DE102018203047A1

DE102018203047A1 - Mikrofluidische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102018203047A1
Application number: DE102018203047.2A
Authority: DE
Inventors: Tino Frank
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-09-05
Also published as: CN111757780A; US20210046481A1; WO2019166279A1; EP3758845A1; CN111757780B

Abstract

Mikrofluidische Vorrichtung (1) mit einer Kammer (2), bei der an zwei in einer ersten Richtung (5) gegenüberliegenden Seiten (7, 8) zur Erzeugung einer laminarer Strömung in der ersten Richtung (5) jeweils ein erster Verteiler (3) vorgesehen ist, wobei jeder der ersten Verteiler (3) jeweils mindestens eine Verzweigungsstelle (11) aufweist, an der sich ein Kanal in mindestens zwei Kanäle aufteilt, und wobei die mindestens eine Verzweigungsstelle (11) des ersten Verteilers (3) derart angeordnet ist, dass ein erster Anschlusskanal (12) über den ersten Verteiler (3) mit einer Mehrzahl von ersten Anschlüssen (14) der Kammer (2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mikrofluidische Vorrichtung.
Mikrofluidische Vorrichtungen erlauben das Analysieren kleiner Probemengen mit einer hohen Sensibilität, Automation, Miniaturisierung und Parallelisierung. Händische Verarbeitungsschritte können durch mikrofluidische Systeme vermieden werden. Die Probenanalyse wird genauer, reproduzierbarer und weniger fehlerbehaftet. Die Probenanalyse wird kostengünstiger und schneller.
Ein sehr wichtiges Problem bei mikrofluidischen Systemen ist es, kleine Probenmengen möglichst automatisiert an vorgegebene Orte zu bewegen, um sie zum Reagieren zu bringen, zu analysieren und andere weitere Verfahrensschritte auszuführen. Dies soll möglichst ohne Notwendigkeit händischer Schritte erfolgen, sodass einerseits der Aufwand zur Verarbeitung der Proben reduziert wird und andererseits Fehlerursachen minimiert werden, die durch händische Schritte häufig auftreten.
Hiervon ausgehend sollen eine mikrofluidische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung beschrieben werden, welche eine genaue und automatisierte Platzierung von Proben ermöglichen und welche im Rahmen einer automatisierten Verarbeitung von mikrofluidischen Proben sehr gut verwendbar sind.
Offenbarung der Erfindung:
Hier beschrieben werden soll eine mikrofluidische Vorrichtung mit einer Kammer, bei der an zwei in einer ersten Richtung gegenüberliegenden Seiten zur Erzeugung einer laminaren Strömung in der ersten Richtung jeweils ein erster Verteiler vorgesehen ist, wobei jeder der ersten Verteiler jeweils mindestens eine Verzweigungsstelle aufweist, an der sich ein Kanal in mindestens zwei Kanäle aufteilt, wobei die mindestens eine Verzweigungsstelle des ersten Verteilers derart angeordnet ist, dass ein erster Anschlusskanal über den ersten Verteiler mit einer Mehrzahl von ersten Anschlüssen der Kammer verbunden ist.
Die mikrofluidische Vorrichtung dient dazu, innerhalb der Kammer eine sehr genaue und präzise laminare und parallele Strömung zu erzeugen. Der an dem ersten Anschlusskanal bereitgestellte Fluidfluss wird gleichmäßig auf die ersten Anschlüsse verteilt. Die ersten Anschlüsse verteilen sich besonders bevorzugt gleichmäßig über den Querschnitt der Kammer bzw. über die erste Seite und die zweite Seite. Die Verzweigungen sind so ausgeführt, dass Strömungsunterschiede an den ersten Anschlüssen nicht auftreten. Jedem ersten Anschluss auf der ersten Seite kann ein genau gegenüberliegender erster Anschluss auf der zweiten Seite zugeordnet werden.
Die Strömung innerhalb der Kammer wird über alle ersten Anschlüsse hinweg exakt gleichmäßig erzeugt und durchströmt die Kammer parallel. Die Strömungsgeschwindigkeit der Strömung ist so eingestellt, dass die Strömungsbedingungen zu jeder Zeit laminar sind. Erschütterungen bzw. etwaige andere Störungen, die die laminare Strömung beeinflussen können, werden durch geeignete Maßnahmen (bspw. Eine entsprechende Lagerung der Vorrichtung) vermieden, um die laminaren Strömungsbedingungen jederzeit aufrecht zu erhalten. Bevorzugt ist die Strömung in der Kammer so eingestellt, dass die maximal möglichen Störungen der Strömung nicht zu einer Auflösung der Laminarität der Strömung führen.
Bevorzugt existieren zwischen dem ersten Anschlusskanal und den ersten Anschlüssen jeweils mehrere Verzweigungen. Besonders bevorzugt verzweigt sich der Anschlusskanal in jeder Verzweigung in genau zwei Unterkanäle. Um beispielsweise acht erste Anschlüsse an einer Seite der Kammer bereitzustellen, existieren bevorzugt Verzweigungen in drei Ebenen. Zuerst erfolgt eine erste Verzweigung auf zwei Kanäle, anschließend eine zweite Verzweigung mit zwei Verzweigungen auf vier Anschlusskanäle und daraufhin eine dritte Verzweigungsebene mit vier Verzweigungen auf die acht genannten Anschlüsse. Für 16 erste Anschlüsse existieren dementsprechend vier Verzweigungsebenen mit insgesamt 15 einzelnen Verzweigungen, die sich entsprechend auf die einzelnen Verzweigungsebenen aufteilen. Durch diese Art der Verzweigung kann sichergestellt werden, dass der Fluidfluss an seiner Verzweigung jeweils exakt aufgeteilt wird und so eine besonders gleichmäßige laminare Strömung innerhalb der Kammer erzeugt wird. Insbesondere die Konstruktion von Verzweigungen auf zwei Kanäle können so konstruiert werden, dass die Aufteilung der Flüssigkeit auf beide Kanäle exakt gleichmäßig geschieht.
Die beschriebene mikrofluidische Vorrichtung erlaubt eine besondere Form der Parallelisierung. Durch die sehr exakte laminare Strömung können Proben in der Kammer sehr präzise bewegt werden. Dazu wird ein Flüssigkeitsdruck an einem der ersten Anschlusskanäle angelegt bzw. es wird eine Druckdifferenz zwischen den beiden ersten Anschlusskanälen erzeugt. Diese Druckdifferenz treibt die Flüssigkeitsströmung in der Kammer an, die in der Kammer exakt parallel verläuft. Wenn die Flüssigkeitsströmung für einen bestimmten Zeitraum und in einer bestimmten Stärke aufrecht erhalten wird, bewegt sich die Probe exakt um einen vorgegebenen Weg weiter.
Dies ist eine Methode um Proben sehr präzise zu bewegen, welche über Flüssigkeitsdruck angesteuert werden kann. Die Vorgehensweise, um mit der Vorrichtung Proben zu bewegen unterscheidet sich in ihrer Wirkungsweise beispielsweise drastisch von bekannten mechanischen Roboterarmen, um Proben zu bewegen. Solche bekannten Vorrichtungen zur Bewegung von Proben erfordern immer eine Mechanik. Durch mikrofluidische Vorrichtung zum Transport von Proben war es bisher immer nur möglich, sämtliche Proben in einem nicht diskret durch Wände abgegrenzten Bereich gleichzeitig zu befördern. Durch die beschriebene mikrofluidische Vorrichtung wird es möglich, eine individuelle Ansteuerung von Proben vorzunehmen, welche sich freibeweglich in einem nicht durch Wandungen unterteilten Raum bzw. der hier beschriebenen Kammer befinden.
Besonders vorteilhaft ist die mikrofluidische Vorrichtung, wenn an zwei in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung gegenüberliegenden Seiten zur Erzeugung einer laminaren Strömung in der zweiten Richtung jeweils ein zweiter Verteiler vorgesehen ist, wobei jeder der zweiten Verteiler jeweils mindestens eine Verzweigungsstelle aufweist, an der sich ein Kanal in mindestens zwei Kanäle aufteilt, wobei die mindestens eine Verzweigungsstelle des zweiten Verteilers derart angeordnet ist, dass ein zweiter Anschlusskanal über den zweiten Verteiler mit einer Mehrzahl von zweiten Anschlüssen der Kammer verbunden ist.
Die weiter oben beschriebenen Details zum Aufbau und zur Wirkungsweise von dem ersten Anschluss, von dem ersten Anschlusskanal und von den ersten Verteilern sind entsprechend auf zweite Anschlüsse, zweite Anschlusskanäle und zweite Verteiler übertragbar.
Durch die Anordnung von zweiten Anschlüssen der Kammer wird es möglich, Proben in einer anderen Richtung zu bewegen, als dies über die ersten Anschlüsse möglich ist.
Besonders bevorzugt stehen die erste Richtung und die zweite Richtung senkrecht (in einem Winkel von 90°) aufeinander.
Hierdurch wird es ermöglicht mit einem Druck am ersten Anschlusskanal bzw. einem Druck am zweiten Anschlusskanal eine gezielte Steuerung einer Probenbewegung in einer Ebene zu erreichen. Durch ein Anlegen eines Drucks bzw. einer Druckdifferenz an den ersten Anschlüssen ist eine Bewegung in einer X-Richtung möglich. Durch ein (anschließendes) Anlegen eines Drucks bzw. einer Druckdifferenz an den zweiten Anschlüssen ist beispielsweise ein Bewegen der Probe in einer Y-Richtung möglich.
Besonders bevorzugt ist mindestens eine Pumpe vorgesehen, die über ein erstes Ventil mit einem der ersten Verteiler und über ein zweites Ventil mit einem der zweiten Verteiler verbunden ist bzw. verbindbar ist.
Die Pumpe ist bevorzugt dazu eingerichtet ein definiertes Druckgefälle zu erzeugen, welches (bei einem geöffneten Ventil) zu einer definierten Strömung innerhalb der Kammer führt.
Dann können mit nur einer gemeinsamen Pumpe sowohl die ersten Anschlusskanäle bzw. die ersten Verteiler als auch die zweiten Anschlusskanäle bzw. die zweiten Verteiler angesteuert werden. Dann ist nur eine Pumpe notwendig, um die notwendigen Flüssigkeitsdrücke für die laminaren Strömungen in der Kammer in zwei verschiedenen Richtungen bereitzustellen.
Weiterhin vorteilhaft ist die Vorrichtung, wenn an mindestens einem der Verteiler mindestens ein jeweiliges Absperrventil vorgesehen ist.
Mit einem Absperrventil kann die Flüssigkeitsströmung über den ersten Verteiler bzw. über den zweiten Verteiler jeweils sehr plötzlich (insbesondere schlagartig) gestartet und gestoppt werden, sodass die jeweils zugeordnete laminare Strömung ebenfalls sehr plötzlich startet bzw stoppt. Zu diesem Zweck sind die Absperrventile bevorzugt auch so ausgeführt, dass diese keine Ventilvolumina bzw. keine Totvolumina aufweisen, wobei mit den Begriffen „Ventilvolumina“ bzw. „Totvolumina“ Hier jeweils Volumina innerhalb der Ventile gemeint sind, die beim Öffnen oder Schließen des Ventils undefiniert in das Ventil eintreten bzw. aus dem Ventil austreten. So ist eine besonders präzise Steuerung der Flüssigkeitsproben möglich.
Besonders bevorzugt haben die ersten Anschlüsse bzw. die zweiten Anschlüsse jeweils einen Abstand von zwischen 5 und 100 µm zueinander. Die ersten Anschlüsse und die zweiten Anschlüsse bilden gewissermaßen ein Raster mit einer Rasterweite. Die Rasterweite beträgt beispielsweise von 5 µm bis 400 µm, bevorzugt 10 µm bis 100 µm (je nach Dimensionierung der jeweiligen ersten und zweiten Anschlüsse). Bevorzugt ist der Rasterweite ein Zeitintervall und ein Flüssigkeitsdruck zugeordnet mit welchem eine Probe von einer Rasterebene in eine nächste Rasterebene transportiert werden kann. Eine Betrieb der ersten Anschlusskanäle/ersten Verteilter für X Millisekunden führt dann beispielsweise dazu, dass die Probe von einer Rasterebene in die nächste Rasterebene transportiert wird. Wenn die ersten Anschlusskanäle/ersten Verteiler für 5X Millisekunden betrieben werden, wird die Probe 5 Rasterebenen weiter transportiert. Anschließend kann die Probe mittels einer Druckdifferenz bzw. eines Drucks an den zweiten Anschlusskanälen/zweiten Verteilener entsprechend transportiert werden. Bevorzugt entsprechen sich die vorgesehenen Rasterweiten in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung jeweils. Mit Hilfe eines solchen Rasters ist jede Position innerhalb der Kammer mit der Genauigkeit des Rasters ansteuerbar. Ein Raster der Kammer hat bevorzugt in beide Richtungen (erste Richtung und zweite Richtung bzw. X-Richtung und Y-Richtung) jeweils zwischen 4 und 256 Rasterweiten im angegebenen Bereich zwischen 5 µm und 400 µm, bevorzugt allerdings mindestens 8 Rasterweiten.
Besonders bevorzugt sind die Verteiler sowie die Anschlüsse jeweils mit Hilfe von Lithographie implementiert.
Besonders bevorzugt sind die Verteiler sowie die Anschlüsse mit Hilfe von Fotolithographie und/oder Siliziumlithographie implementiert. Fotolithographie bzw. Siliziumlithographie sind Verfahren der Halbleitertechnik, die üblicherweise zur Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet werden, die aber auch zur Herstellung von mikrofluidischen Vorrichtungen verwendet werden können. Durch Belichtung wird das Bild einer Fotomaske auf einen lichtempfindlichen Fotolack übertragen. Anschließend werden die belichteten Stellen des Fotolacks aufgelöst (alternativ ist auch die Auflösung der unbelichteten Stellen möglich, wenn der Fotolack unter Licht aushärtet). So entsteht eine lithografische Maske, die die weitere Bearbeitung durch chemische und physikalische Prozesse ermöglicht, etwa das Einbringen von Material in die offenen Fenster oder das Ätzen von Vertiefungen unter den offenen Fenstern. Dies ermöglicht in einfacher Weise die präzise Produktion der Verteiler und der Anschlüsse.
Weiterhin vorteilhaft ist die mikrofluidische Vorrichtung, wenn die Kammer eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, die als Array angeordnet sind.
Bevorzugt besteht das das Array entsprechend dem Raster aus 8 x 8 bis 256 x 256 Vertiefungen., wobei besonders bevorzugt ist, wenn das Raster einer Zweierpotenz (8, 16, 32, 64... ) entspricht. Dies ermöglicht die Verwendung von besonders effektiven Verteilern, die jeweils (ausschließlich) Verzweigung mit einer Aufteilung auf zwei Kanäle umfassen.
Die Vertiefungen können auch als Töpfchen oder als Probenbehälter bezeichnet werden. Mit einer Anordnung als Array ist hier insbesondere gemeint, dass die Vertiefungen gleichmäßig verteilt nach Art eines zweidimensionalen Rasters innerhalb der Kammer angeordnet sind. Bevorzugt entspricht ein durch die ersten Anschlüsse und zweiten Anschlüsse vorgegebenes Raster dem Raster der Vertiefungen. Dann können mit dem Raster der ersten Anschlüsse und der zweiten Anschlüsse präzise die Vertiefungen angesteuert werden.
Einzelne Vertiefungen innerhalb der Kammer bzw. innerhalb des Arrays sind dann dementsprechend über Flüssigkeitsdrücke an den jeweiligen Anschlüssen präzise ansteuerbar. Proben können genau in die vorgesehene Vertiefung transportiert werden, indem die Flüssigkeitsdrücke an den jeweiligen Anschlüssen für bestimmte Zeitintervalle (entsprechend dem Raster) eingestellt werden.
An den Vertiefungen existieren bevorzugt jeweils Positionen, an welchen Proben bestimmten Verfahrensschritten unterzogen werden können. Beispielsweise kann an den Vertiefungen jeweils eine Analyse der Proben erfolgen. Durch das beschriebene Verfahren können Proben für eine Vielzahl von parallelen Analysen präzise platziert werden.
Besonders vorteilhaft ist die mikrofluidische Vorrichtung weiter, wenn die Kammer und die Verteiler in einem (gemeinsamen) Siliziumabschnitt der mikrofluidischen Vorrichtung vorgesehen sind.
Hiermit ist gemeint, dass die Kammer sowie die Verteiler bevorzugt zusammen in einem Siliziummaterial mit Hilfe eines Lithografieverfahrens (Fotolithographie und/oder Siliziumlithgraphie) hergestellt wurden. Durch die gemeinsame Herstellung in einem Siliziumabschnitt kann eine exakte Abstimmung der Kammer und der Verteiler aufeinander erreicht werden.
Hier auch beschrieben werden soll eine Anordnung mit einer mikrofluidischen Vorrichtung wie weiter oben beschrieben und einer optischen Erfassungseinheit, mit der eine Position einer Probe innerhalb der Kammer der mikrofluidischen Vorrichtung erfassbar ist.
Durch eine derartige Erfassungseinheit ist es möglich, die Position einer Probe aktuell zu bestimmen. Die Zeiträume und die Drücke, die an den Anschlüssen anliegen, um die Position der Probe zu steuern, kann mit Hilfe der Information, die von einer optischen Erfassungseinheit hinsichtlich der Position der Probe abgegeben wird, genau kontrolliert werden.
Hier auch beschrieben werden soll ein Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer Kammer umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellung einer Probe in der Kammer,
b1) Erzeugung einer laminaren Strömung durch die Kammer in einer ersten Richtung, so dass die Probe in der ersten Richtung an eine vorgebbare Position gelangt.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn es den nachfolgenden Verfahrensschritt umfasst:

b2) Erzeugen einer laminaren Strömung durch die Kammer in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung, sodass die Probe in der zweiten Richtung an eine vorgebbare Position gelangt.

Dieses Verfahren ist insbesondere mit einer weiter vorne beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung durchführbar. Es ist allerdings auch möglich, dass dieses Verfahren mit anderen mikrofluidischen Vorrichtungen, insbesondere mit anderen mikrofluidischen Vorrichtungen durchgeführt werden. Solche (anderen) mikrofluidischen Vorrichtungen haben beispielsweise nicht die beschriebenen Verteiler. Stattdessen haben solche (anderen) mikrofluidischen Vorrichtungen gegebenenfalls auch Elemente zur Erzeugung einer laminaren Strömung. Mit dem Verfahren soll das Grundprinzip einer Positionierung von Proben mittels laminarer Strömungen in zwei Richtungen beschrieben werden.
Der Verfahrensschritt b1) und der Verfahrensschritt b2) werden bevorzugt zeitlich nacheinander (insbesondere nicht gleichzeitig) durchgeführt. Besonders bevorzugt steht die Probe nach der Durchführung von Verfahrensschritt b1) zunächst still bevor Verfahrensschritt b2) gestartet wird. Ganz besonders bevorzugt wird (zeitlich) zwischen den Verfahrensschritten b1) und b2) ein Verfahrensschritt b1a) durchgeführt in welchem die Probe für ein festes Zeitintervall (beispielsweise zwischen 1ms und 5ms) steht, um eine gegenseitige Beeinflussung der Verfahrensschritte b1) und b2) zu vermeiden.
Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens ist es auch besonders vorteilhaft, wenn eine aktuelle Position der Probe innerhalb der Kammer von einer optischen Erfassungseinheit erfasst wird und wobei die laminare Strömung anhand der von der optischen Erfassungseinheit erfassten Position der Probe derart eingestellt wird, dass die Probe in die vorgebbare Position gelangt.
Das weiter vorne beschriebene Array von Vertiefungen ist insbesondere ein Array von Reaktionsvolumina für die Durchführung von Probenanalysen. Dieses Array ist insbesondere analog zu einer sogenannten Multiwellplatte in der makroskopischen Anwendung ausgeführt, welche eine übliche Anordnung zur Analyse einer großen Anzahl von Proben darstellt.
Das Array erlaubt sogenannte Multiplexansätze der quantitativen PCR oder Partitionierung einer Probe. Die einzelnen Vertiefungen innerhalb des Arrays beziehungsweise innerhalb der Kammer bilden jeweils Töpfchen, die unabhängig voneinander sind. Bevorzugt kann, sobald die einzelnen Proben in die einzelnen Vertiefungen bzw. Töpfe gelangt sind, eine Ölschicht auf die Proben aufgetragen werden, welche eine Trennung der einzelnen Proben voneinander bewirkt. Durch die Ölschicht sind die Fluide innerhalb der Kammer nicht mehr fluidisch modifizierbar. Zusätzliche Reagenzien in die einzelne Kammer müssen vor dem Auftrag der Ölschicht zugeführt werden. Nach dem Auftrag der Ölschicht sind die Kammern abgeschlossen.
Die Größe der einzelnen Vertiefungen bzw. die Genauigkeit, mit welcher das Raster mit der hier beschriebenen Vorrichtung innerhalb der Kammer vorgesehen ist, ermöglicht insbesondere die Analyse von einzelnen Zellen (biologischen Zellen beispielsweise menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Zellen) in den einzelnen Vertiefungen der Kammer. In der Regel werden die einzelnen Kammern so gefüllt, dass eine Zellsuspension mit vielen Zellen über das Array vorgelegt wird.
Auch möglich ist die Analyse funktionalisierter Beads. Funktionalisierte Beads sind kleine polzmerische Microspheren welche z.B. mit einem Antikörper oder RNA/DNA Sequenz Beschichtet sind. Interessant bei solchen Analysen ist insbesondere eine erste deterministische Befüllung einer Vertiefung (entsprechend eines Wells einer des Multiwellplatte) mit einer Zeller, gefolgt von der deterministischen Befüllung der Vertiefung mit einem solchen Bead.
Das Zusammenspiel von den Schritten b1) und b2) wird genutzt, um die einzelnen Töpfchen bzw. Vertiefungen in einem solchen Array einzeln (jeweils gezielt mit einer Zelle) zu besetzen.
Ein Problem, dass bei üblichen Verfahren zum Verteilen von Zellen auf eine Vielzahl von arrayartig angeordneten Vertiefungen bzw. Töpfen auftritt ist, dass hierbei normalerweise Vertiefungen bzw. Töpfe leer bleiben und andere mehrfach besetzt sind. Dieses Problem tritt auf, weil Zellen unterschiedliche Größen aufweisen und die reine Verteilung ohne eine genaue Steuerung der einzelnen Positionen einzelner Zellen eine exakte Verteilung auf die einzelnen Vertiefungen bzw. Töpfe des Arrays verhindert.
Dieser übliche Befüllmechanismus sind daher unbefriedigend. Aufgrund dieses Problems wird mit den üblichen Befüllmechanismen Material verworfen (insbesondere Zellmaterial, welches sich in Vertiefungen befindet, in denen auch bereits andere Zellen sind). Andere Bereiche des Arrays werden nicht wirklich genutzt. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn ein solches Array beispielsweise zur Analyse von Tumorzellen verordnet wird. Bei Tumorzellen kann es sein, dass man eine einzelne Zelle auf einer großen Anzahl von Probenzellen die kritische Zelle ist, die gefunden werden muss um die relevanten Tumormarker zu ermitteln.
Dann ist es ein wesentliches Qualitätsmerkmal einer solchen Analyse, dass alle Zellen in einer Menge von Zellen gleichbehandelt werden. Dementsprechend ist eine präzise deterministische Verteilung der einzelnen Zellen, wie sie mit dem hier beschriebenen Verfahren durch eine gezielte Steuerung jeder einzelnen Proben (Zelle) in eine bestimmte Vertiefung/in ein bestimmtes Töpfchen innerhalb des Arrays möglich ist, sehr wünschenswert. Dies stellt einen beachtlichen Vorteil des beschriebenen Verfahrens und auch der beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung dar.
Die mikrofluidische Vorrichtung und das mikrofluidische Verfahren basieren auf den besonderen Eigenschaften des laminaren Flusses in mikrofluidischen Systemen. Die mit der mikrofluidischen Vorrichtung bzw. in dem mikrofluidischen Verfahren genutzten Pumpen zum erzeugen der laminaren Strömung in der Kammer sind besonders bevorzugt mikrofluidische Peristaltikpumpen. Mikrofluidische Peristaltikpumpen ermöglichen es besonders gleichmäßig (in Abhängigkeit des Drehwinkels eines Exzenters solcher Pumpen) Flüssigkeit zu fördern. So kann beispielsweise eine Vorrichtung in einer Anordnung mit einer peristaltischen Pumpe so eingestellt sein, dass ein Drehwinkel des Exzenters der Peristaltikpumpe (bspw. 1 Winkelgrad) einer Weiterbewegung der Probe in der Kammer um eine Rasterweite entspricht. So werden mit der beschriebenen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren Vorteile mikrofluidischer peristaltischer Pumpen ausgenutzt. Mit solchen Peristaltikpumpen ist die Erzeugung sehr gleichmäßiger Strömungen möglich. Peristaltikpumpen haben außerdem die für das hier beschriebene Verfahren und die Vorrichtung großen Vorteil, dass Sie sich unabhängig in beiden Förderrichtungen (saugen und bedrücken) sehr ähnlich verhalten und so für die Ansteuerung der beschriebenen Vorrichtung sehr geeignet sind.
Die mikrofluidische Vorrichtung und das mikrofluidische Verfahren bringen außerdem noch folgende Detailvorteile mit sich:

• Die Befüllung von dem Array aus Vertiefungen ist kein stochastischer Prozess mehr.
• Jedes Teil bzw. jede Probe oder jede Zelle kann definiert platziert werden. Wie beschrieben werden somit insbesondere auch seltene Zellen sehr genau isolierbar.
• Das Verfahren und die Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Analyse von Tumorzellen, wie weiter vorne schon beschrieben, aber auch gegebenenfalls zu einer Analyse von seltenen Stammzellen in besonderer Weise geeignet ist.

Bei vielen Experimenten ist (insbesondere, wenn es sich um seltene Zellen handelt) eine sogenannte Indexsortierung Bestandteil des Experiments. Dabei wird eine Zellsuspension mittels eines Flusszytometers durchsucht. Wenn eine positive Zelle gefunden wird gefunden wird, wird diese für den Array sortiert und der Array wird mit einem Index versehen. Eine „positive Zelle“ ist in diesem Zusammenhang eine Zelle, die Proteinexpressionsmuster für einen gesuchten Zelltyp erfüllt. Dieser Index bewahrt die Zellidentität. Nun ist es erforderlich, diese Zelle an eine bestimmte Stelle zu befördern, an der genau bestimmt werden kann, welche Ergebnisse die Untersuchung dieser Zelle bieten. Hierfür ist die präzise Positionierung von Proben, wie mit der hier beschriebenen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren möglich ist, vorteilhaft. Die Messung an den einzelnen Zellen im Array kann dann mit weiteren Informationen (insbesondere mit der Cytometermessung) verknüpft werden.
In Einzelzellexperimenten mit RNA, Sekretionsprotein oder ähnlichem ist es ebenfalls erforderlich, genau zu wissen, mit welcher Zelle welche Untersuchung gemacht wird, weil jede Zelle innerhalb des Experimentes unterschiedlich ist und spezielle Eigenschaften hat, die für die Durchführung des Experimentes elementar sind.
Die mikrofluidische Vorrichtung und das Verfahren werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

1: eine beschriebene mikrofluidische Vorrichtung,
2: eine weitere beschriebene mikrofluidische Vorrichtung,
3: ein Ablaufdiagramm eines beschriebenen Verfahrens,
4a, 4b: eine mikrofluidische Vorrichtung während verschiedener Verfahrensphasen,
5a, 5b: ein weiteres Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens,
6: eine Ausführungsvariante einer beschriebenen Vorrichtung,
7: eine Anordnung mit einer beschriebenen Vorrichtung,
8a bis c: einen Probentransport mit einer beschriebenen Vorrichtung,
9a bis e: den Betrieb einer Pumpe in dem beschriebenen Verfahren, und
10: eine Anordnung mit einer beschriebenen Vorrichtung.

1 zeigt eine beschriebene mikrofluidische Vorrichtung 1. Hier wird das Grunddesign einer derartigen mikrofluidischen Vorrichtung 1 beschrieben, um zu zeigen, wie ein Teilchen in einer Ebene kontrolliert mit der beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung 1 bewegt werden kann. 1 ist eine eine Skizze einer Ausführungsvariante der beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung, die eine präzise Positionierung einer Probe nur in einer Richtung ermöglicht.
Die mikrofluidische Vorrichtung 1 hat eine Kammer 2, welche eine erste Richtung 5 und zwei entlang der ersten Richtung 5 einander gegenüberliegende Seiten (eine erste Seite 7 und eine zweite Seite 8) aufweist. Auf der ersten Seite 7 und auf der zweiten Seite 8 existieren jeweils erste Anschlüsse 14, welche gleichmäßig über die erste Seite 7 bzw. die zweite Seite 8 verteilt sind. Die ersten Anschlüsse 14 werden über erste Anschlusskanäle 12 mit Fluid gespeist. Ausgehend von den ersten Anschlusskanälen 12 verzweigt sich der Flüssigkeitsweg an Verzweigungsstellen 11 hinzu zu den ersten Anschlüssen 14 durch sogenannte erste Verteiler 3. Bevorzugt existiert an jeder Verzweigungsstelle 11 eine Verdoppelung der Anzahl von Unterkanälen. Auf diese Art werden durch die Verzweigungsstellen 11 mehrstufige erste Verteiler 3 gebildet. Mit Hilfe der Verteiler 3 bzw. der ersten Anschlüsse 14 wird in der Kammer 2 eine genau parallele Strömung erzeugt. Mit dieser Strömung kann ein Teilchen bzw. eine Probe, welche sich in der Kammer 2 befindet, in einer ersten Richtung 5 sehr präzise bewegt werden. Der laminare Fluss wird bei diesem Prinzip insbesondere dadurch erzeugt, dass die ersten Anschlüssen jeweils in Teilschlüsse aufgeteilt werden. Bleiben die Kanaldimensionellen bei jeder Verzweigungsstelle 11 gleich groß wie im Eingangskanal der jeweiligen Verzweigungsstelle 11, so wird die Flussmenge pro Aufsplittung halbiert und somit auch die Geschwindigkeit des Flusses. Die aufgespaltenen Kanäle an jeder Verzweigungsstelle 11 werden in das Volumen der Ebene in der Kammer 2 geleitet. Der so entstehende laminare Fluss ist in der Kammer 2 bevorzugt absolut homogen bzw. absolut parallel. Die wie beschrieben aufgebauten ersten Verteiler 3 sind dafür sehr vorteilhaft. Wenn man diese ersten Verteiler 3 mit einer vereinfachten Variante einer Kanalerweiterung von dem ersten Anschlusskanal 12 sich hin zur Kammer 2 vergleicht, haben die ersten Verteiler 3 den Vorteil, dass die Aufweitung der Strömung in allen Ebenen absolut kontrolliert erfolgt und keinerlei Turbulenzen entstehen können. Die Strömung strömt erst in der Kammer 2 wieder frei. In der Kammer ist die Strömung durch die Aufweitung in den ersten Verteilern 3 allerdings schon soweit abgebremst, dass ebenfalls keine Turbulenzen mehr auftreten können. Eine simple Aufweitung der Strömung hin zur Kammer würde dementsprechend in der Kammer 2 viel eher inhomogenes Geschwindigkeitsprofil hervorrufen als die beschriebenen ersten Verteiler 3. Wichtig für die mikrofluidische Vorrichtung 1 ist auch, dass die ersten Anschlusskanäle 12, die Verzweigungsstellen 11 bzw. die ersten Anschlüsse 14 jeweils auf der ersten Seite 7 und der zweiten Seite 8 symmetrisch ausgeführt sind, also jedem ersten Anschluss 14 auf der ersten Seite 7 genau ein erster Anschluss 14 auf der zweiten Seite 8 exakt gegenüberliegt. Die Flüssigkeitsströmung vom ersten Anschluss 12 auf der ersten Seite 7 hin zum ersten Anschluss 12 auf der zweiten Seite 8 wird von dem ersten Verteiler 3 auf der ersten Seite 7 zunächst aufgefächert und dann von dem ersten Verteiler 3 auf der zweiten Seite 8 wieder zusammengeführt. Die Flüssigkeit kann in der ersten Richtung 5 wahlweise zur ersten Seite 7 hin oder zur zweiten Seite 8 fließen. Dies ist durch eine Umkehr einer Förderrichtung einer an den ersten Anschlusskanal 12 angeschlossenen Pumpe möglich.
2 zeigt eine Variante der mikrofluidischen Vorrichtung 1, welche gegenüber der Variante der mikrofluidischen Vorrichtung 1 in 1 auf einen zweidimensionalen Betrieb erweitert ist. Das anhand von 1 eindimensional erläuterte Prinzip ist in 2 auf zwei Dimensionen erweitert. Neben ersten Anschlusskanälen 12 und ersten Anschlüssen 14 auf der ersten Seite 7 und der zweiten Seite 8 existieren gemäß der Ausführungsvariante in 2 auch zweite Anschlusskanäle 13 und zweite Anschlüsse 15 mit jeweils entsprechenden zweiten Verteilern 4 auf der dritten Seite 9 und der vierten Seite 10. Besonders bevorzugt (wie hier auch dargestellt) ist die Kammer 2 rechtwinklig ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die Kammer 2 sogar quadratisch ausgeführt. Die ersten Anschlüsse 14, die ersten Anschlusskanäle 12 und die ersten Verteiler 3 sind bevorzugt genauso ausgeführt wie die zweiten Anschlüsse 15, die zweiten Anschlusskanäle 13 und die zweiten Verteiler 4. Alle vorstehenden Erläuterungen von ersten Anschlüssen 14, ersten Anschlusskanälen 12 und ersten Verteilern 3 gelten dementsprechend auch für zweite Anschlusskanäle 13, zweite Anschlüsse 15 und zweite Verteiler 4. Im Detail ist in 2 in der Kammer 2 dargestellt, wie Teilchen in einer Flussebene in der Kammer 2 kontrolliert in einer ersten Richtung 5 (gegebenenfalls auch X-Richtung genannt) und in einer zweiten Richtung 6 (gegebenenfalls auch Y-Richtung genannt) bewegt werden können. Besonders bevorzugt wird zum Betrieb einer derartigen mikrofluidischen Vorrichtung 1 eine peristaltische Pumpe (auch Peristaltikpumpe genannt) eingesetzt, die vorwärts und rückwärts betrieben werden kann. Dann können Teilchen innerhalb der Ebene in der Kammer 2 beliebig hin und her bewegt werden. Der Fluss kann jeweils nur in einer Richtung angewandt werden. An den Anschlusskanälen 12 und den zweiten Anschlusskanälen 13 sind jeweils Absperrventile 19 vorgesehen, mit welchen eine Flüssigkeitsströmung in der Kammer 2 schlagartig zum Stillstand gebracht werden kann.
Ein Teilchen oder eine Probe kann in die Kammer 2 durch einen beliebigen der Anschlusskanäle 12, 13 eingebracht werden. Einmal in der Kammer 2 angekommen, kann ein Teilchen oder eine Probe innerhalb der Kammer 2 dann deterministisch (exakt) positioniert werden.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens. Die Kammer 2 ist hier in der mikrofluidischen Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Schritt A umfasst die Platzierung einer Probe 23 in der Kammer 2. Anschließend werden die Verfahrensschritte B1 und B2 ausgeführt, mit welchen die Probe 23 in einer ersten Richtung 5 und in einer zweiten Richtung 6 positioniert werden kann, was hier mit Pfeile innerhalb der Kammer 2 dargestellt ist.
In 4a und in 4b wird anhand von Skizzen der mikrofluidischen Vorrichtung 1 gezeigt, wie Teilchen bzw. Proben bewegt werden. Für eine Bewegung in einer ersten Richtung 5 werden Ventile an zweiten Anschlusskanälen 13 bzw. an zweiten Verteilern 4 geschlossen. An ersten Anschlusskanälen 12 bzw. ersten Verteilern 3 liegt eine Flüssigkeitsströmung an. Die Probe 23 wird entsprechend in der ersten Richtung 5 bewegt. In der zweiten Richtung 6 erfolgt keine Bewegung. Dies ist in 4a dargestellt. Zur Bewegung der Probe in der zweiten Richtung 6 werden erste Anschlusskanäle 12 bzw. erste Verteiler 3, bzw. dort angeordnete Ventile geschlossen. Eine Flüssigkeitsströmung erfolgt über zweite Verteiler 4 bzw. über zweite Anschlusskanäle 13. Die Probe bewegt sich dann in der ersten Richtung 5 nicht mehr. Es erfolgt eine Bewegung in der zweiten Richtung 6. In 4b ist skizziert, wie die Probe 23 sich dementsprechend bewegt.
In 5a und in 5b ist verdeutlicht, wie im Rahmen des beschriebenen Verfahrens verschiedene Pumpensequenzen (entsprechend den Schritten B1 und B2) durchgeführt werden. In 5a ist die Bewegung der Probe 23 in der Kammer 2 in die erste Richtung 5 und in der zweiten Richtung 6 skizzenhaft dargestellt. In 5b ist eine Abfolge von einzelnen Pumpvorgängen gemäß den Verfahrensschritten B1 und B2 (erstes Pumpen 24, zweites Pumpen 25, drittes Pumpen 26 und viertes Pumpen 27) über die Zeit t (hier dargestellt auf einem Zeitstrahl) dargestellt, welches der in 5a dargestellten Bewegung 23 entspricht.
In 6 wird eine Anordnung 21 umfassend eine mikrofluide Vorrichtung 1 dargestellt. Die in 6 dargestellte Anordnung 21 umfasst nur eine peristaltische Pumpe 16. Über erste Ventile 17 und zweite Ventile 18 sind jeweils erste Verteiler 3 oder zweite Verteiler 4 an der Kammer 2 anordenbar, um nur mit einer Pumpe 16 über eine Steuerung der ersten Ventile 17 und der zweiten Ventile 18, welche Aufgabelungen eines Strömungsweges ausgehend von der Pumpe 16 jeweils öffnen oder verschließen können, angesteuert werden können. Die Probe 23 kann in der Kammer 2 entsprechend in der ersten Richtung 5 oder der zweiten Richtung 6 bewegt werden.
7 zeigt ein mikrofluide Vorrichtung 1 in einer Anordnung 21, wobei hier Mittel für weitere Prozessschritte mit dargestellt sind. Die mikrofluidische Vorrichtung 1 hat die Kammer 2. Die Kammer 2 kann mit einer optischen Erfassungseinheit 22 überwacht werden, um zu erkennen, wo eine (hier nicht dargestellte Probe) innerhalb der Kammer 2 sich aktuell befindet. Die optische Erfassungseinheit 22 ist Teil eines optischen Sensorsystems. Teilchen bzw. Proben in der Kammer 2 können beispielsweise via Fluoreszenzmarker, Phasenkontrast oder Hellfeldaufnahmen, welche mit der optischen Erfassungseinheit 22 durchgeführt werden, erkannt werden. Mittels Bildauswertung mit der optischen Erfassungseinheit 22, beispielsweise in einer dafür vorgesehenen Positionserfassung 29, welche ein Steuergerät umfassen kann, kann dann festgestellt werden, ob ein bestimmtes Teilchen oder eine bestimmte Probe sich in der Kammer befindet und wo sie sich genau befindet. Die Wunschposition eines Teilchens oder einer Probe in der Kammer 2 ist definiert. Die entsprechenden X- und Y-Komponenten in der ersten Richtung und der zweiten Richtung können dann berechnet werden und entsprechend in der jeweiligen Richtung kann mit der (her nicht dargestellten Pumpe) gepumpt werden. Die nicht dargestellte Pumpe ist Bestandteil einer Strömungserzeugung 30, mit welcher die Strömungen in der Kammer 2 erzeugt werden. Um die mikrofluidische Einrichtung 1 bzw. die Anordnung 21 zu bedienen, existiert bevorzugt ein Bedienfeld 28.
Das Bedienfeld 28, welches beispielsweise ein Joystick oder Tastaturkreuze umfasst, kann die Strömungserzeugung 30 aktiv ansteuern.
8 demonstriert wie eine Probe bzw. ein Teilchen in eine Vertiefung 20 (gegebenenfalls auch Kavität, Töpfchen oder Zelle genannt) transportiert wird und dann die Vertiefung 20 befüllt.) In 8a ist die mikrofluidische Vorrichtung 1 mit den ersten Verteilern 3 und den zweiten Verteilern 4 und der Kammer 2 dargestellt, wobei sich in der Kammer jeweils nach Art eines Arrays angeordnet, die Vertiefungen 20 befinden. Auch dargestellt ist eine Probe 23 auf ihrem Weg in eine der Vertiefungen 20, wobei die Probe auf diesem Weg mit den laminaren Strömungen durch die ersten Verteiler 3 und den zweiten Verteiler 4 gesteuert wird. In die jeweilige Vertiefung 20 gelangt die Probe 23 bevorzugt durch die Gravitation. Bevorzugt ist die Transportgeschwindigkeit der Probe 23 in der Kammer 2 in der ersten Richtung 5 und in der zweiten Richtung 6 jedoch so groß, dass die Probe 23 eine gewisse Zeit braucht, bis sie in die vorgesehene Vertiefung 20 absinkt. So kann die Probe 23 erfolgreich über Vertiefungen 20 hinwegtransportiert werden.
8b zeigt die Kammer 2 mit der Vertiefung 20 in einem Schnitt, wobei die Probe 23 sich hier über der Vertiefung 20 befindet.
8c zeigt wie die Probe 23 aus der Kammer 2 mit Hilfe der Gravitation in die Vertiefung 20 absinkt.
9a bis 9e zeigt ein Verfahren, wobei ein Pumpensystem mit einer mikrofluidischen Vorrichtung in einem Zweiphasensystem angewendet wird. Dabei sind die Vertiefungen 20 zunächst mit einer wässrigen Phase bzw. Wasser 33 befüllt (siehe 9b). In 9c ist der Transport der Probe 23 in Öl 32, welches eine Kontamination der Probe 23 verhindert, in der Kammer 2 dargestellt. In 9d ist dargestellt, wie die Probe 23 in das Wasser 33 in der Vertiefung 20 aus dem Öl 32 hinaus einsinkt. In 9e ist dargestellt, wie die Probe 23 von dem strömenden Öl 32 über die Kammer 2 bzw. über das in der Kammer 2 vorhandene Wasser 33 transportiert wird.
9a zeigt dies nochmal in der Aufsicht der mikrofluidischen Vorrichtung 1 mit der Kammer 2, der Erstrichtung 5, der Zweitrichtung 6, den ersten Verteilern 3 und den zweiten Verteilern 4.
10 zeigt eine Variante der mikrofluidischen Vorrichtung 1, gemäß welcher die Herstellung der mikrofluidischen Vorrichtung 1 erklärt werden soll. Zu erkennen sind auch hier, die ersten Verteiler 3, die zweiten Verteiler 4, die Punkte 16 mit den ersten Ventilen 17 und den zweiten Ventilen 18 sowie die Kammer 2.
Zu erkennen ist, dass die Kammer mit dem sich darin befindlichen, hier nicht dargestellten Array aus Vertiefungen aus einem Siliziumchip befinden kann, der in eine Lap- und Chipkartusche gefertigt sein kann und beispielsweise eine Spritzgussform hergestellt sein. Da auf einem Siliziumchip effizient sehr kleine Kanalgrößen und - strukturen herstellbar sind, sind die ersten Verteiler 3 und die zweiten Verteiler 4 auch auf dem Siliziumchip angeordnet. Der Siliziumchip bildet also die Kammer 2 sowie die ersten Verteiler 3 und die zweiten Verteiler 4. Der Siliziumchip ist einem Spritzschutzgehäuse einbildet, an welchem Flüssigkeitswege von der Pumpe 16 bzw. von den ersten Ventilen 17 und den zweiten Ventilen 18 zu dem ersten Anschlusskanal 12 und dem zweiten Anschlusskanal 13 verlaufen.

Claims

Mikrofluidische Vorrichtung (1) mit einer Kammer (2), bei der an zwei in einer ersten Richtung (5) gegenüberliegenden Seiten (7, 8) zur Erzeugung einer laminarer Strömung in der ersten Richtung (5) jeweils ein erster Verteiler (3) vorgesehen ist, wobei jeder der ersten Verteiler (3) jeweils mindestens eine Verzweigungsstelle (11) aufweist, an der sich ein Kanal in mindestens zwei Kanäle aufteilt, und wobei die mindestens eine Verzweigungsstelle (11) des ersten Verteilers (3) derart angeordnet ist, dass ein erster Anschlusskanal (12) über den ersten Verteiler (3) mit einer Mehrzahl von ersten Anschlüssen (14) der Kammer (2) verbunden ist.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der an zwei in einer von der ersten Richtung (5) verschiedenen zweiten Richtung (6) gegenüberliegenden Seiten (9, 10) zur Erzeugung einer laminarer Strömung in der zweiten Richtung (6) jeweils ein zweiter Verteiler (4) vorgesehen ist, wobei jeder der zweiten Verteiler (4) jeweils mindestens eine Verzweigungsstelle (11) aufweist, an der sich ein Kanal in mindestens zwei Kanäle aufteilt, und wobei die mindestens eine Verzweigungsstelle (11) des zweiten Verteilers (4) derart angeordnet ist, dass ein zweiter Anschlusskanal (13) über den zweiten Verteiler (4) mit einer Mehrzahl von zweiten Anschlüssen (15) der Kammer (2) verbunden ist.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die erste Richtung (5) senkrecht auf der zweiten Richtung (6) steht.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei mindestens eine Pumpe (16) vorgesehen ist, die über ein erstes Ventil (17) mit einem der ersten Verteiler (3) und über ein zweites Ventil (18) mit einem der zweiten Verteiler (4) verbunden ist.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem der Verteiler (3, 4) mindestens ein jeweiliges Absperrventil (19) vorgesehen ist.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammer (2) eine Mehrzahl von Vertiefungen (20) aufweist, die als ein Array angeordnet sind.
Mikrofluidische Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Kammer und die Verteiler in einem Siliziumabschnitt der mikrofluidischen Vorrichtung vorgesehen sind.
Anordnung (21) mit einer mikrofluidischen Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer optischen Erfassungseinheit (22), mit der eine Position einer Probe (23) innerhalb der Kammer (2) der mikrofluidischen Vorrichtung (1) erfassbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung (1) mit einer Kammer (2) umfassend zumindest die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer Probe (23) in der Kammer (2), b1) Erzeugen einer laminaren Strömung durch die Kammer (2) in einer ersten Richtung (5), so dass die Probe (23) in der ersten Richtung (5) an eine vorgebbare Position gelangt.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend den folgenden Verfahrensschritt: b2) Erzeugen einer laminaren Strömung durch die Kammer (2) in einer ersten von der ersten Richtung (5) verschiedenen zweiten Richtung (6), so dass die Probe (23) in der zweiten Richtung (6) an eine vorgebbare Position gelangt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei eine aktuelle Position der Probe (23) innerhalb der Kammer (2) von einer optischen Erfassungseinheit (22) erfasst wird, und wobei die laminare Strömung anhand der von der optischen Erfassungseinheit (22) erfassten Position der Probe (23) derart eingestellt wird, dass die Probe (23) in die vorgebbare Position gelangt.