DE102019200108A1

DE102019200108A1 - Analysegerät zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche und Verfahren zum Vorbereiten eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche für eine Analyse des Fluids

Info

Publication number: DE102019200108A1
Application number: DE102019200108.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Czurratis
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-09
Also published as: WO2020144104A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Analysegerät (100) zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche (105). Das Analysegerät (100) umfasst einen Aufnahmebereich (110) zum Aufnehmen der Kartusche (105) und eine Anregungseinheit (115) mit einem beweglich angeordneten Anregungselement (120). Die Anregungseinheit (115) ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des Anregungselements (120) ein auf den Aufnahmebereich (110) wirkendes Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld zu erzeugen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
Um ein Fluid, beispielsweise eine flüssige Patientenprobe wie Blut, zu analysieren, ist es möglich, das Fluid unter Verwendung einer mikrofluidischen Vorrichtung wie einer mikrofluidischen Kartusche, zu prozessieren. Dazu kann das Fluid auf einem Chip bereitgestellt oder transportiert werden. Zum Analysieren des Fluids kann ein Analysegerät verwendet werden, beispielsweise ein Chiplabor, ein sogenanntes Lab-on-a-Chip-System.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Analysegerät zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche und ein Verfahren zum Vorbereiten eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche für eine Analyse des Fluids gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, bestimmte Partikel wie beispielsweise Blutkörperchen oder sogenannte Circulating Tumor Cells (CTCs) in einem Fluid nachzuweisen durch eine Zugabe von magnetischen Beads zum Anreichern der Partikel und ein Anlegen eines magnetischen Feldes zum Separieren der Partikel. Darüber hinaus kann die Separation bestimmter Partikel durch ein Anlegen eines inhomogenen elektrischen Feldes erfolgen, indem über eine Dielektrophorese Partikel, beispielsweise Zellen, Viren oder Bakterien, in einem Flüssigkeitsstrom sortiert oder separiert werden. Dazu kann das Fluid in eine Chiplabor-Kartusche eingeleitet werden. Das Anlegen des Magnetfelds und des elektrischen Feldes kann unter Verwendung eines Anregungselements, beispielsweise eines Permanentmagneten, einer elektrischen Spule oder einer Kondensatorplatte, erfolgen. Dazu kann das Anregungselement zumindest teilweise in die Kartusche eingeführt werden. Vorteilhafterweise können das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld in der Kartusche mit dem Fluid somit kostengünstig erzeugt werden. Das Anreichern, Separieren, Sortieren und Zählen bestimmter Zellen oder CTCs kann genauere Aussagen über beispielsweise eine Krebsdiagnose, oder -prognose sowie Therapiemöglichkeiten liefern. Zudem können Partikel lokal konzentriert bzw. isoliert werden, um ein effizienteres Aufreinigungs-, Amplifikations- oder Detektionsverfahren auf dem jeweiligen Lab-on-Chip System ablaufen zu lassen. Darüber hinaus ist es möglich, Partikel oder Zellen je nach Ihrer Größe über magnetische Felder zu sortieren.
Es wird ein Analysegerät zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche vorgestellt. Das Analysegerät umfasst einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Kartusche und eine Anregungseinheit. Die Anregungseinheit weist ein beweglich angeordnetes Anregungselement auf. Die Anregungseinheit ist dazu ausgebildet, um unter Verwendung des Anregungselements ein auf den Aufnahmebereich wirkendes Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ ein elektrisches Feld zu erzeugen. Optional ist die Anregungseinheit dazu ausgebildet, ansprechend auf ein Bewegungssignal das Anregungselement in Richtung des Aufnahmebereichs zu bewegen und/oder in den Aufnahmebereich einzuführen.
Das Analysegerät kann beispielsweise ein Chiplabor, auch Lab-on-a-Chip-System genannt, sein. Unter einem Chiplabor kann ein mikrofluidisches System verstanden werden, in dem die gesamte Funktionalität eines makroskopischen Labors auf einem beispielsweise kreditkartengroßen Kunststoffsubstrat, der Kartusche, untergebracht werden kann und in dem komplexe biologische, diagnostische, chemische oder physikalische Prozesse miniaturisiert ablaufen können.
Der Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Kartusche des Analysegeräts kann beispielsweise eine Aufnahmeplattform umfassen, auf der die Kartusche angeordnet werden kann. Das beweglich angeordnete Anregungselement kann beispielsweise mechanisch oder elektrisch bewegbar sein. Zudem kann das Anregungselement aus einem ferromagnetischen Metall, wie Eisen, Nickel oder Cobalt, ausgeformt sein oder eine ferromagnetische Legierung aufweisen. Das Anregungselement kann ein Magnet sein und diamagnetische Metalle wie Kupfer, Silber und paramagnetische Materialien wie Aluminium aufweisen. Das Anregungselement kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein. Wenn das Anregungselement beispielsweise ein Elektromagnet oder eine elektrische Spule ist, kann die Anregungseinheit auch ausgebildet sein, das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld ansprechend auf ein Anregungssignal zu erzeugen. Das Anregungssignal kann ausgebildet sein, das Anregungselement zu aktivieren. Die Anregungseinheit kann eine Bewegungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, ansprechend auf das Bewegungssignal das Anregungselement zu bewegen, um das Anregungselement zu der Kartusche hinzubewegen, wenn die Kartusche von dem Aufnahmebereich aufgenommen ist. Das Bewegungssignal kann ein elektrisches Signal sein, das beispielsweise unter Verwendung einer Bedieneingabe oder eines Sensorsignals beispielsweise beim Erkennen eines Aufnehmens der Kartusche in dem Analysegerät, bereitgestellt werden kann. Das Bewegen des Anregungselements kann ein Ansammeln magnetischer Partikel auf der dem eingeführten Anregungselement gegenüberliegenden Seite in der Fluidik-Kavität ermöglichen. Dies ist vorteilhaft, um die magnetischen Partikel, beispielsweise durch magnetische Beads gelabelte CTCs, zu sammeln, lokal zu konzentrieren und dadurch fluidisch zu separieren.
Die Kartusche kann zumindest eine Fluidik-Kavität zum Aufnehmen eines Fluids aufweisen. Das Anregungselement kann der Fluidik-Kavität angenähert werden, wenn das Anregungselement in Richtung der Kartusche bewegt wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das Analysegerät die Kartusche umfassen, die von dem Aufnahmebereich aufgenommen sein kann. Durch die Annäherung des Anregungselements an die Kartusche kann das erzeugte magnetische und/oder elektrische Feld auf die Kartusche, beispielsweise auf eine Fluidik-Kavität der Kartusche, einwirken.
Die Kartusche kann einen polymeren Mehrschichtaufbau aufweisen. Die einzelnen Schichten können beispielsweise mittels Thermobonden, Ultraschallschweißen oder Kleben miteinander verbunden sein. Das Pneumatik-Substrat und das Fluidik-Substrat können jeweils ein Polymersubstrat sein und aus einem Thermoplast, wie z. B. aus PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP oder COC, ausgeformt sein. Durch die flexible Membran können die beiden Substrate in eine pneumatische und eine fluidische Ebene, das Pneumatik-Substrat und das Fluidik-Substrat, getrennt werden. Die Fluidik-Kavität kann ausgeformt sein, das Fluid aufzunehmen und ein Strömen des Fluids durch die Fluidik-Kavität zu ermöglichen. Das Fluid kann eine Flüssigkeit, wie eine flüssige Patientenprobe, sein und Partikel, wie beispielsweise Blutkörperchen oder CTCs, aufweisen. Die flexible Membran kann eine Polymermembran sein, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer oder eine Heißklebefolie. Die Membran kann ausgebildet sein, durch eine Auslenkung ein Fluid zu verdrängen oder ein Ventil zu öffnen oder zu verschließen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kartusche einen Schichtaufbau aus einem Pneumatik-Substrat mit zumindest einer Pneumatik-Kavität, aus einem Fluidik-Substrat mit zumindest einer Fluidik-Kavität zum Aufnehmen eines Fluids und aus einer flexiblen Membran aufweisen. Die Membran kann zwischen dem Pneumatik-Substrat und dem Fluidik-Substrat angeordnet sein. Die zumindest eine Fluidik-Kavität kann der zumindest einen Pneumatik-Kavität zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet sein. Die Membran kann dazu ausgeformt sein, die zumindest eine Fluidik-Kavität und die zumindest eine Pneumatik-Kavität fluidisch voneinander zu trennen. In diesem Fall kann die Anregungseinheit dazu ausgebildet sein, ansprechend auf das Bewegungssignal das Anregungselement in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität einzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Anregungseinheit auch dazu ausgebildet sein, ansprechend auf das Bewegungssignal das Anregungselement weiter in die Pneumatik-Kavität einzuführen, um durch einen mechanischen Kontakt des Anregungselements mit der Membran ein Auslenken der Membran in die Fluidik-Kavität hinein zu bewirken. Das weitere Einführen des Anregungselements ist vorteilhaft, um ein Ansammeln magnetischer Partikel in der Fluidik-Kavität unterhalb der ausgelenkten Membran zu unterstützen und die magnetischen Partikel dadurch gezielt zu separieren, beispielsweise auch bei einem Strömen des Fluids durch die Fluidik-Kavität.
Die Kartusche kann gemäß einer Ausführungsform auch zumindest eine weitere in dem Pneumatik-Substrat ausgeformte Pneumatik-Kavität aufweisen. Die zumindest eine Fluidik-Kavität kann der zumindest einen weiteren Pneumatik-Kavität zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet sein. Die Membran kann dazu ausgeformt sein, die zumindest eine Fluidik-Kavität und die zumindest eine weitere Pneumatik-Kavität fluidisch voneinander zu trennen. Die Anregungseinheit kann in diesem Fall zumindest ein weiteres beweglich angeordnetes Anregungselement aufweisen. Zudem kann die Anregungseinheit dazu ausgebildet sein, um unter Verwendung des weiteren Anregungselements ein weiteres Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ ein weiteres elektrisches Feld zu erzeugen. Auch kann die Anregungseinheit dazu ausgebildet sein, ansprechend auf ein weiteres Bewegungssignal das weitere Anregungselement in Richtung der Membran in die weitere Pneumatik-Kavität einzuführen. Das weitere Bewegungssignal kann dem Bewegungssignal entsprechen. Alternativ dazu kann das weitere Bewegungssignal beispielsweise dazu ausgebildet sein, das weitere Anregungselement weiter in die weitere Pneumatik-Kavität einzuführen als das Anregungselement in die Pneumatik-Kavität eingeführt wird. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids gezielt lokal reduziert werden, um die Separation der Partikel ortsgebunden einzustellen.
Zudem kann die Kartusche gemäß einer Ausführungsform einen in dem Fluidik-Substrat ausgeformten Einleitkanal zum Einleiten des Fluids in die Fluidik-Kavität und einen ersten Ausleitkanal zum Ausleiten des Fluids aus der Fluidik-Kavität und einen zweiten Ausleitkanal zum Ausleiten des Fluids aus der Fluidik-Kavität aufweisen. Der zweite Ausleitkanal kann entlang einer Bewegungsachse des Anregungselements versetzt zu dem ersten Ausleitkanal angeordnet sein. Die Anregungseinheit kann dann ausgebildet sein, ansprechend auf das Bewegungssignal die Membran auszulenken, um zumindest den ersten Ausleitkanal zu verschließen. Der Einleitkanal und die Ausleitkanäle können als Durchgangsöffnungen ausgeformt sein. Die Bewegungsachse des Anregungselements kann beispielsweise orthogonal oder normal bezüglich Erstreckungsachsen des Einleitkanals und der Ausleitkanäle sein. Dabei kann der zweite Ausleitkanal parallel zum ersten Ausleitkanal verlaufen. Das Verschließen des zumindest ersten Ausleitkanals ist vorteilhaft, um magnetisierte Partikel gezielt einmalig oder sequentiell von anderen Partikeln zu separieren. Dies ist vorteilhaft, um die magnetisierten Partikel zu zählen oder eine Anreicherung der Partikel zu realisieren.
Die Anregungseinheit kann gemäß einer Ausführungsform als Anregungselement einen Permanentmagneten aufweisen. Der Permanentmagnet stellt vorteilhafterweise eine kostengünstige und zuverlässige Realisierung des Anregungselements dar. Mittels des Einführens des Permanentmagneten in die Pneumatik-Kavität kann das Magnetfeld örtlich und zeitlich eingestellt werden. Vorteilhafterweise ist der Permanentmagnet zudem leicht austauschbar.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Anregungseinheit gemäß einer Ausführungsform als Anregungselement eine elektrische Spule aufweisen. Zudem kann die Anregungseinheit zusätzlich oder alternativ dazu eine Kondensatorplatte aufweisen. Die Anregungseinheit ist dann dazu ausgebildet, um ansprechend auf ein Anregungssignal unter Verwendung des Anregungselements das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld zu erzeugen. Das Anregungssignal kann dazu ausgebildet sein, das Anregungselement zu aktivieren. Wenn das Anregungselement die elektrische Spule ist, kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, das elektrische Feld und zusätzlich oder alternativ das Magnetfeld durch ein laterales Verfahren und durch ein unterschiedliches Anlegen von Gleich- und Wechselstrom einzustellen. Wenn das Anregungselement die Kondensatorplatte ist, kann durch das Anlegen des elektrischen Feldes eine Separation mittels Dielektrophorese erfolgen.
Wenn das Anregungselement eine elektrische Spule oder eine Kondensatorplatte ist, kann die Anregungseinheit gemäß einer Ausführungsform dazu ausgebildet sein, ansprechend auf ein Deaktivierungssignal unter Verwendung des Anregungselements das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld zu deaktivieren. Das Deaktivierungssignal kann auch einen Wert des Anregungssignals repräsentieren, der ein Deaktivieren des Anregungselements bewirkt. Vorteilhafterweise ist es damit möglich, das Magnetfeld und das elektrische Feld bei Bedarf an und auszuschalten.
Ferner kann die Anregungseinheit unter Verwendung des Anregungselements als elektrische Spule oder als Kondensatorplatte gemäß einer Ausführungsform dazu ausgebildet sein, abhängig von dem Anregungssignal eine Feldstärke des Magnetfelds und zusätzlich oder alternativ des elektrischen Felds einzustellen. Dazu kann ein Wert des Anregungssignals die Feldstärke repräsentieren. Wenn die Anregungseinheit das optionale weitere Anregungselement umfasst, können das Magnetfeld und das weitere Magnetfeld eine unterschiedliche Feldstärke aufweisen. Vorteilhafterweise ist es dadurch möglich, Partikel unterschiedlicher Größe oder unterschiedlicher Masse in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit zu konzentrieren und anzureichern.
Das Analysegerät kann gemäß einer Ausführungsform zudem eine Steuereinheit umfassen. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, das Bewegungssignal und zusätzlich oder alternativ das Anregungssignal bereitzustellen. Dazu kann die Steuereinheit beispielsweise eine Schnittstelle zu einem Bedienelement des Analysegeräts zur manuellen Bedieneingabe oder zu einer Sensoreinheit des Analysegeräts aufweisen, um ansprechend auf die Bedieneingabe oder ein Sensorsignal das Bewegungssignal und zusätzlich oder alternativ das Anregungssignal bereitzustellen.
Mit diesem Ansatz wird zudem ein Verfahren zum Vorbereiten eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche für eine Analyse des Fluids vorgestellt. In einem Schritt des Bewegens kann ein Anregungselement zu der Kartusche hin bewegt werden, In einem Schritt des Bereitstellens kann ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld unter Verwendung des Anregungselements bereitgestellt werden.
Wenn die Kartusche eine Pneumatik-Kavität, eine Fluidik-Kavität zum Aufnehmen eines Fluids und eine die beiden Kavitäten trennende flexible Membran aufweist, kann das Anregungselement im Schritt des Bewegens in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität eingeführt werden.
Das Verfahren kann in Verbindung mit und/oder unter Verwendung einer Ausführungsform des vorstehend genannten Analysegerätes ausführbar sein. Vorteilhafterweise kann bzw. können das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ ein elektrisches Feld somit innerhalb der Kartusche angelegt werden, um magnetisierte Partikel des Fluids zu separieren.
Das Verfahren kann gemäß einer Ausführungsform auch verwendet werden, ein weiteres Anregungselement in eine weitere Pneumatik-Kavität einzuführen. Dabei kann sich ein Bewegungspfad des Anregungselements von einem Bewegungspfad des weiteren Anregungselements beispielsweise in einer Länge unterscheiden, um das weitere Anregungselement weiter in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität einzuführen, beispielsweise um die Membran durch einen mechanischen Kontakt auszulenken.
Je nach Ausführung des Anregungselements kann der Schritt des Bereitstellens gemäß einer Ausführungsform auch unter Verwendung eines Anregungssignals erfolgen. Wenn das Anregungselement beispielsweise eine elektrische Spule oder eine Kondensatorplatte ist, kann das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld unter Verwendung des Anregungssignals erzeugt werden, wobei das Anregungssignal ausgebildet sein kann, das Anregungselement zu aktivieren, zu deaktivieren, oder eine Feldstärke des Magnetfeldes und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feldes einzustellen.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Analysegeräts zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2a und 2b eine schematische Darstellung einer Kartusche und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3a und 3b eine schematische Darstellung einer Kartusche und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4a bis 4c eine schematische Darstellung einer Kartusche und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung einer Kartusche und mehrerer Anregungselemente eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Vorbereiten eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche für eine Analyse des Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Analysegeräts 100 zum Analysieren eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Analysegerät 100 umfasst einen Aufnahmebereich 110 zum Aufnehmen der Kartusche 105 und eine Anregungseinheit 115. In dem Aufnahmebereich 110 ist hier beispielhaft die Kartusche 105 angeordnet. Eine mögliche Ausführungsform der Kartusche 105 ist detaillierter anhand der nachfolgenden Figuren gezeigt. Optional weist die Kartusche einen Mehrschichtaufbau aus einem Pneumatik-Substrat mit zumindest einer Pneumatik-Kavität, einem Fluidik-Substrat und einer zwischen den Substraten angeordneten flexiblen Membran auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Kartusche keine Pneumatik-Kavität sondern lediglich eine Fluidik-Kavität auf, die optional durch eine Membran verschlossen sein kann. Die Anregungseinheit 115 umfasst ein beweglich angeordnetes Anregungselement 120. Die Anregungseinheit 115 ist dazu ausgebildet, unter Verwendung des Anregungselements 120 ein Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ ein elektrisches Feld zu erzeugen. Optional ist die Anregungseinheit 115 dazu ausgebildet, ansprechend auf ein Bewegungssignal 125 das Anregungselement 120 in den Aufnahmebereich 110 zu bewegen. Wenn die Kartusche 105 von dem Aufnahmebereich 110 aufgenommen ist, kann das Anregungselement 120 dadurch in Richtung der Kartusche 105 bewegt werden. Wenn die Kartusche 105 eine Pneumatik-Kavität aufweist, kann das Anregungselement 120 dadurch in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität der Kartusche 105 eingeführt werden.
Die Anregungseinheit 115 ist ausgebildet, das Bewegungssignal 125 einzulesen. Das Bewegungssignal 125 ist geeignet, einen Bewegungspfad des Anregungselements 120, auch Verfahrweg genannt, einzustellen, beispielsweise eine Länge des Einführens des Anregungselements 120 in die Pneumatik-Kavität. Beispielhaft ist hier zudem eine Bewegungsachse 130 des Anregungselements 120 gezeigt.
Das Analysegerät 100 umfasst gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zudem eine Steuereinheit 135. Die Steuereinheit 135 ist signalübertragungsfähig mit der Anregungseinheit 115 verbunden. Zudem ist die Steuereinheit 135 dazu ausgebildet, das Bewegungssignal 125 bereitzustellen.
Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anregungseinheit 115 dazu ausgebildet, das Anregungselement 120 in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität einzuführen. Zudem ist die Anregungseinheit 115 dazu ausgebildet, unter Verwendung des Anregungselements 120 ein Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ ein elektrisches Feld bereitzustellen, um innerhalb der Kartusche 105 das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld anzulegen. Das Anregungselement 120 ist dazu gemäß einem Ausführungsbeispiel als Permanentmagnet, als elektrische Spule oder als Kondensatorplatte ausführbar.
Wenn die Anregungseinheit 115 gemäß einem Ausführungsbeispiel als Anregungselement 120 eine elektrische Spule und zusätzlich oder alternativ eine Kondensatorplatte aufweist, ist die Anregungseinheit 115 dazu ausgebildet, ansprechend auf ein Anregungssignal 140 das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld zu erzeugen. Das Anregungssignal 140 wird hier beispielhaft von der Steuereinheit 135 bereitgestellt. Zum Erzeugen des Magnetfeldes und zusätzlich oder alternativ des elektrischen Feldes ist das Anregungssignal 140 ausgebildet, das Anregungselement 120 zu aktivieren.
Die Anregungseinheit 115 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel zudem dazu ausgebildet, unter Verwendung des Anregungselements 120 das Magnetfeld und zusätzlich oder alternativ das elektrische Feld ansprechend auf ein Deaktivierungssignal 145 zu deaktivieren. Das Deaktivierungssignal 145 wird hier beispielhaft von der Steuereinheit 135 bereitgestellt. Optional ist das Deaktivierungssignal 145 ein Wert des Anregungssignals 140, der ein Deaktivieren des Anregungselements 120 bewirkt.
Zudem ist die Anregungseinheit 115 gemäß einem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, unter Verwendung des Anregungselements 120 abhängig von dem Anregungssignal 140 eine Feldstärke des Magnetfelds und zusätzlich oder alternativ des elektrischen Felds einzustellen. Die Feldstärke ist beispielsweise unter Verwendung eines Werts des Anregungssignals 140 einstellbar.
Optional umfasst die Anregungseinheit 115 ein weiteres Anregungselement oder eine Mehrzahl an Anregungselementen. In diesem Fall ist die Anregungseinheit 115 ausgebildet, das weitere Anregungselement unter Verwendung eines weiteren Bewegungssignals 150 in Richtung des Aufnahmebereichs 110, also beispielsweise in Richtung der Membran in eine weitere Pneumatik-Kavität der Kartusche 105 einzuführen. Die Steuereinheit 135 ist hier beispielhaft dazu ausgebildet, das weitere Bewegungssignal 150 bereitzustellen. Das weitere Bewegungssignal 150 kann dem Bewegungssignal 125 entsprechen oder beispielsweise einen anderen Wert in Bezug auf eine Länge eines Bewegungspfads des weiteren Anregungselements umfassen, beispielsweise um das weitere Anregungselement weiter in die weitere Pneumatik-Kavität einzuführen. Dies ist nachfolgend beispielhaft anhand von 5 gezeigt.
Das hier gezeigte Analysegerät 100 ist verwendbar, um mithilfe eines verfahrbaren magnetischen oder magnetisierbaren Elements, dem Anregungselement 120, bestimmte Partikel, beispielsweise mit einem magnetischen Bead gelabelte Partikel, innerhalb eines in einer Fluidik-Kavität der Kartusche 105 befindlichen Fluids anzureichern, zu sortieren oder voneinander zu trennen. Durch das Anlegen eines elektrischen Feldes mittels des Anregungselements 120 ist es vorteilhafterweise möglich, beispielsweise Circulating Tumor Cells (CTCs) über ihre physikalischen Eigenschaften wie Größe, Dichte, elektrische Ladung oder Deformierbarkeit der blutbildenden Zellen zu separieren, indem die Zellen polarisiert werden und dementsprechend Kräfte durch Dielektrophorese erfahren. Darüber hinaus ist es möglich, CTCs durch Labeling mit magnetischen Beads zu versehen und anschließend durch das mittels des Anregungselements 120 erzeugten Magnetfelds anzureichern oder zu separieren. Vorteilhafterweise ist für ein solches elektrisch oder magnetisch getriebenes Separationsverfahren keine Elektrifizierung der Kartusche 105 erforderlich. Dies ist kostensparend.
2a und 2b zeigen je eine schematische Darstellung einer Kartusche 105 und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Anregungselement ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Permanentmagnet 220 ausgeführt. Der Permanentmagnet 220 ist aus einem ferromagnetischen Metall, beispielsweise Eisen, Nickel, oder Cobalt, einer ferromagnetischen Legierungen, einem diamagnetischen Metall wie Kupfer oder Silber oder aus einem paramagnetischen Material wie Aluminium ausgeformt.
Von der Kartusche 105 ist beispielhaft ein Ausschnitt im Querschnitt gezeigt. Die hier gezeigte Kartusche 105 ähnelt oder entspricht der anhand von 1 gezeigten Kartusche. Die Kartusche 105 weist einen Schichtaufbau aus einem Pneumatik-Substrat 225, einem Fluidik-Substrat 230 und einer flexiblen Membran 235 auf. Das Pneumatik-Substrat 225 umfasst zumindest eine Pneumatik-Kavität 240, und das Fluidik-Substrat 230 umfasst zumindest eine Fluidik-Kavität 245 zum Aufnehmen eines Fluids 250. Die zumindest eine Fluidik-Kavität 245 ist der zumindest einen Pneumatik-Kavität 240 zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet. Die Membran 235 ist zwischen dem Pneumatik-Substrat 225 und dem Fluidik-Substrat 230 angeordnet. Zudem ist die Membran 235 dazu ausgeformt, die zumindest eine Fluidik-Kavität 245 und die zumindest eine Pneumatik-Kavität 240 fluidisch voneinander zu trennen.
Das Pneumatik-Substrat 225 und das Fluidik-Substrat 230 sind aus einem Polymer wie einem Thermoplast (z.B. PC, PA, PS, PP, PE, PMMA, COP, COC) ausformbar. Auch die Membran 135 ist aus einem Polymer ausformbar, beispielsweise aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer (TPU, TPS), aus Thermoplast oder einer Heißklebefolie. Der Schichtaufbau aus dem Pneumatik-Substrat 225, der Membran 235 und dem Fluidik-Substrat 230 weist beispielsweise eine Dicke von einem halben bis fünf Millimeter auf, und die Membran 235 weist beispielsweise eine Dicke von fünf bis dreihundert Mikrometern auf. Ein Fügen des Pneumatik-Substrats 225, der Membran 235 und des Fluidik-Substrats 230 zu dem Mehrschichtaufbau erfolgt beispielsweise mittels Laserdurchstrahlschweißen, Ultraschallschweißen, Thermobonden, Kleben oder Klemmen. Die Membran 235 ist flexibel und in Richtung der Pneumatik-Kavität 240 und der Fluidik-Kavität 245 auslenkbar. Zum Prozessieren des Fluids 250 in der Fluidik-Kavität ist ein pneumatischer Druck an das Pneumatik-Substrat 225, insbesondere an die Pneumatik-Kavität 240 anlegbar, mit einer Druckdifferenz von 0,1 bis fünf bar. Durch das Anlegen eines Unterdrucks ist die flexible Membran 235 auslenkbar, beispielsweise um das Fluid 250 in die Fluidik-Kavität 245 einzuziehen. Zudem ist die Membran 235 ausgeformt, durch ein Auslenken das Fluid 250 zu verdrängen oder ein Ventil zu öffnen oder zu schließen.
In der Fluidik-Kavität 245 ist hier beispielhaft das Fluid 250 aufgenommen. Das Fluid 250 ist in der Fluidik-Kavität 245 beweglich, es strömt beispielsweise durch die Fluidik-Kavität 245 hindurch. Zudem weist das Fluid 250 unterschiedliche Partikel 255 auf, beispielsweise Blutkörperchen oder CTCs, die auch mit einem magnetischen Bead gelabelt sein können.
Der Permanentmagnet 220 als Anregungselement ist beweglich und zum Einführen in die Pneumatik-Kavität 240 in Richtung der Membran 235 ausgeformt. Der Permanentmagnet ist beispielsweise bis zu einer Membranoberfläche der Membran 235 einführbar, oder darüber hinaus weiter in die der Pneumatik-Kavität 240 zumindest abschnittsweise gegenüberliegende Fluidik-Kavität 245 hinein. In diesem Fall wird die Membran 235 durch einen mechanischen Kontakt mit dem Permanentmagneten 220 ausgelenkt. Vorteilhafterweise ist durch ein Bewegen des Permanentmagneten 220 eine Wirkung des magnetischen Feldes örtlich und zeitlich einstellbar. Dies bietet vorteilhafterweise eine Flexibilität beim Separieren von Partikeln 255 in dem Fluid 250.
2a zeigt den Permanentmagneten 220, der hier nicht in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführt ist. Entsprechend werden hier keine Partikel 255 in dem Fluid 250 von dem Permanentmagneten 220 angezogen, es findet keine Separation statt.
2b zeigt den Permanentmagneten 220 in einem in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführten Zustand. Das Fluid 250 in der Fluidik-Kavität 245 strömt an einem dem eingeführten Permanentmagneten 220 gegenüberliegenden Bereich vorbei. Dabei sammeln sich magnetische Partikel 255, beispielsweise durch magnetische Beads gelabelte CTCs, in dem Bereich am Permanentmagneten 220 auf einer der Fluidik-Kavität 245 zugewandten Seite der flexiblen Membran 235. Somit ist es möglich, die magnetischen Partikel 255 zu sammeln, örtlich zu konzentrieren bzw. anzureichern und sie somit fluidisch zu separieren. Durch die flexible Membran 235 ist dabei eine vollständig fluidische Trennung des zu analysierenden Fluides 235 zur Umgebung gegeben. Unter Verwendung des Analysegeräts ist dann eine Analyse des Fluides 250 möglich.
3a und 3b zeigen je eine schematische Darstellung einer Kartusche 105 und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Kartusche 105 ähnelt oder entspricht der anhand der vorhergehenden Figuren beschriebenen Kartusche. Das Anregungselement ist hier als elektrische Spule 320 ausgeführt. Mittels der elektrischen Spule 320 ist es möglich, das elektrische Feld oder das Magnetfeld durch ein laterales Verfahren oder durch ein Anlegen von Gleich- oder Wechselstrom zu verändern oder gezielt einzustellen. Dies ermöglicht eine Flexibilität bei der Separation der Partikel 255 in dem Fluid 250. Zudem ist es möglich, durch die elektrische Stromstärke der elektrischen Spule 320 eine Intensität des Magnetfeldes gezielt zu steuern. Damit kann die fluidische Separation von Partikeln 255 hinsichtlich ihres Gewichts oder Größe oder auch hinsichtlich einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 250 gezielt eingestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Permanentmagneten oder der elektrischen Spule 320 als Anregungselement ist auch eine Kondensatorplatte über die flexible Membran 235 anordenbar und in Richtung der Membran 235 bewegbar, um durch ein elektrisches Feld ein Separationsverfahren über Dielektrophorese zu ermöglichen. Die Membran 235 zwischen dem Anregungselement und den Partikeln 255, beispielsweise zu separierende Zellen, verhindert dabei eine mögliche Elektrolyse der Zellen.
3a zeigt die elektrische Spule 320 in einem in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführten Zustand. Die elektrische Spule 320 ist dabei nicht aktiviert, es wird entsprechend in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kein elektrisches Feld oder Magnetfeld erzeugt, wodurch keine Separation der Partikel 255 erfolgt. Die elektrische Spule 320 ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel also deaktiviert oder nicht aktiviert. Die Möglichkeit des Aktivierens und Deaktivierens der elektrischen Spule 320 je nach Bedarf bietet den Vorteil, dass durch ein Anlegen und Abstellen eines elektrischen Stromes ein erneutes Hinein- oder Herausfahren des Anregungselements verzichtbar ist.
3b zeigt die elektrische Spule 320 in einem in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführten und aktivierten Zustand, das elektrische Feld und/oder das Magnetfeld wird bzw. werden hier also unter Verwendung der elektrischen Spule 320 erzeugt. Dadurch sammeln sich die Partikel 255 in dem Fluid 250 in der Fluidik-Kavität 245 in einem bezogen auf die Darstellung in 3b unterhalb der Membran 235 angeordneten Bereich, welcher der aktivierten elektrischen Spule 320 gegenüberliegt.
4a bis 4e zeigen je eine schematische Darstellung einer Kartusche 105 und eines Anregungselements eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Als Anregungselement ist hier beispielhaft der Permanentmagnet 220 gezeigt. Die Kartusche 105 weist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu dem Pneumatik-Substrat 225 mit der Pneumatik-Kavität 240, der flexiblen Membran 235 und dem Fluidik-Substrat 230 mit der Fluidik-Kavität 245 einen in dem Fluidik-Substrat 230 ausgeformten Einleitkanal 405 zum Einleiten des Fluids 250 in die Fluidik-Kavität 245 auf. Zudem weist die Kartusche 105 einen ersten Ausleitkanal 410 zum Ausleiten des Fluids 250 aus der Fluidik-Kavität 245 und einen zweiten Ausleitkanal 415 zum Ausleiten des Fluids 250 aus der Fluidik-Kavität 245 auf. Der zweite Ausleitkanal 415 ist dabei entlang einer Bewegungsachse des Permanentmagneten 220 versetzt zu dem ersten Ausleitkanal 410 angeordnet. Die Bewegungsachse des Permanentmagneten 220 verläuft hier beispielhaft orthogonal oder normal bezüglich Erstreckungsachsen des Einleitkanals 405 und der Ausleitkanäle 410 und 415. Entsprechend verlaufen der erste Ausleitkanal 410 und der zweite Ausleitkanal 415 parallel zueinander und parallel zu der Membran 235 im entspannten Zustand. Durch den Einleitkanal 405, die Fluidik-Kavität 245, den ersten Ausleitkanal 410 und den zweiten Ausleitkanal 415 strömt hier das Fluid 250 mit einer durch den Pfeil 425 markierten Strömungsrichtung.
4a zeigt den Permanentmagneten 220 in einem nicht in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführten bzw. außerhalb der Pneumatik-Kavität 240 angeordneten Zustand. Entsprechend ist kein Magnetfeld angelegt. Ohne Wirkung eines magnetischen Elements wie dem Permanentmagneten 220 verteilen sich die Partikeln 255 ohne Beeinflussung durch das Magnetfeld in den ersten Ausleitkanal 410 und den zweiten Ausleitkanal 415.
4b zeigt den Permanentmagneten 220 in einem in die Pneumatik-Kavität 240 eingeführten Zustand. Der Permanentmagnet 220 ist dabei in Richtung der Membran 235 durch die Pneumatik-Kavität 240 in die Fluidik-Kavität 245 eingeführt. Dabei ist die Membran 235 durch den mechanischen Kontakt mit dem Permanentmagneten 220 in Richtung der Fluidik-Kavität ausgelenkt. Durch das Einführen des Permanentmagneten 220 werden die nicht-magnetisierbaren Partikel 255 strömungsbedingt in den zweiten Ausleitkanal 415 abgelenkt und die magnetisierbaren Partikel 255 werden in den ersten Ausleitkanal 410 geführt, der näher an dem Permanentmagneten 220 und damit näher an dem Magnetfeld liegt. Damit kann eine gezielte Separation von magnetisierten und nicht magnetisierten Partikeln 255 erreicht werden. Dies ist vorteilhaft, um einzelne Partikel 255, beispielsweise CTCs, anschließend zu zählen.
4c zeigt den Permanentmagneten 220 in einem in die Pneumatik-Kavität 240 noch weiter eingeführten Zustand als in 4b. Durch das Einführen des Permanentmagneten 220 und die durch den mechanischen Kontakt mit dem Permanentmagneten 220 herbeigeführte Auslenkung der Membran 235 in Richtung der Fluidik-Kavität 245 wird hier der erste Ausleitkanal 410 verschlossen oder nahezu verschlossen. Somit ist es möglich, den ersten Ausleitkanal von der Fluidik-Kavität zu trennen, beispielsweise um eine Separation zu unterbrechen oder eine sequentielle Separation beziehungsweise Anreicherung zu ermöglichen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Kartusche 105 und mehrerer Anregungselemente 120, 520, 521 eines Analysegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anregungselemente 120, 520, 521 sind hier beispielhaft als Permanentmagnete ausgeführt. Das obenstehend beschriebene Analysegerät umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel neben dem Anregungselement 120 zumindest ein weiteres Anregungselement 520 und/oder 521. Hier sind beispielhaft zwei weitere Anregungselemente 520, 521 gezeigt. Unter Verwendung der weiteren Anregungselemente 520, 521 sind weitere Magnetfelder und/oder weitere elektrische Felder bereitstellbar.
Die Kartusche 105 weist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel neben der Pneumatik-Kavität 240 zumindest eine weitere in dem Pneumatik-Substrat 225 ausgeformte Pneumatik-Kavität 540 auf. Hier weist die Kartusche 105 beispielhaft zwei weitere Pneumatik-Kavitäten 540, 541 auf. Die zumindest eine Fluidik-Kavität 245 ist den weiteren Pneumatik-Kavitäten 540, 541 zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet. Die Membran 235 ist dazu ausgeformt, die zumindest eine Fluidik-Kavität 245 und die weiteren Pneumatik-Kavitäten 540, 541 fluidisch voneinander zu trennen.
Das Anregungselement 120 und die beiden weiteren Anregungselemente 520, 521 sind gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel unterschiedlich weit in die Pneumatik-Kavität 240 und die beiden weiteren Pneumatik-Kavitäten 540, 541 eingeführt. Jedes der Anregungselemente 120, 520, 521 ist dabei bis in die Fluidik-Kavität 245 hinein eingeführt, wobei die Membran 235 ausgelenkt wird. Wenn die Anregungselemente 120, 520, 521 wie in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Permanentmagnete ausgeführt sind, ist es möglich, bei einer gleichen Feldstärke der Magnetfelder durch unterschiedliche Verfahrwege der Anregungselemente 120, 520, 521, also durch ein unterschiedlich weites Einführen der Anregungselemente 120, 520, 521, eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 250 und damit der Partikel 255 gezielt lokal zu reduzieren und damit eine Anreicherung und Separation der Partikel 255 ortsgebunden einstellen.
Wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel die Anregungselemente 120, 520, 521 als elektrische Spulen ausgeführt sind, ist es zudem möglich, durch ein Deaktivieren eines der Magnetfelder bestimmte Partikel 255 einzeln abzuführen und beispielsweise in einem weiteren Schritt zu zählen. Durch ein Anlegen von Magnetfeldern mit unterschiedlicher Feldstärke können Partikel 255 unterschiedlicher Größe oder unterschiedlicher Masse in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit angereichert und konzentriert werden.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Vorbereiten eines Fluids in einer mikrofluidischen Kartusche für eine Analyse des Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei ist ein Ausführungsbeispiel des obenstehend beschriebenen Analysegeräts verwendbar. Die Kartusche weist einen Schichtaufbau aus einem Pneumatik-Substrat mit zumindest einer Pneumatik-Kavität, aus einem Fluidik-Substrat mit zumindest einer Fluidik-Kavität zum Aufnehmen eines Fluids und aus einer flexiblen Membran auf. Die Membran ist zwischen dem Pneumatik-Substrat und dem Fluidik-Substrat angeordnet. Die zumindest eine Fluidik-Kavität ist der zumindest einen Pneumatik-Kavität zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet. Die Membran ist dazu ausgeformt, die zumindest eine Fluidik-Kavität und die zumindest eine Pneumatik-Kavität fluidisch voneinander zu trennen. Das Verfahren 600 weist einen Schritt 605 des Einführens und einen Schritt 610 des Bereitstellens auf. Im Schritt 605 des Einführens wird ein Anregungselement in Richtung der Membran in die Pneumatik-Kavität eingeführt. Im Schritt 610 des Bereitstellens wird unter Verwendung des Anregungselements ein Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld bereitgestellt.
Der Schritt 605 des Einführens und der Schritt 610 des Bereitstellens sind in der hier gezeigten Reihenfolge oder in einer umgekehrten Reihenfolge ausführbar. Zudem ist oder sind der Schritt 605 des Einführens und/oder der Schritt 610 des Bereitstellens auch mehrfach hintereinander ausführbar.
Wenn die Kartusche einen einfacheren Aufbau, beispielsweise keinen Mehrschichtaufbau aufweist, kann der Schritt 605 lediglich ein Bewegen des Anregungselements zu der Kartusche hin darstellen. Beispielsweise kann das Anregungselement dabei so bewegt werden, dass es sich einer Fluidik-Kavität der Kartusche annähert.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Analysegerät (100) zum Analysieren eines Fluids (250) in einer mikrofluidischen Kartusche (105), wobei das Analysegerät (100) folgende Merkmale aufweist: einen Aufnahmebereich (110) zum Aufnehmen der Kartusche (105); und eine Anregungseinheit (115) mit einem beweglich angeordneten Anregungselement (120; 220; 320), wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, um unter Verwendung des Anregungselements (120; 220; 320) ein auf den Aufnahmebereich (110) wirkendes Magnetfeld und/oder ein elektrisches Feld zu erzeugen.
Analysegerät (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Bewegungssignal (125) das Anregungselement (120; 220; 320) in Richtung des Aufnahmebereichs (110) zu bewegen und/oder in den Aufnahmebereich (110) einzuführen.
Analysegerät (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anregungseinheit (115) als Anregungselement (120) einen Permanentmagneten (220) aufweist.
Analysegerät (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anregungseinheit (115) als Anregungselement (120) eine elektrische Spule (320) und/oder eine Kondensatorplatte aufweist, wobei die Anregungseinheit (115) ausgebildet ist, um ansprechend auf ein Anregungssignal (140) unter Verwendung des Anregungselements (120) das Magnetfeld und/oder das elektrisches Feld zu erzeugen.
Analysegerät (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Anregungseinheit (115) ausgebildet ist, ansprechend auf ein Deaktivierungssignal (145) unter Verwendung des Anregungselements (120) das Magnetfeld und/oder das elektrische Feld zu deaktivieren.
Analysegerät (100) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Anregungseinheit (115) ausgebildet ist, abhängig von dem Anregungssignal (140) unter Verwendung des Anregungselements (120) eine Feldstärke des Magnetfelds und/oder des elektrischen Felds einzustellen.
Analysegerät (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, mit einer Steuereinheit (135), die ausgebildet ist, das Anregungssignal (140) bereitzustellen.
Analysegerät (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit der Kartusche (105), die von dem Aufnahmebereich (110) aufgenommen ist.
Analysegerät (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Kartusche (105) einen Schichtaufbau aus einem Pneumatik-Substrat (225) mit zumindest einer Pneumatik-Kavität (240), aus einem Fluidik-Substrat (230) mit zumindest einer Fluidik-Kavität (245) zum Aufnehmen eines Fluids (250) und aus einer flexiblen Membran (235) aufweist, wobei die Membran (235) zwischen dem Pneumatik-Substrat (225) und dem Fluidik-Substrat (230) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Fluidik-Kavität (245) der zumindest einen Pneumatik-Kavität (240) zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet ist und wobei die Membran (235) dazu ausgeformt ist, die zumindest eine Fluidik-Kavität (245) und die zumindest eine Pneumatik-Kavität (240) fluidisch voneinander zu trennen, und wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein Bewegungssignal (125) das Anregungselement (120; 220; 320) in Richtung der Membran (235) in die Pneumatik-Kavität (240) einzuführen.
Analysegerät (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, ansprechend auf das Bewegungssignal (125) das Anregungselement (120; 220; 320) weiter in die Pneumatik-Kavität (240) einzuführen, um durch einen mechanischen Kontakt des Anregungselements (120; 220; 320) mit der Membran (235) ein Auslenken der Membran (235) in die Fluidik-Kavität (245) hinein zu bewirken.
Analysegerät (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Kartusche (105) zumindest eine weitere in dem Pneumatik-Substrat (225) ausgeformte Pneumatik-Kavität (540, 541) aufweist, wobei die zumindest eine Fluidik-Kavität (245) der zumindest einen weiteren Pneumatik-Kavität (540, 541) zumindest abschnittsweise gegenüberliegend angeordnet ist und wobei die Membran (235) dazu ausgeformt ist, die zumindest eine Fluidik-Kavität (245) und die zumindest eine weitere Pneumatik-Kavität (540, 541) fluidisch voneinander zu trennen, wobei die Anregungseinheit (115) zumindest ein weiteres beweglich angeordnetes Anregungselement (520, 521) aufweist, wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, um unter Verwendung des weiteren Anregungselements (520, 521) ein weiteres Magnetfeld und/oder ein weiteres elektrisches Feld zu erzeugen, und wobei die Anregungseinheit (115) dazu ausgebildet ist, ansprechend auf ein weiteres Bewegungssignal (150) das weitere Anregungselement (520, 521) in Richtung der Membran (235) in die weitere Pneumatik-Kavität (540, 541) einzuführen.
Analysegerät (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Kartusche (105) einen in dem Fluidik-Substrat (230) ausgeformten Einleitkanal (405) zum Einleiten des Fluids (250) in die Fluidik-Kavität (245) und einen ersten Ausleitkanal (410) zum Ausleiten des Fluids (250) aus der Fluidik-Kavität (245) und einen zweiten Ausleitkanal (415) zum Ausleiten des Fluids (250) aus der Fluidik-Kavität (245) aufweist, wobei der zweite Ausleitkanal (415) entlang einer Bewegungsachse (130) des Anregungselements (120; 220; 320) versetzt zu dem ersten Ausleitkanal (410) angeordnet ist, wobei die Anregungseinheit (115) ausgebildet ist, ansprechend auf das Bewegungssignal (125) die Membran (235) auszulenken, um zumindest den ersten Ausleitkanal (410) zu verschließen.
Verfahren (600) zum Vorbereiten eines Fluids (250) in einer mikrofluidischen Kartusche (105) für eine Analyse des Fluids (250), wobei das Verfahren (600) folgende Schritte aufweist: Bewegen (605) eines Anregungselements (120; 220; 320) zu der Kartusche (105) hin; und Bereitstellen (610) eines Magnetfeldes und/oder eines elektrischen Feldes unter Verwendung des Anregungselements (120; 220; 320).