DE102016222072A1 - Vorrichtung und Verfahren zur geneigten Prozessierung von mikrofluidischen Kartuschen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur geneigten Prozessierung von mikrofluidischen Kartuschen Download PDF

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Jochen Rupp
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prozessiereinheit (100) für eine Prozessierung einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche (200) und einer in die Kartusche (200) aufgenommenen biologischen Probe (201), wobei die Prozessiereinheit (100) einen Schacht (110) für eine Aufnahme der Kartusche (200) umfasst, wobei der Schacht (110) derart in der Prozessiereinheit (100) angeordnet ist, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit (100) der Schacht (110) sich bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Prozessiersystem (1000) und ein Verfahren (500) zum geneigten Prozessieren.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Durchführung biochemischer Prozesse basiert auf der Handhabung von Flüssigkeiten. Typischerweise wird diese Handhabung manuell mit Hilfsmitteln wie Pipetten, Reaktionsgefäßen, aktiven Sondenoberflächen oder Laborgeräten durchgeführt. Durch Pipettierroboter oder Spezialgeräte sind diese Prozesse zum Teil bereits automatisiert.
  • Sogenannte Lab-on-a-Chip-Systeme, kurz LoC-Systeme, sind mikrofluidische Systeme, welche Funktionalitäten eines makroskopischen Labors auf einem Kunststoffsubstrat für eine automatisierte Prozessierung unterbringen. Solche Systeme ermöglichen es, biochemische Prozesse weitestgehend oder vollständig automatisiert zu prozessieren.
  • Lab-on-a-Chip-Systeme umfassen typischerweise zwei Hauptkomponenten. Die erste ist ein Testträger, meist in Form einer Kartusche, welcher Strukturen und Mechanismen für die Manipulation einer aufgenommen Probe umfasst, insbesondere passive Komponenten wie Kanäle, Reaktionskammern oder vorgelagerte Reagenzien oder auch aktiven Komponenten wie Ventile, Pumpen oder Mischer. Die zweite Hauptkomponente ist eine Prozessiereinheit zur Steuerung der mikrofluidischen Abläufe in der Kartusche, wie beispielsweise eine Aktuation der Ventile oder Pumpe, sowie auch zur Detektion von Bestandteilen der Probe vor, während und/oder nach der Prozessierung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Prozessiereinheit für eine Prozessierung einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe. Die Prozessiereinheit umfasst einen Schacht für eine Aufnahme der Kartusche. Der Schacht ist derart in der Prozessiereinheit angeordnet, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit der Schacht sich bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt.
  • Unter der Prozessiereinheit kann insbesondere eine mikrofluidische Prozessiereinheit, beispielsweise eine Analyseeinheit zur Analyse einer in der Kartusche aufgenommen biologischen Probe verstanden werden. Bei der biologischen Probe kann es sich insbesondere um eine Blutprobe, eine Urinprobe, eine Speichelprobe oder eine Probe aus einem Abstrich eines Lebewesens handeln. Unter einer Prozessierung der Probe kann insbesondere die Durchführung eines Tests mit der Probe verstanden werden, unter Einsatz der Kartusche, in welche die Probe aufgenommen wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Test um einen Assay, insbesondere einen molekularbiologischen Assay, beispielsweise zum Nachweis einer bestimmten Substanz oder von bestimmten Pathogenen wie Viren, Bakterien oder Pilzen in der Probe handeln.
  • Unter einer für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung kann insbesondere eine für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgesehene Platzierung der Prozessiereinheit verstanden werden, insbesondere eine Platzierung auf einer, bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds, im Wesentlichen quer zur Wirkrichtung horizontalen Fläche. Unter der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds kann insbesondere eine Richtung zum Erdmittelpunkt verstanden werden, also insbesondere die Richtung der Erdbeschleunigung. Dabei kann die Prozessiereinheit insbesondere über eine Kontaktierung einer Bodenseite oder Unterseite der Prozessiereinheit auf einer im Wesentlichen horizontalen Fläche platziert werden. So ist der Schacht derart in der Prozessiereinheit angeordnet, dass sich der Schacht bezüglich der Ausrichtung oder Erstreckung der Bodenseite geneigt erstreckt.
  • Die erfindungsgemäße Prozessiereinheit hat den Vorteil, dass durch die in Bezug zur Richtung der Erdbeschleunigung geneigte Aufnahme der Kartusche in dem Schacht die Wirkung des Gravitationsfeldes der Erde auf die geneigte Kartusche besonders vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Insbesondere kann ein Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden. Aufgrund der Neigung der Kartusche im Gravitationsfeld während der Prozessierung wirkt eine stete resultierende Kraft auf in der Kartusche befindliche Fluide in Richtung eines bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds tiefsten Punktes der Kartusche. Somit können technische Mittel zur Beförderung dieser Fluide in Richtung diesen tiefsten Punkte reduziert oder vollständig eingespart werden, was ein schlankeres und kostengünstigeres Design sowie eine kompaktere Ausführung von Kartusche und Prozessiereinheit ermöglicht.
  • Ferner ist von Vorteil, dass in der Kartusche vorgelagerte fluide Reagenzien aufgrund der Ausnutzung der Neigung und Gravitation effektiver aus Vorlagerungskammern der Kartusche entnommen werden können. Dabei wird insbesondere verhindert, dass bedeutende Reste der Reagenzien bei einer ansonsten horizontalen oder vertikalen Entnahme in den Vorlagerungskammern verbleiben.
  • Vorzugsweise weist der Schacht bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit einen ersten Neigungswinkel zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad, zur Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds auf. Dies hat den Vorteil, dass die Neigung des Schachts nicht einer vollständig horizontalen oder vollständig vertikalen Ausrichtung des Schachts bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds entspricht. Die geneigte Ausrichtung des Schachtes hat ferner den Vorteil, dass ein Fluid in einer in den Schacht aufgenommenen Kartusche gravitationsgetrieben prozessiert werden kann und dabei insbesondere unter Ausnutzung der Erdgravitation nicht nur horizontal, sondern auch in Richtung der Neigung des Schachts und der aufgenommenen Kartusche befördert werden kann.
  • In einer besonderes vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Schacht bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds derart geneigt, dass sich bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung ein den Schacht abschließendes Ende bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung zur Eingabe der Kartusche in den Schacht befindet. Somit befindet sich der tiefste Punkt des Schachts bei der für den Betrieb vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit unterhalb der Öffnung des Schachts. Dies hat den Vorteil, dass im Fall eines Austreten eines Fluides aus der Kartusche das Fluid aufgrund der Neigung des Schachts und der Wirkrichtung des Gravitationsfelds in Richtung des Endes des Schachts befördert wird. Somit wird vorteilhafterweise verhindert, dass das Fluid durch die Öffnung des Schachts aus der Prozessiereinheit austritt. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass die geneigte Ausrichtung des Schachts in der Prozessiereinheit eine besonders einfache Eingabe der Kartusche in die Prozessiereinheit ermöglicht. Prozessiereinheiten werden wie andere Laborgeräte für den Betrieb üblicherweise auf Labortischen aufgestellt. Durch die erfindungsgemäße Neigung des Schachts ist es für eine Person, die die Prozessiereinheit bedient, besonders einfach, die Kartusche in den Schacht einzuführen. Dies unterstützt somit eine insbesondere ergonomisch vorteilhafte Interaktion mit der Prozessiereinheit durch einen stehenden oder sitzenden Benutzer.
  • Bevorzugt weist der Schacht einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei vorzugsweise eine oder mehrere Ecken des Querschnitts abgerundet sind. Dies hat den Vorteil, dass Kartuschen mit rechteckigem Querschnitt und gegebenenfalls abgerundeten Ecken zielgenau in den Schacht aufgenommen werden können. Die abgerundeten Ecken des Querschnitts unterstützen ferner eine vereinfachte Aufnahme einer Kartusche, da durch die Abrundung eine Führung in eine korrekte Ausrichtung der Kartusche bei der Aufnahme in den Schacht bewirkt wird. Dies ist insbesondere bei Kartuschen vorteilhaft, deren Querschnitt auf die Ausmaße des Querschnitts des Schachts angepasst ist.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Prozessiereinheit einer Interaktionsfläche für eine Bedienung der Prozessiereinheit durch einen Benutzer, wobei die Interaktionsfläche bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds aufweist. Wie oben beschrieben, werden Prozessiereinheiten für den Betrieb üblicherweise auf einem Tisch platziert. In einem solchen Fall ist eine solche geneigte Ausrichtung der Interaktionsfläche für eine Bedienung durch einen stehenden oder sitzenden Benutzer besonders vorteilhaft.
  • Vorzugsweise weist die Interaktionsfläche eine Öffnung des Schachts zur Eingabe der Kartusche in den Schacht auf. Dies hat den Vorteil, dass ein Benutzer aufgrund der räumlichen Nähe der Öffnung und der Interaktionsfläche sowohl die Bedienung der Prozessiereinheit als auch die Eingabe der Kartusche in die Prozessiereinheit vom selben Standort aus durchführen kann. Dies fördert eine effiziente Benutzung der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit.
  • In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Interaktionsfläche und der Schacht einen Winkel zwischen 80 und 100 Grad, insbesondere zwischen 85 und 95 Grad, bevorzugt 90 Grad, zueinander auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Bedienung der Interaktionsfläche und eine Eingabe der Kartusche in den Schacht über Handbewegungen des Benutzers in der gleichen Richtung erfolgen kann, was eine effiziente Benutzung der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit weiter fördert.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Prozessiersystem umfassend eine erfindungsgemäße Prozessiereinheit und eine insbesondere mikrofluidische Kartusche, wobei die Kartusche einen mindestens zwei Schichten umfassenden Schichtaufbau umfasst. Die Schichten der Kartusche erstrecken sich dabei entlang einer Haupterstreckungsebene, so dass die Haupterstreckungsebene eine Neigung gegenüber der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche im Schacht der Prozessiereinheit aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit in der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung befindet. Die Haupterstreckungsebene entspricht dabei insbesondere einer Ebene entlang der längsten räumlichen Ausdehnung der Kartusche, wobei die Kartusche vorzugsweise eine im Wesentlichen kassettenförmige Ausdehnung aufweist. Das erfindungsgemäße System hat den Vorteil, dass, wie bereits oben beschrieben, ein Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine gravitationsgetriebene Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden kann. Durch die Neigung des Schachts können Fluidmengen von beispielsweise 10 Mikroliter bis 3 Milliliter unter Ausnutzung der Gravitationskraft in einfacher Weise durch die Kartusche entlang der Erstreckung der Schichten bewegt werden. Ferner ist von Vorteil, dass eine auf einem einfachen, horizontalen Schichtbau basierende Kartusche Teil des erfindungsgemäßen Prozessiersystems bilden kann, da aufgrund der Neigung im Schaft auf schiefe Ebenen in der Kartusche verzichtet werden kann. Solch eine auf einem einfachen, horizontalen Schichtbau basierende Kartusche kann besonders einfach mit Spritzguss gefertigt werden kann, da die Schichten im Spritzwerkzeug entlang der Auswerferrichtung des Spritzwerkzeugs gespritzt werden können.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit. In einem ersten Schritt wird die Prozessiereinheit so ausgerichtet, dass sich ein Schacht zur Aufnahme der Kartusche in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. In einem zweiten Schritt wird die Kartusche in den Schacht der Prozessiereinheit aufgenommen. Alternativ kann der zweite Schritt auf vor dem ersten Schritt erfolgen. In einem dritten Schritt wird die bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigte Kartusche prozessiert. Vorzugsweise wird die Probe in die Kartusche eingebracht, bevor die Kartusche in die Prozessiereinheit aufgenommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass, wie bereits oben beschrieben, ein Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine gravitationsgetriebene Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden kann. Durch die Neigung des Schachts können Fluide unter Ausnutzung der Gravitationskraft in einfacher Weise durch die Kartusche entlang der Erstreckung der Schichten einer auf einem Schichtaufbau basierenden Kartusche bewegt werden.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
  • Es zeigen
    • 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prozessiersystems umfassend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit und
    • 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Prozessiersystems 1000 umfassend eine erfindungsgemäße Prozessiereinheit 100 für eine Prozessierung einer mikrofluidischen Kartusche 200 und einer in die Kartusche 200 aufgenommenen biologischen Probe 201. Die Prozessiereinheit 100 umfasst einen Schacht 110 für eine Aufnahme der Kartusche 200. Der Schacht 110 ist derart in der Prozessiereinheit 100 angeordnet ist, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit 100 der Schacht 110 sich bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt.
  • In diesem Beispiel entspricht die für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebene Ausrichtung einer Platzierung der Prozessiereinheit 100 auf einem Tisch 10, beispielsweise einem Labortisch. Dabei kontaktiert eine Unterseite 101 der Prozessiereinheit 100 die Oberseite 11 des Tisches 10. Der Schacht 110 weist bei dieser Platzierung der Prozessiereinheit 100 einen ersten Neigungswinkel a von 30 Grad zur Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds auf, das heißt, eine Haupterstreckungsrichtung 111 des Schachtes 110 weist einen ersten Neigungswinkel a von 30 Grad zur Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds auf. Alternativ kann der Schacht 110 auch derart in der Prozessiereinheit 100 angeordnet sein, dass der Neigungswinkel einen Wert zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad aufweist.
  • Wie in 1 zu sehen ist, erstreckt sich der Schacht 110 bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds derart geneigt, dass sich, bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung, ein den Schacht 110 abschließendes Ende 112 bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110 befindet. Mit anderen Worten ist der Schacht 110 in der Prozessiereinheit 100 derart angeordnet, dass sich das den Schacht 110 abschließende Ende 112 näher an der Unterseite 101 der Prozessiereinheit 100 befindet als die Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110. Diese geneigte Anordnung des Schachts 110 unterstützt eine Beförderung von Fluiden in einer aufgenommenen Kartusche in Richtung des Inneren der Prozessiereinheit 100 unter Ausnutzung der Wirkrichtung 1 Gravitationsfelds der Erde. Ferner wird durch diese Anordnung des Schachts 110 das Risiko vermindert, dass aus der Kartusche 200 austretende Fluide über die Öffnung 120 die Prozessiereinheit 100 verlassen können.
  • Wie aus 2 ersichtlich, kann der Schacht 110 einen rechteckigen mit vorzugsweise einer oder mehrerer abgerundeter Ecken 121 umfassenden Querschnitt 122 aufweisen.
  • Wie ferner in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Prozessiereinheit 100 eine Interaktionsfläche 130, wobei die Interaktionsfläche 130 bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel b bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Interaktionsfläche 130 eine die Öffnung 120 in den Schacht 110 umgebende Außenfläche der Prozessiereinheit 100 und weist ein erstes Interaktionsfeld 131 und ein zweites Interaktionsfeld 132 auf. Mit anderen Worten weist die Interaktionsfläche 130 die Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110 auf. Jedes der beiden Interaktionsfelder 131, 132 kann dabei beispielsweise ein Tastenfeld oder eine berührungssensitive Oberfläche, auch touch screen genannt, für eine Eingabe von Informationen in die Prozessiereinheit 100 als auch ein Display für die Ausgabe von Informationen aus der Prozessiereinheit 100 aufweisen. Durch die räumliche Nähe der Interaktionsfelder 131, 132 zu der Öffnung 120 des Schachts 110 kann ein Benutzer somit sowohl die Prozessiereinheit 100 über die Interaktionsfelder 131, 132 bedienen als auch die Kartusche 200 in die Prozessiereinheit 100 eingeben und wieder entnehmen, ohne sich von seinem Standort wegbewegen zu müssen.
  • Wie in 1 gezeigt, weisen die Interaktionsfläche 130 und der Schacht 110 einen Winkel c zwischen 85 und 95 Grad, insbesondere 90 Grad, zueinander auf, was eine zur Interaktionsfläche 130 effektiv rechtwinkelige Eingabe der Kartusche 100 in den Schacht 110 ermöglicht. Bei einem Winkel c von 90 Grad und einem ersten Neigungswinkel a von 30 Grad ergibt sich der oben genannte zweite Neigungswinkel b zwischen der Erstreckungsrichtung 113 der Interaktionsfläche 130 und der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds zu 60 Grad in diesem Beispiel. Eine solche geneigte Ausrichtung der Interaktionsfläche 130 ist für eine Bedienung durch einen am Tisch 10 stehenden oder sitzenden Benutzer besonders ergonomisch vorteilhaft, insbesondere in Kombination mit der oben erläuterten räumlichen Nähe der Interaktionsfelder 131, 132 zur Öffnung 120 des Schachts 110.
  • Wie oben ausgeführt umfasst das erfindungsgemäße Prozessiersystem neben der Prozessiereinheit auch eine insbesondere mikrofluidische Kartusche. Das in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Prozessiersystems 1000 umfasst neben einem Beispiel für die Prozessiereinheit 100 auch ein Beispiel für die Kartusche 200, welche in 1 auf dem Tisch 10 befindlich gezeigt ist. Die Kartusche 200 umfasst dabei einen mindestens zwei Schichten 210, 220 umfassenden Schichtaufbau, wobei sich die Schichten 210, 220 entlang einer Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 200 erstrecken, wobei die Haupterstreckungsebene 250, wie in 1 gezeigt, einer Ebene entlang der längsten räumlichen Ausdehnung der im wesentlichen kassettenförmigen Kartusche 200 entspricht. Die Kartusche 200 umfasst in diesem Beispiel eine erste Kammer 241 zur Aufnahme einer fluiden Probe 201 und eine zweite Kammer 242, in welcher sich eine Reagenz 202 für die Prozessierung der Probe 201 befinden kann. Die Kartusche 200 umfasst ferner einen wiederverschließbaren Deckel 260 zur ersten Kammer 241, so dass bei geöffnetem Deckel 260 die Probe 201 in die erste Kammer 241 eingebracht werden kann. Die ersten Kammer 241 ist durch ein erstes Ventil 231 von der zweiten Kammer 242 getrennt. Die zweite Kammer 242 ist durch ein zweites Ventil 232 von einem Detektionsbereich 243 der Kartusche 200 getrennt, wobei der Detektionsbereich 243 beispielsweise ein Microarray zum Nachweis vorgegebener Spezies umfasst. Die Kartusche 200 kann ja nach Art der Prozessierung, für welche die Kartusche 200 eingerichtet ist, also abhängig von der Art des durchzuführenden Tests, insbesondere Assays, an der Probe 201 weitere fluidische Strukturen wie Kammern, Ventile oder Pumpen umfassen.
  • 3 zeigt die Prozessiereinheit 100 mit in den Schacht 110 aufgenommener Kartusche 200. Wie aus der 3 ersichtlich, erstrecken sich die Schichten 210, 220 der Kartusche 200 entlang der Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 200, so dass die Haupterstreckungsebene 250 eine Neigung a gegenüber der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche 200 im Schacht 110 der Prozessiereinheit 100 aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit 100 in der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung befindet, was in diesem Beispiel einer Platzierung Prozessiereinheit 100 auf einer horizontalen Fläche entspricht, beispielweise wie oben ausgeführt auf dem oben genannten Tisch 10. Wie ferner in 3 zu sehen ist, decken sich die Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 100 und die Neigung, das heißt die Haupterstreckungsrichtung 111 des Schachts 120. Durch die vorteilhafte Neigung der Kartusche 200 in dem geneigten Schacht 120 können sowohl die Probe 201 als auch die Reagenzien durch eine einfache Öffnung der ersten Ventils 231 beziehungsweise des zweiten Ventils 232 unter Ausnutzung der Erdanziehung in der Kartusche 200 weiterbefördert werden. Ferner wird durch die Neigung der Kartusche 200 verhindert, dass größere Reste, beispielsweise in Form von kapillaren oder tröpfchenförmigen Rückständen, der Probe 201 oder der Reagenzien 202 nach Weiterbeförderung in den Kammern 241, 242 verbleiben, was bei einer horizontalen oder vertikalen Prozessierung der Kartusche 200 nicht ohne weiteres möglich ist. Eine Öffnung der Ventile 231, 232 sowie eine Detektion der weiterbeförderten und prozessierten Probe 201 im Detektionsbereich 243 der Kartusche 200, beispielsweise unter Zuhilfenahme eine Microarrays 244 im Detektionsbereich 243, kann dabei durch Aktuatoren 161, 162 der Prozessiereinheit 100 beziehungsweise durch eine Ausleseeinheit 165 der Prozessiereinheit 100 erfolgen.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel zum erfindungsgemäßen Verfahren 500 zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit, beispielsweise in Verbindung mit dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt 501 wird die Prozessiereinheit 100 so ausgerichtet, dass sich ein Schacht zur Aufnahme der Kartusche 200 in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. In einem zweiten Schritt 502 wird die Kartusche 200 in den Schacht 110 der Prozessiereinheit 100 aufgenommen. Alternativ kann der zweite Schritt auf vor dem ersten Schritt erfolgen. In einem dritten Schritt 503 wird die bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigte Kartusche 200 prozessiert. Vorzugsweise wird die Probe 201 dabei in die Kartusche 201 eingebracht, bevor die Kartusche 200 in die Prozessiereinheit 100 aufgenommen wird. Dabei kann vorteilhafterweise die Kartusche 200 zunächst auf dem Tisch 10 platziert und anschließend die Probe 201 in die erste Kammer 241 werden. Um die erste Kammer 241 zu verschließen, muss der Benutzer lediglich den Deckel 260 der Kartusche 200 in Richtung der Tischoberfläche 11 bewegen und beispielsweise durch sanften Fingerdruck in Richtung der Oberfläche des Tisches 11 schließen. Anschließend kann die Kartusche 200 in den Schacht 110 der Prozessiereinheit 100 eingeführt und die Prozessiereinheit 100 über die Interaktionsfelder 131, 131 bedient für die nachfolgende Prozessierung bedient werden.

Claims (10)

  1. Prozessiereinheit (100) für eine Prozessierung einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche (200) und einer in die Kartusche (200) aufgenommenen biologischen Probe (201), wobei die Prozessiereinheit (100) einen Schacht (110) für eine Aufnahme der Kartusche (200) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (110) derart in der Prozessiereinheit (100) angeordnet ist, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit (100) der Schacht (110) sich bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt.
  2. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 1, wobei der Schacht (110) bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit (100) einen ersten Neigungswinkel (a) zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad, zur Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist.
  3. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Schacht (110) bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds derart geneigt erstreckt, dass sich, bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung, ein den Schacht (110) abschließendes Ende (112) bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung (120) zur Eingabe der Kartusche (200) in den Schacht (110) befindet.
  4. Prozessiereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schacht (110) einen rechteckigen mit vorzugsweise einer oder mehrerer abgerundeter Ecken (121) umfassenden Querschnitt (122) aufweist.
  5. Prozessiereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessiereinheit (100) einer Interaktionsfläche (130) umfasst, wobei die Interaktionsfläche (130) bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel (b) bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist.
  6. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 5, wobei die Interaktionsfläche (130) eine Öffnung (120) des Schachts (110) zur Eingabe der Kartusche (200) in den Schacht (110) aufweist.
  7. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Interaktionsfläche (130) und der Schacht (110) einen Winkel zwischen 80 und 100 Grad, insbesondere zwischen 85 und 95 Grad, bevorzugt 90 Grad, zueinander aufweisen
  8. Prozessiersystem (100) umfassend eine Prozessiereinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine insbesondere mikrofluidische Kartusche (200), wobei die Kartusche (200) einen mindestens zwei Schichten (210, 220) umfassenden Schichtaufbau umfasst, wobei sich die Schichten (210, 220) entlang einer Haupterstreckungsebene (250) erstrecken, so dass die Haupterstreckungsebene (250) eine Neigung gegenüber der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche (200) im Schacht (110) der Prozessiereinheit (100) aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit (100) in der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung befindet.
  9. Verfahren (500) zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit, umfassend die Schritte: • Ausrichtung (501) der Prozessiereinheit, so dass sich ein Schacht zur Aufnahme der Kartusche in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt • Aufnahme (502) der Kartusche in den Schacht der Prozessiereinheit • Prozessierung (503) der bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigten Kartusche
  10. Verfahren (500) nach Anspruch 9, wobei die Probe in die Kartusche eingebracht wird, bevor die Kartusche in die Prozessiereinheit aufgenommen wird.
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