 1100 kann die Form des Stickpacks 200 angepasst werden und das Zusatzelement 1100 und das Stickpack 200 kleiner und flexibler innerhalb der Kartusche verbaut werden. Die Kartuschen-Abmessungen werden reduziert, wodurch weitere Kostenvorteile entstehen. Durch das Zusatzelement 1100 ist eine automatische Montage der biegeschlaffen Beutel 212 möglich. Automatische Greifer können die Einheit 200 aus Beutel 212 und Zusatzelement 1100 definiert greifen und in die Kartusche einsetzen. Dadurch ergeben sich eine Taktzeitreduktion und eine Kostenreduktion.
13 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einem Folienbeutel 200 mit Zusatzelement aus Folie 1300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dem System in 3. Der Folienbeutel 200 weist wie in 11 einen Folienfortsatz 1102 auf. Im Gegensatz zu 11 ist der Folienfortsatz 1102 hier direkt als das Zusatzelement 1300 ausgebildet. Dazu ist der Folienfortsatz 1102 versteift ausgeführt. Das Zusatzelement aus Folie 1300 erstreckt sich in einer ersten Ausführungsform von der Biegestelle 1112 über eine ganze Länge des Beutels 212 bis zu der Sollbruchstelle 206. In einer zweiten Ausführungsform weist das Zusatzelement aus Folie 1300 im Bereich der Sollbruchstelle 206 eine weitere Biegestelle 1302 auf und erstreckt sich erneut über die ganze Länge des Beutels 212 bis zu der Biegestelle 1112 zurück. Durch die Versteifung konzentriert das Zusatzelement aus Folie 1300 beim Betätigen der Vorrichtung die Druckkraft der Membran 114 auf den Druckbereich 1116, um die Sollbruchstelle 206 zum Platzen zu bringen.
In 13 ist eine weitere Ausführungsart dargestellt, bei der die Integration des Zusatzelementes 1300 an dem Stickpack 200 selbst gezeigt ist.. Hierzu wird die fixe Siegelseite (gegenüber der Peelnaht 206) so lang ausgeformt, dass sie durch ein- oder mehrfaches Umknicken selbst als peelnahtentlastendes Zusatzelement 1300 wirkt. Zur mechanischen Verstärkung können bei mehrfachem Umknicken die Lagen verklebt werden. Für ein einfacheres Handling der Anordnung 200 kann die Lasche ebenfalls mittels Klebung am Stickpack 200 fixiert werden. Das integrierte Zusatzelement in einfacher Ausführung durchgezogen dargestellt und zweifacher Ausführung gestrichelt dargestellt.
14 zeigt eine Darstellung eines Systems 300 zum Bereitstellen eines Fluids mit einer befestigten Druckplatte 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 300 entspricht dem System in 6. Die Druckplatte 600 übernimmt hier die Funktion des Zusatzelements und ist an der elastischen Membran 114 fixiert. Zusätzlich zu der Darstellung in 6 ist die Druckplatte 600 an einer Klebestelle 1400 mit der Membran 114 verbunden.
Dadurch wird die Druckplatte 600 in einer vorbestimmten Position gehalten und das Fluid wird beim Betätigen der Vorrichtung unter kontrollierten Bedingungen aus dem Folienbeutel 200 gepresst.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009045685 A1 [0003]

Claims

Folienbeutel (200) zum Bevorraten eines Fluids, insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren, wobei der Folienbeutel (200) die folgenden Merkmale aufweist: eine Folie (202), die undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist; eine Naht (204) zwischen einem ersten Teilbereich (208) der Folie (202) und einem zweiten Teilbereich (210) der Folie (202), wobei die Naht (204) fluiddicht ausgeführt ist und die Folie (202) zu einem fluiddichten Beutel (212) zum Aufnehmen des Fluids ausformt, wobei der Beutel (212) dazu ausgebildet ist, in einer Kammer (102) einer Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit angeordnet zu werden; und eine definierte irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle (206), die aus der Folie (202) ausgebildet ist und fluiddicht ist, wenn ein Fluiddruck in dem Folienbeutel (200) kleiner als ein Grenzwert ist, und die zerstört wird, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.
Folienbeutel (200) gemäß Anspruch 1, bei dem die Folie (202) einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, wobei die Folie (202) insbesondere einen dreischichtigen Aufbau aufweist, wobei eine mittlere Schicht eine Metallfolie umfasst oder aus einer Metallfolie besteht.
Folienbeutel (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Sollbruchstelle (206) als Abschnitt der Naht (204) ausgebildet ist, insbesondere wobei die Naht (204) im Bereich der Sollbruchstelle (206) zumindest eine V-förmige Ausprägung aufweist.
Folienbeutel (200) gemäß Anspruch 3, der mit einem Fluid, insbesondere mit Alkohol, gefüllt ist.
Folienbeutel (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Naht (204) in Richtung einer Mitte des Beutels (212) umgelegt und/oder umgeknickt ist.
Folienbeutel (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem zumindest in einem Teilbereich der Naht (204) neben der Naht (204), in Richtung einer Mitte des Beutels (212), eine weitere Naht (800) angeordnet ist, um ein von dem Beutel (212) umschlossenes Volumen zu verringern.
Folienbeutel (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Zusatzelement (1100), das an einem, als Biegestelle (1112) ausgebildeten Folienfortsatz (1102) der Folie (202) befestigt ist, wobei der Folienfortsatz (1102) auf einer, von der Mitte des Beutels (212) abgewandten Seite der Naht (204) angeordnet ist, wobei das Zusatzelement (1100) dazu ausgebildet ist, auf den Beutel (212) gebogen und/oder gedrückt zu werden, um einen Druck auf den Beutel (212) zu konzentrieren und/oder zu erhöhen.
Folienbeutel (200) gemäß Anspruch 7, bei dem das Zusatzelement (1100) einen Fortsatz (1108) aufweist, der an einer der Biegestelle (1112) gegenüberliegenden Seite aus einer Haupterstreckungsebene des Zusatzelements (1110) vorsteht und dazu ausgebildet ist, die Sollbruchstelle (206) zumindest teilweise zu umschließen, wenn das Zusatzelement (1100) auf den Beutel (212) gebogen ist.
Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit, wobei die Vorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: eine Kammer (102) zum Aufnehmen eines Folienbeutels (200) zum Bevorraten eines Fluids, wobei die Kammer (102) eine Schnittstelle (108) zum Bereitstellen des Fluids für die Auswerteeinheit aufweist; und eine Einrichtung (104) zum Öffnen einer Sollbruchstelle (206) des Folienbeutels (200), um das Fluid an der Schnittstelle (108) bereitzustellen.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, bei der die Einrichtung (104) zum Öffnen eine fluiddichte Membran (114) aufweist, die zumindest teilweise innerhalb der Kammer (102) angeordnet ist, und durch eine Betätigungskraft (400) verformbar ist und wobei die Membran (114) ausgebildet ist, um eine Volumenverkleinerung der Kammer (102) zu bewirken und das Fluid an der Sollbruchstelle (206) aus dem Folienbeutel (200) zu der Schnittstelle (108) zu pressen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Kammer (102) auf einer von der Einrichtung (104) zum Öffnen abgewandten Seite eine Vertiefung (500) als Ablaufbereich für das Fluid und/oder zur Verbesserung des Öffnungsverhaltens der Sollbruchstelle aufweist, wobei die Schnittstelle (108) in der Vertiefung (500) angeordnet ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Einrichtung (104) zum Öffnen eine innerhalb der Kammer (102) beweglich angeordnete Druckplatte (600) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den Folienbeutel (200) zwischen der Druckplatte (600) und einem Boden der Kammer (102) flach zu drücken, wenn die Einrichtung (104) zum Öffnen betätigt wird.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 12, bei der die Druckplatte (600) an der Einrichtung (104) zum Öffnen befestigt ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem die Druckplatte (600) einen Fortsatz aufweist, der an einer Seite aus einer Haupterstreckungsebene der Druckplatte (600) vorsteht und dazu ausgebildet ist, die Sollbruchstelle (206) zumindest teilweise zu umschließen oder zu hintergreifen.
Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Einrichtung (104) zum Öffnen in einem beweglichen Deckel (110) der Kammer (102) angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, die Kammer (102) fluiddicht zu verschließen.
System (300) zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit, wobei das System (300) die folgenden Merkmale aufweist: zumindest eine Vorrichtung (100) zum Bereitstellen gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15; und zumindest einen Folienbeutel (200) zum Bevorraten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 pro Vorrichtung (100), wobei der Folienbeutel (200) in der Kammer (102) der Vorrichtung (100) angeordnet ist, und die Kammer (102) verschlossen ist.
System (300) gemäß Anspruch 16, bei der der Folienbeutel (200) außermittig in der Kammer (102) angeordnet ist und zumindest ein Teilbereich der Naht (204) von einer Wand der Kammer (102) umgebogen ist und/oder wobei die Naht (204) die Wand der Kammer (102) beführt.
Verfahren (900) zum Herstellen eines fluidgefüllten Folienbeutels (200), wobei das Verfahren (900) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (902) eines Folienbeutels (200) zum Bevorraten eines Fluids, wobei der Beutel (212) eine Einfüllöffnung aufweist, wobei der Fluidbeutel (200) eine Folie (202) aufweist, die undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist; Befüllen (904) des Beutels (212) mit dem Fluid durch die Einfüllöffnung; und Verschließen (906) der Einfüllöffnung des Folienbeutels (200) mit einer Naht 204), um den Folienbeutel (200) zu versiegeln, wobei die Naht (204) zwischen einem ersten Teilbereich (208) der Folie (202) und einem zweiten Teilbereich (210) der Folie (202) aufgebracht wird, wobei die Naht (204) fluiddicht ausgeführt ist und die Folie (202) zu einem fluiddichten Beutel (212) zum Aufnehmen des Fluids ausformt, wobei der Beutel (212) dazu ausgebildet ist, in einer Kammer (102) einer Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit angeordnet zu werden und wobei im Schritt des Verschließens (906) eine irreversibel zerstörbare Sollbruchstelle (206) ausgebildet wird, die aus der Folie (202) ausgebildet ist und fluiddicht ist, wenn ein Fluiddruck in dem Folienbeutel (200) kleiner als ein Grenzwert ist, und die zerstört wird, wenn der Fluiddruck größer als der Grenzwert ist.
Verfahren (950) zur Herstellung eines Systems (300) gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (952) eines Fluidbeutels (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15; Einbringen (954) des Fluidbeutels (200) in die Kammer (102) der Vorrichtung (100); und Verschließen (956) der Vorrichtung (100), um das System (300) zum Bereitstellen des Fluids für eine biochemische Auswerteeinheit herzustellen.