DE102019003444A1

DE102019003444A1 - Inkubationssystem

Info

Publication number: DE102019003444A1
Application number: DE102019003444.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Kleine-Brüggeney; Robert WEINGARTEN; Sebastian BÜHREN
Original assignee: Evorion Biotechnologies GmbH
Current assignee: Evorion Biotechnologies GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19
Also published as: CA3140492A1; WO2020229650A1; EP3969558A1; AU2020275245A1; US20220220428A1; SG11202112732SA

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Inkubationssystem (26) aufweisend einen vorzugsweise mehrschichtigen Träger (1) und einen Behälter (27). Der Träger (1) ist derart in dem Behälter (27) aufgenommen, dass der Behälter (27) und der Träger (1) über mindestens eine Schnittstelle in Fluidkommunikation stehen. Ferner ist der Träger (1) derart an dem Behälter (27) befestigt, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter (27) und Träger (1) dicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Inkubationssystem. Inkubationssysteme sind beispielsweise aus der WO 2013/082612 A1 bekannt. Darin wird ein Inkubationssystem beschrieben, das eine Trägerplatte und eine Verschlussplatte aufweist. Die Trägerplatte ist eine Zellkulturplatte mit einer Vielzahl von Reservoiren zur Aufnahme von Fluiden. Ferner weist das bekannte Inkubationssystem eine pneumatische Vorrichtung auf, die von oben über die Verschlussplatte ein Vakuum in der Zellkulturplatte generiert, um diese geschlossen zu halten. Die pneumatische Vorrichtung dient auch dazu, Druck in den Reservoiren zu erzeugen, um darin enthaltenes Fluid zu bewegen. Nachteilig an derartigen Inkubationssystemen ist, dass sie insbesondere infolge des Vakuums nicht druckbeständig sind. Ein höherer Druck führt dazu, dass die Verschlussplatte sich von der Zellkulturplatte löst und das Inkubationssystem dadurch undicht wird.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Inkubationssystems, das mit höherem Druck beaufschlagt werden kann und dabei dicht bleibt. Die Aufgabe wird durch ein Inkubationssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
Durch die Bereitstellung eines Behälters, in dem der Träger derart aufgenommen wird, dass der Behälter und der Träger über mindestens eine Schnittstelle in Fluidkommunikation stehen und ferner der Träger derart mit der Platte befestigt ist, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht ist, wird ein dichtes und druckbeständiges Inkubationssystem geschaffen.
Die Erfindung geht also von dem Grundgedanken aus, den Träger an dem Behälter derart zu befestigen, dass sich korrespondierende Schnittstellenöffnungen, die dem Fluidaustausch zwischen Träger und Behälter dienen, decken und dass es nicht zu einer Verschiebung dieser Schnittstellenöffnungen kommt, welche den Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger beeinträchtigen kann.
Im Sinne der Erfindung bedeutet „Träger“ eine Vorrichtung mit Hohlräumen zur Aufnahme von Fluiden. Im Sinne der Erfindung kann ein Hohlraum beispielsweise ein Kanal, ein Reservoir oder eine Kammer sein. Vorzugsweise ist der Träger plattenförmig. Insbesondere bevorzugt ist der Träger mehrschichtig. Der Träger ist beispielsweise eine Zellkulturplatte.
Im Sinne der Erfindung bedeutet „Behälter“ eine Vorrichtung mit Hohlräumen zur Aufnahme von Fluiden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Hohlräumen um Kanäle. Vorzugsweise erstreckt sich ein derartiger Kanal von einer Außenseite des Behälters bis zu einer Innenseite oder Unterseite des Behälters. Die Öffnung des Kanals an der Außenseite dient insbesondere zum Anschließen einer Leitung einer pneumatischen Vorrichtung wie zum Beispiel einer Kontrolleinheit, die unten beschrieben wird. Die Öffnung des Kanals an der Unterseite oder an der Innenseite dient zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger. Dies wird ebenfalls unten näher beschrieben.
Erfindungsgemäß ist der Träger in dem Behälter aufgenommen. In diesem Sinne bedeutet „aufgenommen“, dass der Träger zumindest teilweise in dem Behälter angeordnet ist. Der Behälter umfasst also einen Aufnahmeraum zur zumindest teilweisen Unterbringung des Trägers. Der Träger kann beispielsweise vollständig in dem Aufnahmeraum angeordnet sein. Alternativ ist es möglich, dass der Träger aus dem Aufnahmeraum herausragt.
Die Aufnahme des Trägers in dem Behälter muss derart sein, dass der Behälter und der Träger in Fluidkommunikation stehen. Im Sinne der Erfindung bedeutet der Umstand, dass ein Teil (z. B. der Träger) mit einem anderen Teil (z. B. dem Behälter) in Fluidkommunikation steht, dass ein Fluidaustausch zwischen den Teilen möglich ist. Es kann sich dabei um einen unmittelbaren oder mittelbaren Fluidaustausch handeln. Bei dem unmittelbaren Fluidaustausch kann das Fluid von einem Teil unmittelbar in das andere Teil strömen. Bei dem mittelbaren Fluidaustausch kann das Fluid von einem Teil nur über mindestens ein Zwischenteil (z. B. eine Verteilerplatte) in das andere Teil strömen.
Der Träger ist derart an dem Behälter befestigt, dass die Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht sind. In diesem Sinne bedeutet „dicht“, dass kein Fluid oder lediglich eine vernachlässigbar geringe Menge an Fluid an der Schnittstelle entweichen kann. Vorzugsweise ist die Schnittstelle bis zu einem Fluiddruck von 2 bar dicht. Es ist besonders bevorzugt, dass alle Schnittstellen zwischen dem Behälter und dem Träger dicht sind.
Im Sinne der Erfindung bedeutet „Schnittstelle“ diejenige Stelle an der Grenze zwischen zwei Teilen, die eine Öffnung des einen Teils, über die Fluid aus dem einen Teil austreten oder in das eine Teil eintreten kann (Schnittstellenöffnung) und eine Öffnung des anderen Teils, über die Fluid aus dem anderen Teil austreten oder in das andere Teil eintreten kann (Schnittstellenöffnung) umfasst, wobei die Schnittstellenöffnungen derart angeordnet sind, dass ein Fluidaustausch zwischen den Teilen über die Schnittstellenöffnungen möglich ist. Ausnahmsweise fällt der Begriff „Schnittstelle“ nicht unter diese Definition, wenn es sich um eine elektrische Schnittstelle handelt.
Der Träger ist derart an dem Behälter befestigt, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht ist. In diesem Sinne bedeutet „befestigt“, dass der Träger derart mit dem Behälter verbunden ist, dass keine Relativbewegung von Träger und Behälter möglich ist oder dass lediglich eine geringfügige Relativbewegung möglich ist, ohne dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger undicht wird. Diese Definition umfasst den Fall, dass der Behälter und der Träger unmittelbar befestigt sind. Dabei berühren sich Behälter und Träger. Diese Definition umfasst auch den Fall, dass der Träger mittelbar an dem Behälter befestigt ist. Dabei ist zwischen Träger und Behälter ein Zwischenteil (z. B. eine Verteilerplatte) angeordnet. Im letzteren Fall ist die Definition insoweit zu erweitern, dass keine Relativbewegung von Träger, Behälter und Verteilerplatte möglich ist oder dass lediglich eine geringfügige Relativbewegung möglich ist, ohne dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger undicht wird.
Die Befestigung des Trägers an dem Behälter kann durch verschiedene Verbindungsarten erfolgen. So ist beispielsweise ein Kraftschluss, Formschluss, Stoffschluss oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Verbindungsarten denkbar. Beispielsweise kann die Befestigung mittels einer Rastverbindung erfolgen. Denkbar ist auch eine Schraubverbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Befestigung des Trägers mit dem Behälter durch ein Klemmelement erreicht. Dabei ist der Träger derart zwischen Behälter und Klemmelement angeordnet ist, dass die Platte durch eine Klemmkraft mit dem Behälter befestigt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen Deckel zum Verschließen des Behälters auf, wobei der Deckel und der Behälter eine Inkubationskammer bilden. Das Inkubationssystem ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass infolge des Verschließens des Behälters durch den Deckel Hohlräume zwischen dem Träger und dem Deckel entstehen. Diese Hohlräume können zum Beispiel zum Gasaustausch genutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Deckel eine Öffnung (Deckelöffnung) die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass ein Bereich des Trägers, in dem sich beispielsweise Zellkulturen befinden, Licht ausgesetzt werden kann, das von außen durch die Deckelöffnung in den Bereich eintritt. Es ist denkbar, die Deckelöffnung mit lichtdurchlässigem Material zu verschließen. Es kann sich beispielsweise um Glas oder um lichtfilterndes Material handeln. In einer denkbaren Ausführungsform bildet der Deckel das Klemmelement.
In einer bevorzugten Ausführungsform steht der Deckel in Fluidkommunikation mit dem Behälter Zusätzlich oder alternativ steht der Deckel in Fluidkommunikation mit dem Träger. Vorzugsweise sind die Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen dem Deckel und dem Behälter und/oder zwischen dem Deckel und dem Träger dicht.
Der Träger ist vorzugsweise mehrschichtig. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger mindestens zwei Schichten auf, die Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen den Schichten aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Schicht aus Polymethylmethacrylat (PMMA). Die erste Schicht kann ein mikrofluidisches System aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schicht aus Polydimethylsiloxan (PDMS). Die zweite Schicht weist vorzugsweise ein mikrofluidisches System auf. Vorzugsweise weist der Träger eine Schicht auf, die eine Glasplatte ist. Die Glasplatte weist vorzugsweise ein Objektträgerformat auf (insbesondere dient diese als Objektträger). In einer bevorzugten Ausführungsform stabilisiert die Glasplatte eine flexible Trägerstruktur (insbesondere eine flexible Struktur der ersten Schicht) und/oder liefert eine planare Oberfläche. Dies kann zum Beispiel beim Mikroskopieren wichtig sein, damit sich der Z-Fokus nicht signifikant ändert. Bevorzugt ist die Glasplatte die unterste Schicht des Trägers.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger mindestens ein Reservoir auf. Vorzugsweise weist der Träger eine Vielzahl von Reservoiren auf. Ein Reservoir kann beispielsweise ein Eingangsreservoir oder ein Ausgangsreservoir sein. Ein Eingangsreservoir kann zum beispielsweise dazu dienen, ein Fluid bereitzustellen, das dazu bestimmt ist, einem nachgelagerten Bereich (etwa einem mikrofluidischen System) zugeleitet zu werden. Ein Ausgangsreservoir kann beispielsweise genutzt werden, um Fluide aus vorgelagerten Bereichen (etwa dem mikrofluidischen System) aufzunehmen. Es kann sich beispielsweise um Restfluide handeln, die aus dem System angeführt werden müssen, etwa eingeschlossene Luft. Es kann sich auch beispielsweise um fertig präparierte Fluide handeln, die analysiert werden sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Träger 12 Reservoire auf. Insbesondere bevorzugt sind davon 8 Eingangsreservoire und 4 Ausgangsreservoire. Vorzugsweise kann eine Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausgangsreservoiren aufgebaut werden. Diese Druckdifferenz kann sowohl positiv als auch negativ sein. Somit kann Fluid vom Eingangsreservoir zum Ausgangsreservoir oder vom Ausgangsreservoir zum Eingangsreservoir strömen. Vorzugsweise können die Eingangsreservoire und/oder die Ausgangsreservoire mit einem Druck bis 1 bar beaufschlagt werden, um beispielsweise Luft aus Mikrofluidik-Kanälen durch den Träger (vorzugsweise durch die erste Schicht) zu pressen.
Ferner kann der Träger mindestens eine Kammer aufweisen. Die Kammer kann beispielsweise zum Mischen von Fluiden oder zum Gasaustausch genutzt werden. Die Kammer kann mit einem Fluid, zum Beispiel Wasser, gefüllt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger hermetisch versiegelt und nur zugänglich durch entsprechende Eingangskanäle, über die Fluid von außen in den Träger strömen kann, und Ausgangskanäle, über die Fluid aus dem Träger nach außen strömen kann. Mit anderen Worten: Sind diese Kanäle hermetisch versiegelt, ist auch der Träger hermetisch nach Außen versiegelt und bildet ein hermetisch abgeschlossenes System.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenraum zwischen Träger und Inkubationskammer, insbesondere der Raum über dem Träger, vollständig nach außen hin abgedichtet und ist vorzugsweise nur über mindestens einen Kanal (vorzugsweise einen Eingangskanal und ferner einen Ausgangskanal) mit der äußeren Umgebung der Inkubationskammer verbunden. Dieser Zwischenraum, insbesondere der Raum oberhalb des Trägers, weist vorzugsweise eine erhöhte Feuchtigkeit auf, um Verdampfung (z. B: Wasserverdampfung) im Träger und/oder im Zwischenraum zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Zwischenraum, insbesondere der Raum oberhalb des Trägers, mit einer befeuchteten Gasmischung, vorzugsweise mit fünf Prozent Kohlendioxid, durchströmt. Der Ausgangskanal kann vorteilhafterweise mit einem Gasanalysegerät verbunden sei, um Änderungen der Gaszusammensetzung während der Zellkultur anzuzeigen. Derartige Geräte können beispielsweise GC-MS-Instrumente sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen ersten Verbindungskanal auf, der die Inkubationskammer mit dem Reservoir, der sich in einer Schicht befindet, verbindet und einen zweiten Verbindungskanal, der das Reservoir mit einer anderen Schicht verbindet.
Erfindungsgemäß bilden der Behälter und der Deckel die Inkubationskammer. Vorzugsweise verbindet der erste Verbindungskanal den Behälter mit dem Reservoir. Denkbar ist auch, dass der erste Verbindungskanal den Deckel mit dem Reservoir verbindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Reservoir eine Reservoiröffnung auf. In diesem Sinne bedeutet „Reservoiröffnung“ eine Öffnung des Reservoirs, die verschieden ist von der Öffnung, die das Reservoir mit dem ersten Verbindungskanal verbindet, und die auch verschieden ist von der Öffnung, die das Reservoir mit dem zweiten Verbindungskanal verbindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reservoiröffnung derart an einer Außenfläche des Trägers angebracht, dass das Reservoir von außen befüllt werden kann, während der Träger in dem Behälter aufgenommen ist und an dem Behälter befestigt ist. Dies ermöglicht eine Befüllung des Behälters von außen, ohne dass die Befestigung des Trägers an dem Behälter gelöst werden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen Reservoirverschluss zum Verschließen der Reservoiröffnung auf. Der Reservoirverschluss kann beispielsweise das Klemmelement oder ein separates Element sein, das zwischen dem Klemmelement und dem Träger angeordnet ist. Damit die Befestigung des Trägers an dem Behälter während des Befüllens des Reservoirs Bestand hat, kann der Reservoirverschluss zum Beispiel seitlich zwischen dem Klemmelement und dem Träger auf die Reservoiröffnung aufgeschoben werden. Denkbar ist auch, dass der Deckel den Reservoirverschluss bildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Reservoirverschluss dergestalt, dass ein wiederholtes Öffnen und Schließen der Reservoiröffnung möglich ist. Vorzugsweise ist die Reservoiröffnung mit einem Dichtelement (z. B. einem O-Ring) versehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen Teilverschluss zum Teilverschließen der Reservoiröffnung auf, bei dem eine Restöffnung verbleibt, welche durch den Reservoirverschluss verschlossen wird. Dabei wird ein Dichtelement zwischen dem Teilverschluss und dem Reservoirverschluss angeordnet, um die Restöffnung zu dichten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Dichtelement um einen O-Ring. Durch das Teilverschließen der Reservoiröffnung wird die Kraft, die erforderlich ist, um die Reservoiröffnung zu dichten, verringert. Das Reservoir kann dadurch einfacher und sicherer abgedichtet werden. Die Restöffnung hat vorzugsweise eine Fläche von 2, 10, 50 oder 100 mm².
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Verbindungskanal eine Schnittstellenöffnung auf, die Teil der Schnittstelle zwischen der Inkubationskammer und der Schicht, in der sich das Reservoir befindet (Reservoirschicht), ist. Ferner weist der zweite Verbindungskanal eine Schnittstellenöffnung auf, die Teil der Schnittstelle zwischen der Reservoirschicht und der anderen Schicht ist. Vorzugsweise sind die Schnittstellenöffnungen auf unterschiedlichen Ebenen. Dies kann vorteilhaft sein, den Träger gemäß den Bedingungen eines Mikroskops anzupassen. So ist es beispielsweise nötig, unterschiedliche Ebenen vorzusehen, damit ein bestimmter Teil des Trägers im Brennpunkt eines Mikroskops liegt. Alternativ sind die Schnittstellenöffnungen komplanar.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schnittstellenöffnung des zweiten Verbindungskanals und das Reservoir koaxial. In einer alternativen Ausführungsform sind Achse der Schnittstellenöffnung des zweiten Verbindungskanals und die Achse des Reservoirs verschieden. Das hat den Vorteil, dass ein Kanal in der anderen Schicht, der an dem zweiten Verbindungskanal anschließt, keine Schnittstellenöffnung zur Reservoirschicht aufweisen muss, die koaxial zum Reservoir ist. Die Schnittstellenöffnungen der Schichten können daher flexibler gewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schnittstellenöffnung des ersten Verbindungskanals durch ein Verschlusselement verschlossen, wobei das Verschlusselement eine bestimmte Permeabilität aufweist. In diesem Sinne beutet „Permeabilität“ Durchlässigkeit für Fluide. In diese Sinne bedeutet „bestimmte“, dass die Durchlässigkeit nur für Fluide einer bestimmten Eigenschaft besteht. Ein Beispiel für eine Eigenschaft ist die Molekülgröße oder der Aggregatzustand des Fluids. So kann die Permeabilität derart gewählt sein, dass zum Beispiel Luft das Verschlusselement durchdringen kann, währenddessen das Verschlusselement für Flüssigkeiten undurchlässig ist. Auf diese Weise können Flüssigkeiten, die sich im Reservoir befinden, gegen Verluste durch Verdampfung und Verdunstung geschützt werden. Gleichzeitig ist es aber möglich, diese Flüssigkeiten über den zweiten Verbindungskanal zu nachgelagerten Stellen zu transportieren, indem durch das Verschlusselement hindurch beispielsweise Druckluft in den ersten Verbindungskanal eingespeist wird. Die Druckluft kann beispielsweise mit Kohledioxid (z. B. mit 5 oder 7 Volumenprozent) angereichert sein. Indem weniger oder kein Fluid verdampft, können beispielsweise Zellkulturprozesse länger (z. B. tagelang) durchgeführt werden. Ebenso verändert sich nicht die Konzentration von Fluiden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Permeabilität durch die Porengröße des Verschlusselements bestimmt. Vorzugsweise beträgt die Porengröße 0.2, 1, 2 oder 5 µm. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verschlusselement eine Membran, die vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Reservoir ein Fassungsvermögen von höchstens 200 µl auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft in Kombination mit einem Verschlusselement, das die Schnittstelle des ersten Verbindungskanals verschließt. Derartige Reservoire ermöglichen es, sie mit geringen Mengen an Fluiden zu befüllen. Dies hat nicht nur den Vorteil eines geringeren Bauraums, sondern eine sparsame Nutzung von Fluiden, die im Bereich der Mikrofluidik sehr teuer sein können. Die Gefahr der Verschwendung teurer Fluide durch Verdampfung oder Verdunstung ist dadurch gebannt oder zumindest verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen gemeinsamen Hohlraum über mindestens zwei Reservoiren auf, wobei die Reservoire über den Hohlraum mit demselben ersten Verbindungskanal verbunden sind. Auf diese Weise kann derselbe Verbindungskanal benutzt werden, um mehrere Reservoire mit Druck zu beaufschlagen.
In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich in dem Reservoir ein erstes Fluid und ein Antiverdampfungsfluid zur Vermeidung der Verdampfung des ersten Fluids, wobei die Fluide unvermischbar sind und das Antiverdampfungsfluid eine geringere Dichte aufweist als das erste Fluid. Vorzugsweise sind die Fluide flüssig. Dadurch überdeckt das Antiverdampfungsfluid das erste Fluid in dem Reservoir und verhindert, dass es verdampfen oder verdunsten kann. Vorzugsweise hat das Antiverdampfungsfluid einen geringeren Verdampfungsdruck. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Antiverdampfungsfluid um ein Mineralöl oder Silikonöl. Das Antiverdampfungsfluid ist vorzugsweise biokompatibel.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer die Abmessungen einer 96-Well-Platte auf, zumindest aber die Breite und die Länge der 96-Well-Platte. Dies hat den Vorteil, dass die Inkubationskammer Abmessungen aufweist, die kompatibel mit konventionellen Mikroskopen sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälter einen ersten Behälterkanal, der in Fluidkommunikation mit dem ersten Verbindungskanal steht, und einen zweiten Behälterkanal auf. Ferner weist der Träger einen Trägerkanal auf, der in Fluidkommunikation mit dem zweiten Behälterkanal, aber nicht mit dem ersten Verbindungskanal steht.
Im Sinne der Erfindung bedeutet „Behälterkanal“ ein Kanal, der sich im Behälter befindet. Im Sinne der Erfindung bedeutet „Trägerkanal“ ein Kanal, der sich im Träger befindet. Zwar ist der erste Verbindungskanal auch ein Trägerkanal. Im Sinne dieser Ausführungsform bedeutet „Trägerkanal“ ein Kanal, der sich im Träger befindet, der sich aber von dem ersten Verbindungskanal unterscheidet.
Auf diese Weise wird ein Fluidsystem geschaffen, welches voneinander unabhängige Fluidwege aufweist. Dies ermöglicht zum Beispiel, dass ein Reservoir geöffnet werden kann, um es zu befüllen, ohne das Atmosphärendruck auch im Trägerkanal herrscht. Dadurch kann beim Befüllen des Reservoirs der Trägerkanal mit Druck beaufschlagt werden, um beispielsweise Ventile im Träger zu betätigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Schicht Teilschichten auf und das Reservoir befindet sich in einer Teilschicht. Vorzugsweise befindet sich in einer zweiten Teilschicht der Teilverschluss zum Teilverschließen der Reservoiröffnung. Insbesondere bevorzugt weist die erste Schicht eine dritte Teilschicht auf, die einen Kanal aufweist, der in Fluidkommunikation mit dem zweiten Verbindungskanal steht.
Vorzugsweise weist auch die zweite Schicht Teilschichten auf. Die zweite Schicht (welche vorzugsweise diejenige Schicht ist, die in anderen Teilen der Beschreibung als „andere Schicht“ bezeichnet wird) hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 µm und 2 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zweite Schicht ein Ventil auf, das vorzugsweise mikrofabriziert ist, und der zweite Behälterkanal dient zur Betätigung des Ventils. In diesem Sinne bedeutet „Betätigung“ das Öffnen oder Schließen des Ventils durch die Steuerung des Fluidstroms, der über den zweiten Behälterkanal in den Trägerkanal eingespeist wird. Dies hat den Vorteil, dass das Ventil betätigt werden kann, auch wenn das Reservoir geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium kann dazu genutzt werden, Wärme im Fluidsystem des Trägers effizient aus dem Fluidsystem abzuleiten. Denkbar ist auch die Verwendung eines anderen Materials, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Es ist möglich, dass der Deckel, der Behälter oder der Deckel und der Behälter Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer mindestens einen Sensor auf. Als Sensor kommt beispielsweise ein Temperatursensor oder ein Feuchtigkeitssensor in Betracht. In diesem Sinne bedeutet „mindestens“, dass die Inkubationskammer mehrere Sensoren aufweisen kann. Dabei ist auch der Fall umfasst, dass die Inkubationskammer mehrere unterschiedliche Sensoren aufweisen kann, zum Beispiel einen Temperatursensor und einen Feuchtigkeitssensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer mindestens einen Aktuator auf. Als Aktuator kommt beispielsweise ein Heizelement, ein Kühlelement oder eine Lichtquelle in Betracht. In diesem Sinne bedeutet „mindestens“, dass die Inkubationskammer mehrere Aktuatoren aufweisen kann. Dabei ist auch der Fall umfasst, dass die Inkubationskammer mehrere unterschiedliche Aktuatoren aufweisen kann, zum Beispiel ein Heizelement und ein Kühlelement.
Das Heizelement ist beispielsweise eine Leiterplatte, auch PCB genannt (Printed Ciruit Board). Das hat den Vorteil, dass derartige Heizelemente preisgünstig sind und zudem die Integration von Prozessregelungselementen wie beispielsweise Mikroprozessoren und Temperatursensoren erlauben. Das Kühlelement ist beispielsweise ein Kühlkanal. Die Lichtquelle ist beispielsweise eine LED, vorzugsweise eine UV-LED. Sie kann beispielsweise dazu genutzt werden, Bereiche mit Zellkulturen dem Licht der Lichtquelle auszusetzen. Das ist beispielsweise in Verfahren wichtig, in denen lichtempfindliche Hydrogelmatrizen genutzt werden. Die Hydrogelgelierung kann dann innerhalb der Bereiche auftreten, die dem Licht der Lichtquelle ausgesetzt sind.
Der mindestens eine Sensor und/oder der mindestens eine Aktuator kann an dem Deckel, an dem Behälter oder an dem Deckel und an dem Behälter angebracht sein. Vorzugsweise ist der Sensor und/oder der Aktuator auf der Seite des Behälters und/oder des Deckels angebracht, die dem Träger zugewandt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer eine Leiterplatte auf, die vorzugsweise flexibel ist. Die Leiterplatte kann den Sensor, den Aktuator und/oder eine Speichereinheit aufweisen. Durch die Flexibilität kann die Leiterplatte derart an der Inkubationskammer angebracht werden, dass sie sich dabei auf verschiedenen Ebenen der Inkubationskammer befindet. Dadurch ist es nicht notwendig, verschiedene Leiterplatten für verschiedene Ebenen zu verwenden. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein löschbarer Festwertspeicher wie EEPROM sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise genutzt werden, um die Identifikationsnummer des Trägers zu speichern. Dies ist nützlich, wenn verschiedene Träger in die Inkubationskammer eingesetzt werden. Auf diese Weise kann durch den Festwertspeicher der entsprechende Träger identifiziert werden. Vorzugsweise ist ein Temperatursensor derart in dem Träger positioniert, dass dieser die Temperatur an der Position messen kann, an der beispielsweise Zellen kultiviert werden. Insbesondere bevorzugt ist diese Position auf der Oberseite des Objektträgers, wobei der Objektträger vorzugsweise die Glasplatte ist, die insbesondere bevorzugt die unterste Schicht des Trägers bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommen das PCB und/oder PCB-Komponenten nicht in Kontakt mit dem befeuchteten Gas in dem Zwischenraum zwischen Träger und Inkubationskammer - insbesondere oberhalb des Trägers. Dies kann durch die Verwendung entsprechender Dichtelemente wie z. B. gespritzte Elastomere oder Abdichtkabel erreicht werden. Die Dichtelemente können an Schnittstellen, an denen befeuchtetes Gas Zutritt zu dem PCB/den PCB-Komponenten haben kann, angebracht sein. Vorzugsweise sind das PCB/die PCB-Komponenten mit einer Anti-Fäulnis-Beschichtung (anit-fouling coating) versehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das PCB/die PCB-Komponenten angeordnet und beschichtet mit Guss- bzw. Spritzkomponenten wie z. B. Silikonspritzkomponenten, insbesondere thermisch leitfähige Spritzkomponenten (z. B. Sylgard 160, DOWSIL™ EE-3200).
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Inkubationskammer eine Verteilerplatte auf, die Inkubationskammerkanäle mit Trägerkanälen verbindet. Im Sinne der Erfindung bedeutet „Inkubationskammerkanal“ ein Kanal, der sich in der Inkubationskammer befindet. Es kann sich dabei um einen Behälterkanal oder um einen Kanal, der sich in dem Deckel befindet (Deckelkanal), handeln. Vorzugsweise verbindet die Verteilerplatte Behälterkanäle mit Trägerkanälen.
Erfindungsgemäß ist der Behälter derart an dem Träger befestigt, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht ist. Im Sinne dieser Ausführungsform ist der Behälter derart an dem Träger befestigt, dass die mindestens zwei Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht sind. Dabei dient eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Verteilerplatte und die andere Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Verteilerplatte und Träger. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verteilerplatte ein Teil des Behälters. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind der Behälter und die Verteilerplatte einstückig ausgebildet.
Die Verteilerplatte ist vorzugsweise aus PMMA. Die Verteilerplatte ist vorzugsweise mehrschichtig. Dabei können die Schichten der Verteilerplatte beispielsweise durch Diffusionsbindungsverfahren oder Lösungsmittelbindungsverfahren miteinander verbunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälter eine elektrische Schnittstelle zur Überprüfung des sicheren Verschließens des Deckels auf. So ist beispielsweise mittels der elektrischen Schnittstelle ein elektrischer Kontakt erst dann hergestellt, wenn der Deckel bestimmungsgemäß geschlossen ist. Ferner oder alternativ weist der Behälter eine pneumatische Schnittstelle zur Überprüfung des sicheren Verschließens des Deckels auf. Beispielsweise kann durch geringen Druck oder Druckabfall kenntlich gemacht werden, dass der Deckel nicht geschlossen oder sich versehentlich geöffnet hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälter eine elektrische Schnittstelle zur Überprüfung des passgenauen Einsatzes des Trägers in dem Behälter. Ferner oder alternativ weist der Behälter eine pneumatische Schnittstelle zur Überprüfung des passgenauen Einsatzes des Trägers in dem Behälter.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Inkubationssystem eine Kotrolleinheit zur Regelung von Größen in der Inkubationskammer und dem Träger, wobei die Kontrolleinheit elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch mit der Inkubationskammer verbunden ist und in Fluidkommunikation mit der Inkubationskammer und dem Träger steht. Dabei erfolgt die Regelung insbesondere mittels des mindestens einen Sensors und des mindestens einen Aktors.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Regelung“ den Fall, dass Größen geregelt werden, den Fall, dass Größen gesteuert werden und den Fall, dass Größen geregelt und andere Größen gesteuert werden. Bevorzugt ist der erste Fall.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Kontrolleinheit pneumatisch und/oder hydraulisch mit der Inkubationskammer verbunden. Darunter ist zu verstehen, dass die Kontrolleinheit mindestens eine Leitung aufweist, über die die Kontrolleinheit Fluid in den mindestens einen Inkubationskammerkanal (z. B. Behälterkanal) einleiten kann. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Leitungen der Kontrolleinheit mit mehreren Inkubationskammerkanälen (z. B. Behälterkanälen) verbunden. Insbesondere bevorzugt ist jeweils eine Leitung mit einem Inkubationskammerkanal verbunden. Die Kontrolleinheit ist dabei insbesondere bevorzugt derart ausgebildet, die Einleitungsmodalitäten für jeden Inkubationskammerkanal (z. B. Behälterkanal) individuell zu bestimmen. Als Einleitungsmodalität sind Fluideigenschaften (siehe unten) und der Umstand zu verstehen, ob ein Fluid eingeleitet wird.
Gemäß dieser Ausführungsform dient die Kotrolleinheit zur Regelung von Größen in der Inkubationskammer und dem Träger. In diesem Sinne bedeutet „Größe“ eine physikalische Größe. Es kann sich dabei um eine Zustandsgröße oder um eine Prozessgröße handeln. Als Größe kommt beispielsweise die Temperatur, die Fluideigenschaft oder die Feuchtigkeit in Betracht. Eine Fluideigenschaft ist beispielsweise die Art des Fluids, der Druck des Fluids, die Fluidrichtung, die Durchflussmenge des Fluids und die Fluidzusammensetzung.
Das Inkubationssystem kann zur Regelung von mikrofluidischen Prozessen verwendet werden. Derartige Prozesse können unter anderem das Einkapseln vorzugsweise einzelner Zellen in Hydrogelmatrizen umfassen. Ein weiteres Beispiel ist die Demulgierung von erzeugten zellgeladenen Hydrogelmatrizen. Ferner kann mittels des Inkubationssystems eine Positionierung der Zellen an einem festen und vorbestimmten Ort erfolgen. Die Schaffung geeigneter Zellkulturbedingungen wie etwa das Beliefern bestimmter Bereiche mit einem bestimmten Fluid ist ebenfalls möglich. Es können auch Fluidströme geregelt werden. Zudem lassen sich Prozessabläufe programmieren, so dass sie wiederholt ablaufen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kontrolleinheit einen Vorrat an mindestens einem Fluid auf, das über eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Kontrolleinheit und Träger dem Träger zugeführt werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid um eine Kühlflüssigkeit. Vorzugsweise ist die Kühlflüssigkeit dazu bestimmt, einem Kühlkanal in dem Deckel oder dem Behälter zugeführt zu werden, um eine Kühlung des Trägers zu bewirken. In einer alternativen Ausführungsform weist das Inkubationssystem einen Vorrat auf, der mit der Kontrolleinheit verbunden ist. In diesem Fall ist der Vorrat nicht Teil der Kontrolleinheit, sondern mit ihr verbunden, um sie mit dem mindestens einen Fluid zu versorgen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt eines Träger in der Schnittansicht,
2 einen Träger gemäß 1, der um weitere Elemente ergänzt ist,
3 einen Träger gemäß 1, der um ein Verschlusselement ergänzt ist,
4 ein Träger gemäß 1, der um weitere Elemente ergänzt ist,
5 einen anderen Ausschnitt eines Trägers in der Schnittansicht,
6 einen Ausschnitt eines Inkubationssystems in der Schnittansicht,
7 einen Träger in der Draufsicht
8 den Träger gemäß 7, bei dem weitere Ebenen sichtbar sind,
9 einen Träger in der Schnittansicht,
10 eine Explosionszeichnung eines Inkubationssystems,
11 eine Explosionszeichnung eines Inkubationssystems.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Trägers 1 in der Schnittansicht. Zu sehen ist ein Teil des Trägers 1, in dem sich das Reservoir 2 befindet. Der Träger 1 umfasst neben dem Reservoir 2 einen ersten Verbindungskanal 3, der dazu dient, die Inkubationskammer mit dem Reservoir 2 zu verbinden. Wie später anhand der 6 erläutert wird, ist der Träger in einem Behälter angeordnet und der Behälter ist in Fluidkommunikation mit dem Träger. Dabei ist ein Behälterkanal über einen Verteilerkanal mit dem ersten Verbindungskanal verbunden. Der Träger umfasst ferner einen zweiten Verbindungskanal 4, der dazu bestimmt ist, das Reservoir 2 mit einer anderen Schicht zu verbinden. Das Reservoir 2 weist eine Reservoiröffnung 5 auf. Der erste Verbindungskanal 3 weist eine Schnittstellenöffnung 6 auf, die Teil der Schnittstelle zwischen der Inkubationskammer und der Reservoirschicht ist (erste Schnittstellenöffnung). Ferner weist der zweite Verbindungskanal eine Schnittstellenöffnung 7 auf, die Teil einer Schnittstelle zwischen der Reservoirschicht und der anderen Schicht ist (zweite Schnittstellenöffnung).
Die erste Schnittstellenöffnung 6 liegt auf einer ersten Ebene 8 und die zweite Schnittstellenöffnung 7 liegt auf einer zweiten Ebene 9. Die erste Ebene 8 und die zweite Ebene 9 sind unterschiedliche Ebenen. Die Achse 10 des Reservoirs und die Achse 11 der zweiten Schnittstellenöffnung sind unterschiedlich. Sie sind parallel.
2 zeigt den Träger 1 gemäß 1, der um weitere Elemente ergänzt ist. So weist der Träger 1 einen Reservoirverschluss 12 auf, der ein wiederholtes Öffnen und Schließen des Reservoirs 2 ermöglicht. In das Reservoir 2 kann ein Fluid 13 eines ersten Typs (Erstfluid) über die erste Schnittstellenöffnung 6 und den ersten Verbindungskanal 3 eingeleitet werden. Der linke Doppelpfeil deutet an, dass das Erstfluid 13 in beide Richtungen strömen kann. In dem Reservoir 2 befindet sich ein Fluid 14 eines zweiten Typs (Zweitfluid). Der rechte Doppelpfeil deutet auch hier die möglichen Strömungsrichtungen an. In welche Richtung das Zweitfluid 14 strömt, kann durch Einstellung des Druckes in dem Reservoir durch das Erstfluid 13 bestimmt werden. Ist zum Beispiel der Druck P1 größer als der Druck P2, so strömt das Zweitfluid 14 aus dem Reservoir 2 über die zweite Schnittstellenöffnung 7 heraus.
3 zeigt den Träger 1 aus 1, der um ein Verschlusselement 15 ergänzt ist. Das Verschlusselement verschließt die erste Schnittstellenöffnung 6. Es hat eine bestimmte Permeabilität, die das Passieren des Erstfluids 13 ermöglicht, aber das Passieren des Zweitfluids 14 verhindert. Auf diese Weise wird der Verlust eines Teils des Zweitfluids 14 durch Verdunstung dieses verhindert.
4 zeigt der Träger 1 aus 1, der um weitere Elemente ergänzt ist. Zum einen ist die erste Schnittstellenöffnung 6 mit einem Dichtelement 16 versehen. Das Dichtelement 16 ist ein O-Ring. Des Weiteren ist das Reservoir 2 (wie bei 2) mit einem Reservoirverschluss 12 versehen. Im Unterschied zu 2 weist der Träger 1 einen Teilverschluss 17 zum Teilverschließen der Reservoiröffnung 5 auf, bei dem eine Restöffnung 18 verbleibt. Zwischen Reservoirverschluss 12 und Teilverschluss 17 ist im Bereich um die Restöffnung ein Dichtelement 19 angeordnet. Das Dichtelement 19 ist ein O-Ring. Diese Verschlusskonstruktion hat den Vorteil, dass geringere Dichtkräfte aufgewendet werden müssen und dass die Reservoiröffnung 5 sicherer abgedichtet werden kann. Ferner befindet sich in dem Reservoir 2 ein Antiverdampfungsfluid 20 zur Vermeidung der Verdampfung des Zweitfluids 14. Das Antiverdampfungsfluid 20 hat eine geringere Dichte als das Zweitfluid 14 und ist mit diesem unvermischbar.
5 zeigt einen anderen Teil des Trägers 1, in dem sich ein Trägerkanal 21 befindet. Der Trägerkanal 21 ist über einen Verteilerkanal mit einem Behälterkanal verbunden. Der Trägerkanal 21 ist aber nicht in Fluidkommunikation mit dem ersten Verbindungskanal 3 (siehe z. B. 1). Somit ist der Trägerkanal 21 auch nicht in Fluidkommunikation mit dem Behälterkanal, der über einen Verteilerkanal mit dem ersten Verbindungskanal verbunden ist. Der Trägerkanal 21 hat eine Schnittstellenöffnung 22, die Teil der Schnittstelle zwischen dem Behälter und der Schicht, in der sich der Trägerkanal befindet (Trägerkanalschicht), ist (dritte Schnittstellenöffnung). Ferner hat der Trägerkanal 21 eine Schnittstellenöffnung 23, die Teil der Schnittstelle zwischen der Trägerkanalschicht und einer anderen Schicht ist (vierte Schnittellenöffnung). Die dritte Schnittstellenöffnung 22 ist mit einem Verschlusselement 24, das eine bestimmte Permeabilität aufweist, verschlossen. Die Permeabilität ist derart, dass das Verschlusselement 24 den Durchlass eines Erstfluids 13 ermöglicht, aber den Durchlass eines Zweitfluids 14 verhindert. Ein Dichtelement 25 kann zwischen der Trägerkanalschicht und der Verteilerplatte angeordnet sein, um den Trägerkanal 21 abzudichten. In dem Trägerkanal 21 befindet sich das Zweitfluid 14. Durch Einleitung des Erstfluids 13 über die dritte Schnittstellenöffnung 22 in den Trägerkanal 21 kann ein Druck aufgebaut werden, der dazu führt, dass das Zweitfluid 14 in Richtung der vierten Schnittstellenöffnung 23 bewegt wird und aus dieser heraustritt. Infolgedessen kann das Zweitfluid 14 in eine andere Schicht des Trägers 1 gelangen, um beispielsweise ein Ventil in der anderen Schicht zu betätigen (z. B. schließen). Eine entsprechende Bewegung des Erstfluids 13 und somit des Zweitfluids 14 in die umgekehrte Richtung ist zusätzlich möglich (z. B. um das Ventil zu öffnen). Die dritte Schnittstellenöffnung 22 liegt auf der ersten Ebene 8 und die vierte Schnittstellenöffnung 23 liegt auf der zweiten Ebene 9.
6 zeigt einen Ausschnitt eines beispielhaften Inkubationssystems 26 in der Schnittansicht. Das Inkubationssystem 26 weist einen Träger 1 gemäß 4, einen Behälter 27 und eine Verteilerplatte 28 auf. Der Behälter 27 ist aus Aluminium. Zu sehen ist unter anderem ein Behälterkanal 29 und ein Verteilerkanal 30, die mit dem ersten Verbindungskanal 3 in Fluidkommunikation stehen.
7 zeigt einen beispielhaften Träger 1 in der Draufsicht. Die Ausschnitte der Träger in den vorigen Figuren können Teil des Trägers 1 gemäß 7 sein. Links hat der Träger 1 acht Reservoire. Die vier linken der acht Reservoire sind mit einem ersten Reservoirfluid 31 und die vier rechten der acht Reservoire sind mit einem zweiten Reservoirfluid 32 gefüllt. Paarweise weisen zwei Reservoire einen gemeinsamen ersten Verbindungskanal 3 auf. In der Mitte befindet sich eine Kammer 33. Die Kammer 33 ist vorzugsweise mit Wasser gefüllt. Auf der rechten Seite befinden sich vier Reservoire 2, die Ausgangsreservoire sind. Sie sind alle über einen gemeinsamen Verbindungskanal 3 verbunden. Um den Träger 1 mit dem Behälter derart zu befestigen, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter und Träger dicht ist, ist eine Klemmfläche 34 vorgesehen. Über ein Klemmelement kann eine Klemmkraft auf die Klemmfläche ausgeübt werden, die dazu führt, dass der Träger mit dem Behälter erfindungsgemäß befestigt ist.
8 zeigt weitere Elemente des Trägers 1, die gestrichelt dargestellt sind, da sie sich in tieferen, von außen nicht sichtbaren Ebenen des Trägers 1 befinden. Links sind vier erste Verbindungskanäle 3 zu sehen. Jeder erste Verbindungskanal 3 ist dazu vorgesehen, mit jeweils einem Behälterkanal 27 (siehe 6) in Fluidkommunikation zu stehen. Oben und unten sind weitere Trägerkanäle 21 zu sehen. Davon sind sieben Trägerkanäle Ventil-Aktuationskanäle, d. h. sie dienen dazu Ventile zu betätigen. Der achte Trägerkanal 21 ist ein gemeinsamer erster Verbindungskanal 3 für die Ausgangsreservoire. , d. h. er dient dazu, die vier rechten Reservoire gleichzeitig mit Fluiddruck zu beaufschlagen. Ganz rechts ist eine Position 35 für eine elektrische Schnittstelle vorgesehen. Durch die elektrische Schnittstelle kann zum Beispiel geprüft werden, ob der Träger 1 passgenau in dem Behälter eingesetzt ist.
9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Trägers 1 in der Schnittansicht. Der Träger 1 umfasst eine obere Schicht 36, eine untere Schicht 37 und eine unterste Schicht 40. Die obere Schicht umfasst Teilschichten 36a, 36b und 36c, die aus PMMA bestehen und die mittels Lösungsmittel 38 verbunden sind. Dies wird auch als Solvent Bonding bezeichnet werden. Die obere Teilschicht 36a weist zwei Teile auf, die jeweils Teilverschlüsse 17 zum Teilverschließen der Reservoiröffnungen 5 bilden. Es sind zwei Reservoire 2 sichtbar, die sich in der mittleren Teilschicht 36b befinden. Ferner umfasst die Teilschicht 36b zweite Verbindungskanäle 4. Die ersten Verbindungskanäle sind in dieser Schnittansicht nicht sichtbar. Ferner umfasst die obere Schicht 36 eine untere Teilschicht 36c, die Trägerkanäle aufweist, welche die zweiten Verbindungskanäle und Kanäle in der unteren Schicht 37 (nicht sichtbar) verbinden. Auch die untere Schicht 37 umfasst drei Teilschichten 37a, 37b und 37c. Sie bildet ein mehrschichtiges mikrofluidisches System, das aus PDMS besteht. Die obere Schicht und die untere Schicht sind via Sauerstoffplasma und einem Lösungsmittel 39 verbunden. Die untere Schicht 37 ist mit der untersten Sicht 40, die vorzugsweise eine Glasplatte ist, via Sauerstoffplasma 41 verbunden. Die Glasplatte hat eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm.
10 zeigt eine Explosionszeichnung eines beispielhaften Inkubationssystems 26. Abgebildet sind der Behälter 27, der Träger 1 und das Klemmelement 42. Der Träger 1 kann beispielsweise der Träger aus den vorigen Figuren (insbesondere 7) sein. In dem Behälter 27 befindet sich die Verteilerplatte 28. Der Boden des Behälters 27 ist offen. Der Behälter weist also eine Bodenöffnung 43 auf. Durch die Bodenöffnung 43 kann zum Beispiel mittels eines Mikroskops von außen in die Inkubationskammer geblickt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Inkubationssystems (die nicht auf die beispielhaften Figuren beschränkt ist) befindet sich die Unterseite 44 des Trägers auf dem Boden 45 des Behälters. Weiterhin bevorzugt (und nicht auf die beispielhaften Figuren beschränkt) liegt die Unterseite des Trägers, die vorzugsweise die Unterseite der Glasplatte ist, auf derselben Ebene wie die Unterseite 48 des Behälters. Der Behälter 27 weist ebenfalls Anschlüsse 46 für Leitungen (nicht dargestellt) der Kontrolleinheit auf. Zu sehen sind zehn solcher Anschlüsse 46. Die vier vertikalen und nach unten gerichteten Pfeile deuten eine bevorzugte Reihenfolge der Einbauschritte an: Zunächst wird der Träger 1 in den Behälter 27 eingesetzt und danach wird das Klemmelement 42 auf den Träger 1 positioniert. Das Klemmelement 42 wird zum Beispiel mittels Schrauben (nicht dargestellt) mit dem Behälter 27 befestigt, so dass der Träger 1 zwischen dem Klemmelement 42 und dem Behälter 27 eingeklemmt ist. Dadurch wird der Träger 1 an dem Behälter 27 derart befestigt, dass die Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen Behälter (27) und Träger (1) dicht sind. Dabei übt das Klemmelement 42 auf die Klemmfläche 34 des Trägers eine Klemmkraft aus. In dieser Ausführungsform kann das Klemmelement 42 als Deckel betrachtet werden, der mit dem Behälter die Inkubationskammer bildet.
11 zeigt eine Explosionszeichnung eines beispielhaften Inkubationssystems, das sich von jenem aus 10 dadurch unterscheidet, dass es einen Deckel 47 aufweist, der nicht identisch mit dem Klemmelement 42 ist. Der Deckel 47 bildet mit dem Behälter 27 die Inkubationskammer, innerhalb der der Träger 1 angeordnet ist. Ferner zeigt 11 das Inkubationssystem 26 von der anderen Seite als 10. Es sind daher vierzehn Anschlüsse 46 für Leitungen der Kontrolleinheit gezeigt, welche am Behälter 27 angeordnet sind. Ferner sind auch zwei Anschlüsse 46 für Leitungen der Kontrolleinheit am Deckel 47 sichtbar.
Bezugszeichenliste

1: Träger
2: Reservoir
3: erster Verbindungskanal
4: zweiter Verbindungskanal
5: Reservoiröffnung
6: erste Schnittstellenöffnung
7: zweite Schnittstellenöffnung
8: erste Ebene
9: zweite Ebene
10: Achse des Reservoirs
11: Achse der zweiten Schnittstellenöffnung
12: Reservoirverschluss
13: Erstfluid
14: Zweitfluid
15: Verschlusselement
16: Dichtelement
17: Teilverschluss
18: Restöffnung
19: Dichtelement (Reservoiröffnung)
20: Antiverdampfungsfluid
21: Trägerkanal
22: dritte Schnittstellenöffnung
23: vierte Schnittstellenöffnung
24: Verschlusselement (dritte Schnittstellenöffnung)
25: Dichtelement (dritte Schnittstellenöffnung)
26: Inkubationssystem
27: Behälter
28: Verteilerplatte
29: Behälterkanal
30: Verteilerkanal
31: erstes Reservoirfluid
32: zweites Reservoirfluid
33: Kammer
34: Klemmfläche
35: Position für elektrische Schnittstelle
36: obere Schicht des Trägers
36a: obere Teilschicht
36b: mittlere Teilschicht
36c: untere Teilschicht
37: untere Schicht des Trägers
37a: obere Teilschicht
37b: mittlere Teilschicht
37c: untere Teilschicht
38: Lösungsmittel
39: Sauerstoff und Lösungsmittel
40: Glasplatte
41: Sauerstoffplasma
42: Klemmelement
43: Behälterbodenöffnung
44: Trägerunterseite
45: Behälterboden
46: Anschluss für Leitungen der Kontrolleinheit
47: Deckel
48: Unterseite des Behälters

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/082612 A1 [0001]

Claims

Inkubationssystem (26) aufweisend - einen vorzugsweise mehrschichtigen Träger (1), - einen Behälter (27) wobei der Träger (1) derart in dem Behälter (27) aufgenommen ist, dass der Behälter (27) und der Träger (1) über mindestens eine Schnittstelle in Fluidkommunikation stehen und der Träger (1) derart an dem Behälter (27) befestigt ist, dass die mindestens eine Schnittstelle zum Fluidaustausch zwischen Behälter (27) und Träger (1) dicht ist.
Inkubationssystem (26) nach Anspruch 1, aufweisend ein Klemmelement (42), wobei der Träger (1) derart zwischen Behälter (27) und Klemmelement angeordnet ist, dass der Träger (1) durch eine Klemmkraft an dem Behälter (27) befestigt ist.
Inkubationssystem (26) nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend einen Deckel zum Verschließen des Behälters (27), wobei der Deckel mit dem Behälter (27) eine Inkubationskammer bildet, wobei die Inkubationskammer vorzugsweise die Abmessungen einer 96-Well-Platte aufweist, zumindest aber die Breite und die Länge der 96-Well-Platte, wobei vorzugsweise der Deckel in Fluidkommunikation mit dem Behälter (27) und/oder mit dem Träger (1) steht, wobei vorzugsweise die Schnittstellen zum Fluidaustausch zwischen Deckel und Behälter (27) und/oder zwischen Deckel und Träger (1) dicht sind.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Schicht (36) eine Schnittstellenöffnung aufweist, die an der Grenze zu einer anderen Schicht (37) angeordnet ist und den Fluidaustausch zwischen den Schichten ermöglicht.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Träger (1) mindestens ein Reservoir (2) aufweist.
Inkubationssystem (26) nach vorigem Anspruch, aufweisend einen ersten Verbindungskanal (3), der die Inkubationskammer mit dem Reservoir (2), der sich in einer Schicht (36) befindet, verbindet und einen zweiten Verbindungskanal (4), der das Reservoir (2) mit einer anderen Schicht (37) verbindet.
Inkubationssystem (26) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Reservoir (2) eine Reservoiröffnung (5) aufweist und vorzugsweise einen Reservoirverschluss (12) zum Verschließen der Reservoiröffnung (5), der insbesondere dergestalt ist, dass ein wiederholtes Öffnen und Schließen möglich ist, aufweist.
Inkubationssystem (26) nach vorigem Anspruch, aufweisend einen Teilverschluss (17) zum Teilverschließen der Reservoiröffnung (5), bei dem eine Restöffnung (18) verbleibt, die durch den Reservoirverschluss (12) verschlossen wird und wobei ein Dichtelement (19), vorzugsweise ein O-Ring, zwischen dem Teilverschluss (17) und dem Reservoirverschluss (12) angeordnet ist, um die Restöffnung (18) zu dichten.
Inkubationssystem (26) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der erste Verbindungskanal (3) eine Schnittstellenöffnung (6) aufweist, die Teil der Schnittstelle zwischen der Inkubationskammer und der Schicht (36), in der sich das Reservoir (2) befindet, ist und der zweite Verbindungskanal (4) eine Schnittstellenöffnung (7) aufweist, die Teil einer Schnittstelle zwischen der Schicht (36), in der sich das Reservoir (2) befindet, und der anderen Schicht (37) ist, wobei die Schnittstellenöffnungen (6, 7) auf verschiedenen Ebenen (8, 9) liegen.
Inkubationssystem (26) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Schnittstellenöffnung des ersten Verbindungskanals (3) durch ein Verschlusselement (15) verschlossen ist, wobei das Verschlusselement (15) eine bestimmte Permeabilität aufweist.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche 6 bis 10, wobei der Behälter (27) einen ersten Behälterkanal (29), der in Fluidkommunikation mit dem ersten Verbindungskanal (3) steht, und einen zweiten Behälterkanal aufweist und der Träger (1) einen Trägerkanal (21) aufweist, der in Fluidkommunikation mit dem zweiten Behälterkanal, aber nicht mit dem ersten Verbindungskanal (3) steht.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Inkubationskammer mindestens einen Sensor, beispielsweise einen Temperatursensor oder einen Feuchtigkeitssensor, aufweist und/oder einen Aktuator, vorzugsweise ein Heizelement, ein Kühlelement oder eine Lichtquelle aufweist.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Inkubationskammer, insbesondere der Behälter (2), eine Verteilerplatte (28) aufweist, die die Inkubationskammerkanäle, vorzugsweise die Behälterkanäle (29) mit Trägerkanälen (3, 4, 21) über Verteilerplattenkanäle (28) verbindet.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Behälter (27) eine elektrische und/oder pneumatisch Schnittstelle zur Überprüfung des sicheren Verschließens des Deckels und/oder eine elektrische Schnittstelle zur Überprüfung des passgenauen Einsatzes des Trägers (1) in dem Behälter (27) aufweist.
Inkubationssystem (26) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend eine Kotrolleinheit zur Regelung von Größen in der Inkubationskammer und dem Träger (1), wobei die Kontrolleinheit elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch mit der Inkubationskammer verbunden ist und in Fluidkommunikation mit der Inkubationskammer und dem Träger (1) steht, wobei die Regelung insbesondere mittels des mindestens einen Sensors und des mindestens einen Aktuators erfolgt.