DE102022107729A1 - Chip, Vorrichtung und Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Chip (10) für die Analyse suspendierter Partikel, wobei der Chip (10) einen Grundkörper (12) umfasst, wobei der Grundkörper (12) mindestens einen Mikrokanal (20) zur Durchleitung der suspendierten Partikel aufweist.Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (48), ein System (78) und ein Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Vermessung von suspendierten Partikeln, insbesondere von roten Blutzellen, die sich entweder mit oder in der Suspension bewegen. Insbesondere befasst sich die vorliegende Erfindung mit der Vermessung der Eigenschaften bewegter suspendierter Partikel, wobei die Eigenschaften der Partikel durch die Bewegung der Partikel beeinflussbar sind.
  • Konkret betrifft die Erfindung einen Chip für die Analyse suspendierter Partikel gemäß Patentanspruch 1, die Verwendung eines Chips für die Analyse suspendierter Partikel gemäß Patentanspruch 18 und ein Verfahren zur Herstellung eines Chips gemäß Patentanspruch 19 und 26. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel gemäß Patentanspruch 27 und die Verwendung der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 37. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Analyse suspendierter Partikel gemäß Patentanspruch 38 sowie ein Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel gemäß Patentanspruch 41.
  • Die Dynamik von strömenden Partikeln wie Mikroperlen („Beads“), Zellen, Mikroben, Einzellern und Vesikeln unter mikrofluidischen Bedingungen ist Gegenstand vieler Forschungsprojekte, aus denen sich eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten ergeben. In einschlägigen Studien wird die Wechselwirkung zwischen der Strömung und den Partikeln untersucht. Es werden experimentelle Ansätze sowie numerische Modelle entwickelt, um die Wechselwirkungsdynamik im Mikrometer- oder sogar Submikrometerbereich zu beschreiben und deren Verständnis zu verbessern.
  • Eine wichtige Frage ist der Einfluss von externen Kräften auf die Partikel, bei denen es sich beispielsweise um Kräfte aus der umgebenden Flüssigkeit (lokale oder globale Druck- oder Strömungsänderungen), lichtinduzierte Kräfte (z.B. optische Pinzetten) oder um Kräfte aufgrund statischer oder dynamischer elektrischer und/oder magnetischer Felder handeln kann. Wirkt eine solche äußere Kraft auf ein Partikel ein, so wird die Form nicht starrer Partikel in der Regel beeinflusst. Die sich ergebende Form ist oft charakteristisch für den einzelnen Partikeltyp oder - untertyp.
  • So ist z. B. bei der Strömung von roten Blutzellen in mikrokapillaren Blutgefäßen deren Form von großer Bedeutung für das Strömungsverhalten und damit deren Transport, z.B. deren Geschwindigkeit. Bei einer gegebenen mechanischen Verengung mit einer bestimmten Größe und Querschnitt wird bei relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten die sogenannte „Fallschirm“-Form der Zellen induziert, die eine große Querschnittsfläche aufweist. Sie gewährleistet eine ausreichende Transportgeschwindigkeit der roten Blutzellen, um einen ausreichenden Gasaustausch mit dem umgebenden Gewebe zu ermöglichen. Bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten neigen die roten Blutzellen hingegen dazu, die sogenannte asymmetrische „Pantoffel“-Form anzunehmen. Hierdurch wird die relative Transportgeschwindigkeit gegenüber dem umgebenden Medium reduziert, wie aus der Veröffentlichung Kihm A, Kaestner L, Wagner C, Quint S, Classification of red blood cell shapes in flow using outlier tolerant machine learning, PLoS Comput Biol. 2018 Jun 15;14(6):el006278. dot 10.1371/journal.pcbl.1006278. PMID: 29906283; PMCID: PMC6021115 bekannt ist. Dieser auf der äußeren Form einzelner Zellen basierende Rückkopplungsmechanismus ist ein kleiner, aber wichtiger Teil eines übergeordneten Kontrollmechanismus, der den Gasaustausch (Sauerstoff/Kohlendioxid) des gesamten Organismus reguliert. Variiert man die Strömungsgeschwindigkeit, so ist für jede Geschwindigkeit eine andere Zellform vorherrschend, und es kann ein Übergang von „Fallschirmen“ zu „Pantoffeln“ beobachtet werden. Die zugrunde liegende statistische Verteilung wird als „Phasendiagramm“ bezeichnet.
  • Studien haben gezeigt, dass dieser zellbasierte Rückkopplungsmechanismus durch vererbte oder erworbene Krankheiten, Parasiten (Malaria) oder auch Medikamente gestört werden kann. Auch wurde festgestellt, dass das Alter von Zellen sowie die Lagerungszeit, z.B. von Bluttransfusionen, diesen Mechanismus beeinflussen können.
  • Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, einen Chip für die Analyse suspendierter Partikel, die Verwendung eines Chips für die Analyse suspendierter Partikel, ein Verfahren zur Herstellung eines Chips, eine Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel die Verwendung einer Vorrichtung, ein System zur Analyse suspendierter Partikel, sowie ein Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel zur Verfügung zu stellen, die eine einfach zu handhabende, schnelle und insbesondere vor Ort durchführbare Analyse von suspendierten Partikeln, insbesondere von roten Blutzellen, ermöglichen.
  • Ein erfindungsgemäßer Chip dient der Analyse suspendierter Partikel und insbesondere der Analyse roter Blutzellen. Der Chip umfasst einen Grundkörper, wobei der Grundkörper mindestens einen Mikrokanal zur Durchleitung der suspendierten Partikel aufweist. Der mindestens eine Mikrokanal weist insbesondere eine Länge (entlang der Kanalrichtung/x-Richtung) von 1 cm bis 10 cm auf. Ferner weist der Mikrokanal insbesondere eine Breite (quer zur Kanalrichtung/y-Richtung) von 5 µm bis 15 µm auf und eine Höhe (in Kanalhochrichtung/z-Richtung) von 5 µm bis 15 µm Höhe auf. Insbesondere ist der mindestens eine Mikrokanal im Querschnitt rechteckig, halbrund oder rund bzw. trapezoid oder rechteckig mit runden Ecken. Zur Analyse von roten Blutzellen hat der Mikrokanal dabei ungefähr die Größe der roten Blutzellen, die in der Regel einen Durchmesser bis zu 12 µm (für Menschen und viele Tierarten) im ruhenden Zustand aufweisen.
  • Ein solcher Chip dient dazu, die Strömungsverhältnisse in Kapillaren, wie z.B. Blutbahnen, zu imitieren. Wie bereits einleitend beschrieben, kann ein solcher Chip insbesondere zur Analyse von roten Blutzellen eingesetzt werden, da anhand der sich ausbildenden Form der roten Blutzellen, der Strömungsgeschwindigkeit der Blutzellen und der Lage der roten Blutzellen im Mikrokanal auf Degradation der Blutzellen oder Erkrankungen geschlossen werden kann.
  • Der Chip ist insbesondere kostengünstig und im großem Maßstab herstellbar und kann zur individuellen Untersuchung suspendierter Partikel dienen. Der Chip ist praktisch und einfach zu handhaben. Es handelt sich insbesondere um ein Austauschprodukt, welches jeweils nur zur Analyse einer Probe an suspendierten Partikeln dient. Ferner ermöglicht der Chip die Analyse einzelner Partikel, wie z.B. einzelner roter Blutzellen.
  • In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Chips weist der Grundkörper mehrere, insbesondere parallel verlaufende (oder in einem relativen Winkel von +/- 10 Grad zueinander verlaufende), Mikrokanäle auf. Insbesondere weist der Grundkörper zwischen 1 und 2000 parallele Mikrokanäle auf. Der Vorteil mehrerer Mikrokanäle ergibt sich in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel. So befindet bei Ausreizung der fertigungsbedingten Toleranzen immer mindestens ein Mikrokanal im Sichtfeld (field of view) einer optischen Einheit (insbesondere Objektiv und Kamera), die zur Beobachtung der suspendierten Partikel dient. Insoweit kann bei der Analyse von durch den Chip strömenden Partikeln mittels einer vorstehend erwähnten Vorrichtung auf einen x-y justierbaren Tisch verzichtet werden. Insbesondere sind die mehreren Mikrokanäle mit einem gemeinsamen Einlass strömungsleitend verbunden, so dass die Suspension von dem Einlass gleichmäßig in die mehreren Mikrokanäle strömt. Analog dazu sind die mehreren Mikrokanäle strömungsleitend mit einem gemeinsamen Auslass verbunden.
  • Der Grundkörper des Chips ist insbesondere aus Kunststoff, Silikon, Keramik oder Glas. Dabei ist insbesondere Kunststoff ist ein kostengünstiger, robuster und leichter Werkstoff. Für die vorliegende Anwendung sollte der Werkstoff transparent für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich und gegebenenfalls im UV-Bereich sein. Als Kunststoffe kommen insbesondere TPU,TPE, PC, PMMA, COC,COP, PA, PP, PVC, PUR, PE,PET,PETG, PLA Derivate oder Mischungen hieraus in Frage.
  • Bei dem mindestens einen Mikrokanal im Grundkörper handelt es sich insbesondere um einen einseitig offenen Mikrokanal mit insbesondere u-förmigem Querschnitt, wobei der mindestens eine Mikrokanal von einem Abdeckelement bedeckt ist. Der Mikrokanal ist dann im Querschnitt betrachtet von drei Seiten von dem Grundkörper umgeben und von einer Seite von dem Abdeckelement. Das Abdeckelement und der Grundkörper sind derart miteinander verbunden, dass der mindestens eine Mikrokanal dichtend gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist.
  • Das Abdeckelement ist insbesondere aus Glas. Alternativ ist das Abdeckelement ebenfalls wie der Grundkörper aus Keramik, Silikon oder Kunststoff, wie z.B. TPU,TPE, PC, PMMA, COC,COP, PA, PP, PVC, PUR, PE,PET,PETG, PLA Derivate oder Mischungen hieraus. Das Abdeckelement weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 50 µm und 1000 µm auf. Das Abdeckelement ist insbesondere ebenfalls transparent für Licht im sichtbaren Spektrum und ggf. im UV-Spektrum und ermöglicht einer optischen Einheit (Objektiv und Kamera) einen möglichst unbeeinflussten Blick auf den mindestens einen Mikrokanal und darin strömenden suspendierten Partikeln.
  • Falls der Chip ein Abdeckelement aus Glas oder Kunststoff umfasst, sind der Grundkörper aus Kunststoff und das Abdeckelement insbesondere fest miteinander verbunden, vorzugweise mittels bonding, insbesondere mittels sogenanntem plasma activated bonding, UV activated bonding, Lösemittel bonding, Diffussions bonding oder per Adhäsiv (Kleber)Die vorstehend genannten Kunststoffe eignen sich jeweils für verschiedene bonding Verfahren.
  • Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Umgebung des mindestens einen Mikrokanals von dem Grundkörper und dem Abdeckelement kann der mindestens eine Mikrokanal auch vollständig als Hohlraum in dem Grundkörper ausgebildet sein.
  • Insbesondere weist der Grundkörper mindestens ein Reservoir zur Aufbewahrung der suspendierten Partikel auf. Das Reservoir ist insbesondere einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Insbesondere weist der Grundkörper ein erstes Reservoir und ein zweites Reservoir auf, wobei das erste Reservoir zur Aufbewahrung von noch nicht durch einen Mikrokanal geströmten suspendierten Partikeln dient und das zweite Reservoir zur Aufbewahrung von bereits durch einen Mikrokanal geströmten, bereits analysierten suspendierter Partikel dient. Das erste Reservoir und das zweite Reservoir sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Das Reservoir kann als einfacher Hohlraum an dem Grundkörper ausgebildet sein, so dass ein oder mehrere Tropfen der suspendierten Flüssigkeit in einfacher Weise dort hineingegeben werden können.
  • In dem mindestens einen Reservoir endet insbesondere eine Steigleitung, wobei die Steigleitung eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Reservoir und dem mindestens einen Mikrokanal herstellt und wobei die Steigleitung oberhalb des Bodens des Reservoirs endet. Bei suspendierten roten Blutzellen ist es üblich, dass sich nach einer gewissen Lagerzeit Sedimente am Boden des Suspensionsbehälters absetzen. Um zu verhindern, dass unterste Sedimentschichten und dadurch erhöhte Zellkonzentrationen durch den mindestens einen Mikrokanal geleitet werden, zweigt die Steigleitung in dem Suspensionsbehälter beabstandet vom Boden des Reservoirs ab. Die Höhe der Steigleitung in dem Reservoir ist so ausgewählt, dass hier auch unter Sedimentation eine möglichst konstante Dichte an suspendierten Partikeln vorliegt und nicht die untersten Sedimentschichten mitaufgenommen werden. Der Durchmesser der Steigleitung ist zudem so gewählt, dass die Sedimentschichten nicht aufgewirbelt werden.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Chips ist an mindestens einem Ende des mindestens einen Mikrokanals mindestens ein Filter angeordnet. Der Filter soll verhindern, dass etwaige Verunreinigungen (und im Falle einer Analyse von Blut etwaiger größerer Blutbestandteile wie Leukozyten) in den Mikrokanal gelangen und diesen verstopfen. Insbesondere ist an beiden Enden eines Mikrokanals jeweils ein Filter angeordnet. In diesem Fall kann der Chip in beliebiger Richtung in eine Vorrichtung zur Analyse eingesetzt werden, bzw. kann der Chip in beliebiger Richtung durchströmt werden, was eine mögliche fehlerhafte Verwendung des Chips verhindert. Als Filter können z.B. mehrere nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Elemente dienen, die jeweils in einem Zuleitungsbereich zu den Mikrokanälen angeordnet sind und deren Abstand zueinander so klein gewählt ist, dass größere Partikel diese nicht passieren können.
  • Insbesondere ist der Chip in Bezug auf eine Ebene (y-z-Ebene) senkrecht zu dem mindestens einen Mikrokanal spiegelsymmetrisch. Der Chip kann dann um seine Hochrichtung um 180° verdreht werden, ohne dass dies die Analyse beeinflusst. Dies verhindert ebenfalls eine möglicherweise fehlerhafte Anwendung des Chips bei der Analyse. So weist der Chip z.B. zwei identische Reservoire auf und ggf. auch Filter an beiden Seiten des mindestens einen Mikrokanals.
  • Der mindestens eine Mikrokanal kann eine Verengung aufweisen. Die Verengung kann durch mindestens einen in den Mikrokanal hineinragenden Vorsprung gebildet sein. Wenn der Grundkörper mehrere Mikrokanäle aufweist, so weist zumindest einer dieser Mikrokanäle eine Verengung auf. Vorzugsweise sind Mikrokanäle mit Verengung und ohne Verengung alternierend angeordnet. Dies hat wiederrum den Vorteil, dass immer ein Kanal mit Verengung und ein Kanal ohne Verengung im Sichtfeld einer optischen Einheit sind. Durch die Verengung kann z.B. eine verengte Blutbahn (Stenose) simuliert werden. Das Verhalten der suspendierten Partikel, insbesondere von roten Blutzellen, in einem verengten Mikrokanal kann Aufschluss darüber geben, ob diese in verengten Blutbahnen zurückgehalten oder irreversibel geschädigt werden oder nicht.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform des Chips ist der Grundkörper mindestens zweiteilig ausgebildet und umfasst ein Kanalelement und ein Trägerelement. Das Kanalelements weist mindestens einen Mikrokanal auf. Das Trägerelement ist an einer dem mindestens einen Mikrokanal abgewandten Oberfläche des Kanalelementes angeordnet. Die vorstehend beschriebene zweiteiligen Ausbildung des Grundkörpers eignet sich insbesondere für Kanalelemente aus Silikon, die eine vergleichsweise geringe Festigkeit, aber hohe Transparenz und Bondingfähigkeit aufweisen. Das Trägerelement kann dann der mechanischen Stabilisierung und Handhabbarkeit des Grundkörpers dienen. Das Trägerelement ist insbesondere aus Glas, Keramik, Silikon, TPU,TPE, PC, PMMA, COC,COP, PA, PP, PVC, PUR, PE,PET,PETG, PLA Derivate oder Mischungen hieraus.
  • Das Trägerelement weist insbesondere mindestens ein erstes Reservoir auf, wobei das Reservoir in strömungsleitender Verbindung mit einem Einlassende des mindestens einen Mikrokanals steht. Das Trägerelement weist insbesondere ein zweites Reservoir auf, wobei das zweite Reservoir in strömungsleitender Verbindung mit einem Auslassende des mindestens einen Mikrokanals steht.
  • Das Trägerelement und das Kanalelement sind insbesondere verliersicher bzw. formschlüssig miteinander verbunden, um eine möglichst gute Haltbarkeit des Chips zu gewährleisten.
  • Der Formschluss ist insbesondere dadurch realisiert, dass an der zum Trägerelement gerichteten Oberfläche des Kanalelementes mindestens ein Verbindungabschnitt ausgebildet ist, wobei sich der Verbindungsabschnitt durch eine korrespondierende Öffnung in dem Trägerelement erstreckt und diese hintergreift. Bei mehreren Verbindungsabschnitten können diese mit ihren hintergreifenden Abschnitten verbunden sein und eine gemeinsame, plane Oberfläche bilden. Wie im Folgenden noch erläutert, kann dieses Hintergreifen der Öffnung insbesondere einfach realisiert werden, indem das Trägerelement auf das noch verformbare Kanalelement angepresst wird, sodass das Material des Kanalelements durch die Öffnungen im Trägerelement quillt. Das Kanalelement und das Trägerelement sind dann auch dichtend miteinander verbunden.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Chips weist der Grundkörper ein Sichtfenster auf. Ein Sichtfenster ist ein Bereich des Grundkörpers, welcher insbesondere optisch transparent im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder im UV-Bereich ist. Diese Transparenz wird sowohl durch die Materialeigenschaften des Sichtfensters als auch durch die Oberflächenbeschaffenheit realisiert. Das Sichtfenster ist insbesondere einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Das Material des Grundkörpers ist hier besonders glatt, damit die Lichtstreuung an der Oberfläche des Sichtfensters möglichst gering ist. Das Sichtfenster wird insbesondere hergestellt, indem es von einer polierten Oberfläche abgeformt wird. Insbesondere ist die Oberfläche des Sichtfenster in einem Abstand von 10 µm bis 10 mm vom Kanalgrund entfernt angeordnet, wobei sich ein geringer Abstand positiv auf mögliche optischen Verzerrungen auswirkt und für eine bessere Bildgebung sorgt. Der Grundkörper weist zur Bildung des Sichtfensters insbesondere eine Vertiefung auf und hat im Bereich des Sichtfensters eine reduzierte Materialstärke. Die Materialstärke liegt insbesondere im Bereich von 100 µm bis 5 mm.
  • Erfolgt die Analyse der im Chip strömenden suspendierten Partikel mittels Durchlichtmikroskopie (auch Hellfeldmikroskopie genannt), d.h. erfolgt die Beleuchtung von der mikrokanalfernen Seite des Chips und die Bilderkennung auf der dem Mikrokanal zugewandten Seite des Chips. Durch die geringe Dicke des gesamten Chips im Bereich des Sichtfensters, kann die Leuchtquelle möglichst nah an den Mikrokanal und an die auf der anderen Seite des Mikrokanals angeordnete optische Einheit herangeführt werden. Beugungseffekte, die sich aufgrund etwaiger Verformungen des Grundkörpers ergeben können, spielen hier in der Regel eine untergeordnete Rolle. Die Analyse und Bildauswertung sind damit freier von Verzerrungen. Insgesamt ermöglicht der Chip mit einem solchen Sichtfenster eine besonders gute Abbildungsqualität der suspendierten Partikel, die auch die nachfolgende Bildauswertung erleichtert.
  • Für Sichtfenster können bei dem zweiteiligen Grundkörper sowohl Trägerelement als auch das Kanalelement eine reduzierte Materialstärke aufweisen. Eine Vertiefung im Bereich des Sichtfensters kann insbesondere von dem Trägerelement umgeben sein.
  • Ferner kann der Grundkörper mindestens eine Positionierhilfe aufweisen. Vorzugsweise weist der Grundkörper um das Sichtfenster herum verteilt mehrere Positionierhilfen auf. Als Positionierhilfe kann beispielsweise in Vorsprung dienen, der von einer Umrandung des Sichtfensters in den Bereich des Sichtfensters hineinragt. Eine solche Positionierhilfe kann zur Platzierung eines optischen Elements wie einer optischen Maske, eines optischen Filters, eines Spiegels, eines Polarisators, eines Diffusors oder allgmein einer refraktiven oder diffraktiven Optik oder Kombinationen daraus dienen. Zum Beispiel kann dann im Bereich des Sichtfensters eine optische Schlitzmaske angeordnet werden, die für die Bildauswertung dienlich ist. Die Maske kann zum Beispiel jeweils lichtdurchlässige (Schlitze) und lichtundurchlässige Bereiche (Stege) aufweisen. Das optische Elementkann in den Grundkörper mit eingespritzt sein.
  • Auch die Positionierhilfe kann bei dem zweiteiligen Grundkörper am Trägerelement ausgebildet oder angeordnet sein.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Chips weist der Grundkörper einen zumindest teilweise umlaufenden Kragen auf. Insbesondere erstreckt sich der Kragen über den gesamten Umfang des Grundkörpers. Der Kragen bekommt seine Bedeutung vor allem in Verbindung mit der Vorrichtung zur Analyse der suspendierten Partikel. Mit dem zumindest teilweise umlaufenden Kragen kann der Chip wiederholgenauen in eine Positionieraufnahme in der Vorrichtung eingelegt werden. Ferner kann sich der Chip über den Kragen an der Vorrichtung abstützen.
  • Letzteres ist insbesondere bei einem Kanalelement aus Silikon von Vorteil und bei einem Abdeckungselement aus Glas, das unter Druck springen kann. Damit sich der mindestens eine Mikrokanal im Silikon nicht verformt, weist das Trägerelement den Kragen auf und stützt den gesamten Chip in der Vorrichtung gegenüber angreifenden Kräften ab.
  • Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Chips zur Analyse suspendierter Partikel, insbesondere zur Analyse von suspendierten roten Blutzellen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Chips für die Analyse suspendierter Partikel, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Chips. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
    1. a) Bereitstellen eines strukturierten Abformteils mit mindestens einer Erhebung zur Strukturierung eines Mikrokanals,
    2. b) Einlegen des Abformteils in eine Form,
    3. c) Einfüllen von Material in die Form zur Bildung eines Grundkörpers,
    4. d) Aushärten des Grundkörpers,
    5. e) Entnehmen des abgeformten Grundkörpers aus der Form,
    6. f) Anordnen eines Abdeckelementes an einer ersten Oberfläche des Grundkörpers, welche den mindestens einen Mikrokanal aufweist.
  • Insbesondere weist das Abformteil mehrere längliche Erhebungen zur Strukturierung mehrerer Mikrokanäle an dem Grundkörper auf. Das Verfahren zur Herstellung des Chips ist besonders einfach und eignet sich zur Herstellung großer Mengen an Chips zur Analyse suspendierter Partikel.
  • Die Form umfasst insbesondere auch Strukturen zur Bildung mindestens eines Reservoirs und/oder zur Bildung mindestens eines Filters. Insbesondere wird der Grundkörper in Schritt c) mittels Spritzguss aus Kunststoff oder Silikon hergestellt. Bei dem Kunststoff handelt es sich insbesondere um TPU,TPE, PC, PMMA, COC,COP, PA, PP, PVC, PUR, PE,PET,PETG, PLA , Derivate oder Mischungen hieraus . Spritzgießen stellt dabei ein bekanntes und kostengünstiges Verfahren dar, welches eine hohen Durchsatz ermöglicht.
  • Bei dem strukturierte Abformteil handelt es sich insbesondere um ein Kunststoff-, Keramik-, Glas-, Silizium- oder Metallteil, insbesondere aus Nickel. Das Abformteil wird vor Schritt a), von einem strukturierten Silizium-Wafer, einem strukturierten Metall- oder Keramikteil abgeformt. Das Metallteil erlaubt ein leichtes Entformen des Grundkörpers und ist mehrfach wiederverwendbar.
  • In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Abdeckelement und der Grundkörper vor ihrer Verbindung einer Plasmabehandlung unterzogen. Insbesondere handelt es sich um ein Plasma aus Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder einem Edelgas. Durch die Plasmabehandlung werden insbesondere die obersten Atomlagen der jeweiligen Teile modifiziert, bis hin zu einer Tiefe von wenigen 100 nm. Nach der Plasmabehandlung der für die Verbindung vorgesehenen Oberflächen des Grundkörpers und des Abdeckelementes, werden diese Oberflächen in Verbindung gebracht und bilden stabile Verbindungen aus. Dieses sogenannte plasma activated bonding eignet sich insbesondere zur Verbindung von Kunststoffen wie z.B. TPE oder auch Silikon mit Glas. Die Verbindung ist dann besonders stabil und vor allem abdichtend. Zudem kann die Verbindung reproduzierbar und mit vertretbarem Zeitaufwand hergestellt werden.
  • Alternativ werden das Abdeckelement und der Grundkörper mittels UV-bonding .Lösemittel-bonding, Diffusion bonding oder adhäsiv (s.o.) verbunden
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper zweiteilig hergestellt wird und in Schritt c) ein Material zur Bildung eines Kanalelementes eingefüllt wird und anschließend ein Trägerelement auf dem Kanalelement platziert wird. Das Trägerelement wird dabei auf das Kanalelement aufgelegt und dient zur mechanischen Stabilisierung des Grundkörpers. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kanalelement aus Silikon ist und ein geringe mechanische Stabilität aufweist. In Schritt e) werden dann die verbundenen Elemente Trägerelement und Kanalelement entnommen.
  • Vorzugsweise liegt das Trägerelement bei dem vorstehend beschrieben Verfahren zur Herstellung des zweiteiligen Grundkörpers in Schritt c) bereits als ausgehärtetes Spritzgussteil aus Kunststoff vor. Das Trägerelement wird entsprechend vorab hergestellt und dann als fertiges Bauteil auf dem gerade gegossenen bzw. spritzgegossenen Kanalelement platziert.
  • Die Herstellung des Chips mit zweiteiligem Grundkörper ist besonders einfach, wenn das Auflegen des Trägerelementes auf das Kanalelement mit einem derartigen Druck erfolgt, dass das Material des Kanalelementes aus mindestens einer Öffnung in dem Trägerelement heraustritt und diese Öffnung hintergreift. Damit wird direkt mit der Herstellung des Grundkörpers eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kanalelement und dem Trägerelement realisiert, ohne weitere Verfahrensschritte oder gar zusätzliche Verbindungselemente. Insbesondere weist der Grundkörper mindestens ein Reservoir auf, wobei eine strömungsleitende Verbindung von dem Reservoir zu dem mindestens einen Mikrokanal durch Einstechen in den Grundkörper hergestellt wird. Dieses Einstechen kann insbesondere mit einer Nadel oder Kanüle erfolgen.
  • Wie vorstehend bereits erläutert, kann der Grundkörper ein Sichtfenster aufweisen. Der Grundkörper weist im Bereich des Sichtfensters insbesondere eine besonders geringe Materialstärke und/oder eine besonders glatte Oberfläche auf. Die glatte Oberfläche wird insbesondere dadurch erzeugt, dass der Grundkörper von einer polierten Oberfläche abgeformt wird. Im Bereich des Sichtfensters kann auch ein optisches Elementmit in den Grundkörper miteingespritzt werden.
  • Alternativ zum oben beschriebenen Verfahren kann der Chip auch mittels additiver Fertigung hergestellt werden. Dies bietet sich insbesondere für einen einstückigen Grundkörper an, wobei der mindestens eine Mikrokanal als Hohlraum in dem Grundkörper ausgebildet ist.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel. Die Vorrichtung umfasst eine optischen Einheit, insbesondere handelt es sich dabei im ein Objektiv und eine Kamera. Zur Analyse einzelner roter Blutzellen weist das Objektiv insbesondere eine Vergrößerung von 10x - 100x auf. Die Kamera ist insbesondere zur Hochgeschwindigkeitsaufnahme ausgelegt und weist insbesondere für die Region of Interest eine Bildrate 100 - 2000 s-1 auf. Ferner weist die Vorrichtung einen Objekttisch zur Positionierung eines Chips mit mindestens einem Mikrokanal zum Durchfluss der suspendierten Partikel auf. Bei dem Chip, welcher auf dem Objekttisch platziert werden kann, handelt es sich insbesondere um einen wie vorstehend beschriebenen Chip. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Anschlusselement zur Herstellung einer strömungsleitenden Verbindung mit dem mindestens einen Chip. Das Anschlusselement dient insbesondere der Druckbeaufschlagung des mindestens einen Reservoirs zur Förderung der suspendierten Partikel durch den mindestens einen Mikrokanal.
  • Bei der Vorrichtung handelt es sich insbesondere um ein sogenanntes table-top Gerät, welches für den vor-Ort Einsatz zur Analyse suspendierter Partikel, insbesondere roter Blutzellen, geeignet ist. Die Vorrichtung ermöglicht die Analyse einzelner Partikel, bzw. einzelner Zellen, wie roter Blutzellen.
  • Das Anschlusselement ist insbesondere mittels Federkraft auf einen Chip anpressbar. So kann gewähreistet werden, dass das Anschlusselement mit definiertem Druck auf den Chip gepresst wird und keine zu hohe oder zu geringe Kraft auf den Chip ausgeübt wird, um einerseits den Chip nicht zu beschädigen und andererseits die Dichtheit zu gewährleisten. Zur abdichtenden Verbindung des Anschlusselements und des Chips (hier insbesondere mit dem Reservoir) weist das Anschlusselement eine Dichtung auf.
  • Der Objekttisch der Vorrichtung weist insbesondere eine Vertiefung zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Chips, insbesondere eines wie vorstehend beschriebenen Chips auf. Die Vertiefung weist insbesondere eine zumindest teilweise umlaufende Anlagekante auf, an der ein dazu korrespondierender Kragen des Chips zur Anlage bringbar ist. Wie auch vorstehend schon beschrieben, kann sich der Chip über einen ausgebildeten Kragen an der Anlagekante abstützen. Die Kraftaufnahme durch den Chip erfolgt dann allein über den mit der Anlagekante in Kontakt stehenden Kragen. Insbesondere der mindestens eine Mikrokanal wird dabei nicht beschädigt
  • Um möglichst realitätsnahe Bedingungen für die Analyse der suspendierten Partikel, insbesondere roter Blutzellen zu schaffen, weist die Vorrichtung eine Heizeinrichtung auf. Mit der Heizeinrichtung können insbesondere sämtliche zum Kontakt mit einem Chip bzw. einen Chip umgebende Bereiche temperiert werden. DerTemperaturbereich reicht dabei von 20°C bis 50°C. Insbesondere sind der Objekttisch bzw. ein Chipaufnahmebereich und/oder das Anschlusselement heizbar. Der Objekttisch und/oder das Anschlusselement sind insbesondere zumindest teilweise aus Metall ausgebildet.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform der Vorrichtung ist die optische Einheit rotierbar gelagert. Die optische Einheit ist dabei relativ zur z-Richtung rotierbar. Damit können mögliche Verkippungen des Chips/der Mikrokanäle relativ zur z-Achse in einfacher Weise über das Rotieren der optischen Einheit ausgeglichen werden. Das Rotieren der optischen Einheit erfolgt insbesondere nach einer Bildanalyse automatisch. Durch die Rotierung wird realisiert, dass der betrachtete Ausschnitt mindestens eines Mikrokanals vollständig in der Fokusebene des Objektives liegt. Liegen mehrere Mikrokanäle in einer parallelen Schar vor und ist die optische Einheit rotierbar, so sind bereits 2 mechanische Freiheitsgrade des Systems „kompensiert“: Rotation um z und y-Verschiebung (x-Verschiebung ist unkritisch wegen der großen Länge der Mikrokanäle im Gegensatz zum Sichtfeld). Der letzte verbleibende Freiheitsgrad ist die z-Richtung (Fokusebene), hier ist insbesondere eine zusätzliche Fokussiereinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, einen Autofokus durchzuführen.
  • Eine mögliche Rotation des mindestens einen Mikrokanals um die z-Achse kann alternativ durch eine nachgelagerte Bildkorrektur herausgerechnet werden.
  • Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet ausgebildet im Durchlicht-Modus (Hellfeld-Modus) betrieben zu werden. Das heißt, die optische Einheit und die Lichtquelle befinden sich auf unterschiedlichen Seiten der zur analysierenden Probe bzw. hier des Chips. Es ist aber auch denkbar, die Vorrichtung für den Dunkelfeld-Modus auszubilden, wobei die Lichtquelle dann seitlich der optischen Einheit angeordnet ist. Auch ein Fluoreszenz-Modus ist in Verbindung mit einem Filter möglich.
  • Als Lichtquelle eignet sich für die Analyse suspendierter Partikel wie roter Blutzellen insbesondere eine Lichtquelle im violetten Wellenlängenbereich. Vorzugsweise kann eine LED eingesetzt werden, die Licht mit einer Wellenlänge von 415 nm +/-30 nm emittiert. In diesem Wellenlängenbereich absorbieren rote Blutzellen besonders gut. Alternativ kann auch eine weiße Lichtquelle oder eine Lichtquelle verwendet werden, die Licht im roten Wellenlängenbereich (640 nm - 780 nm) ausstrahlt, um Beugungseffekte an den Zellen besser zu erkennen, bzw. um die Lichtabsorption durch die Lipide (Visualisierung der Zellmembran) zu erkennen.
  • Die Lichtquelle ist insbesondere zur Abstrahlung paralleler Lichtstrahlen ausgebildet. Von der Lichtquelle zur optischen Einheit propagierende Lichtstrahlen propagieren dann möglichst parallel durch den Chip. Die Lichtquelle ist insbesondere 0,1 mm bis 200 mm entfernt vom Chip positioniert.
  • Die Vorrichtung ist insbesondere als sogenanntes inverse Vorrichtung ausgebildet. In diesem Fall befindet sich die optische Einheit aus Objektiv und Kamera in Richtung der Schwerkraft betrachtet, unterhalb bzw. innerhalb des Objekttischs und unterhalb eines Bereiches zur Platzierung eines Chips. Die Lichtquelle ist dann oberhalb des Objekttisches angeordnet. In dieser Konfiguration kann die optische Einheit dann besonders nah an die im Mikrokanal strömenden zu analysierenden suspendierten Partikel herangeführt werden, wenn ein Chip mit der vergleichsweise dünnen Abdeckplatte oder des dort dünnen Grundkörpers nach unten auf der Vorrichtung platziert wird.
  • Der Objekttisch und das mindestens eine Anschlusselement sind insbesondere relativ zueinander verfahrbar. Nach Positionierung des Chips kann dann das Anschlusselement relativ zu dem Objekttisch und dem darauf angeordneten Chip verfahren werden und insbesondere das Anschlusselement auf dem Chip platziert werden. Durch die relative Verfahrbarkeit kann dann auch die Lichtquelle möglichst nah an dem Chip positioniert werden.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Fördereinrichtung auf. Mit der Fördereinrichtung kann insbesondere ein Druck auf das erste Reservoir mit den zu analysierenden suspendierten Partikeln ausgeübt werden und die suspendierten Partikel durch den mindestens einen Mikrokanal befördern. Insbesondere ist die Fördereinrichtung mit einem Druckspeicher verbunden. So kann zum Beispiel während einer laufenden Analyse suspendierter Zellen die Fördereinrichtung abgeschaltet werden. Die Vorrichtung kann dann besonders vibrationsarm betrieben werden und die Aufnahme von suspendierten Partikeln ist mit hoher Qualität möglich.
  • Ferner ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die Position des Schwerpunktes einzelner suspendierter Partikel relativ zu einer Mitte mindestens eines Mikrokanals zu analysieren. Insbesondere soll der Schwerpunkt der Partikel in Bezug auf die y-Richtung bzw. die Breitenrichtung des mindestens einen Mikrokanals ermittelbar sein. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass mit der optischen Einheit die linken und rechten Ränder des mindestens einen Mikrokanals erkannt werden und daraus die Mittellinie bestimmt wird. Der Schwerpunkt der einzelnen suspendierten Partikel wird dann mittels Bildauswertung ermittelt und zu der Mittellinie in Bezug gesetzt. Zum Beispiel kann anhand der Schwerpunktsverteilung unter gegebenen Strömungsbedingungen von roten Blutzellen auf deren Deformierbarkeit geschlossen.
  • Wie vorstehend bereits angedeutet, erfolgt nach der Aufnahme von Bildern durch die optische Einheit eine Bildauswertung. Diese wird insbesondere lokal oder in einer übergeordneten Einheit - in der Cloud - durchgeführt. Insbesondere weist die Vorrichtung dazu eine Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit auf. So können aufgenommene Bilder an die übergeordnete Einheit übermittelt werden und auch Ergebnisse der Bildauswertung von der Vorrichtung empfangen werden. Die Kommunikation kann über LAN/WLAN oder auch über das Handynetz (GSM/GPRS, UMTS oder LTE) erfolgen.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Analyse von suspendierten Partikeln, mit einer Vorrichtung mit einer optischen Einheit und einem Objekttisch. Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung um eine wie vorstehend beschriebene Vorrichtung. Auf dem Objekttisch ist ein Chip mit mindestens einem Mikrokanal angeordnet. Bei dem Chip handelt es sich insbesondere um einen wie vorstehend beschriebenen Chip. Das System umfasst eine Fördereinrichtung, zur Förderung der suspendierten Partikel von einem ersten Reservoir durch den mindestens einen Mikrokanal zu einem zweiten Reservoir. Die optische Einheit ist dabei derart angeordnet, dass mittels der optischen Einheit die suspendierten Partikel in dem mindestens einen Mikrokanal betrachtbar sind.
  • Das System ist vorzugsweise in ein kompaktes Gerät mit einem Gehäuse integriert, welches als table-top Gerät platzsparend an verschiedenen Einsatzorten verwendet werden kann.
  • Das erste Reservoir dient insbesondere zur Aufbewahrung der zur Analyse vorgesehenen suspendierten Partikel. Insbesondere wird das erste Reservoir durch die Fördereinrichtung mit Druck beaufschlagt. Zum Beispiel kann ein Druck von bis zu 2 bar im ersten Reservoir herrschen. In dem zweiten Reservoir werden insbesondere die bereits durch den Chip geströmten suspendierten Partikel gesammelt.
  • Mit dem System lässt sich die Analyse suspendierter Partikel vorzugsweise voll automatisch durchführen.
  • Das System ist dazu ausgebildet, dass die durch den Chip strömenden suspendierten Partikel mit unterschiedlichem Druck durch den mindestens einen Mikrokanal strömen können. Dazu weist das System ein Proportionalventil auf. Der Druck, der auf strömenden suspendierten Partikel wirkt, hat auch Einfluss auf die Geschwindigkeit der strömenden Partikel. Anhand der sich bei einem bestimmten Druck einstellenden Geschwindigkeit können dann Rückschlüsse auf die Eigenschaften der Partikel, insbesondere auf die Eigenschaften roter Blutzellen gezogen werden. Der Druck kann durch das Proportionalventil insbesondere in einem Bereich zwischen 10 mbar und 2 bar einstellbar sein. Bei roten Blutzellen stellen sich dann (in Abhängigkeit der verwendeten Kanalgeometrie und Kanallänge) Geschwindigkeiten im Bereich von etwa 0,1 mm/s bis 20 mm/s ein.
  • In einer praktischen Ausführungsform des Systems weist dieses einen Gasanschluss für die Zuleitung von N2, CO2,O2 und/oder anderen Prozessgasen in die Suspension auf. Insbesondere durch die Oxygenierung bzw. Deoxygenierung ist es möglich die Eigenschaften der suspendierten Partikel zu verändern. Es wird hiermit eine weitere Möglichkeit geboten, die Partikel zu analysieren und z.B. suspendierte rote Blutzellen auf Anomalien hin zu überprüfen.
  • Insbesondere sind die suspendieren Partikel in einer Pufferlösung suspendiert. Dabei kann es sich bei roten Blutzellen insbesondere um eine physiologische Pufferlösung aus PBS oder PBS und BSA oder Tyrode handeln. Es ist aber auch denkbar, die rote Blutzellen direkt in Plasma zu vermessen oder einem anderen physiologischen Puffer. Insbesondere kann die Osmolarität und/oder der pH-Wert des jeweiligen Puffers verändert werden, um sich die Messung unter verschiedenen Bedingungen anzuschauen.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel, insbesondere mit einem wie vorstehend beschriebenen System. Die suspendierten Partikel werden dabei durch einen Chip (insbesondere einen wie vorstehend beschriebenen Chip) und mindestens einem daran ausgebildeten Mikrokanal geleitet. Die durchströmenden suspendierten Partikel werden mit einer Kamera aufgenommen und per Bildauswertung wird eine Analyse der Suspension vorgenommen.
  • Ein Anwender muss zur Durchführung des Verfahrens insbesondere mindestens einen Tropfen der suspendierten Partikel in ein erstes Reservoir eines wie vorstehend beschriebenen Chips mit einem Mikrokanal geben, insbesondere können die Partikel in eine physiologische Pufferlösung suspendiert werden. Für die Analyse roter Blutzellen wird insbesondere Konzentration der Zellen von kleiner 5% in einer Pufferlösung angestrebt. Dies stellt sicher, dass die Blutzellen einzeln und nicht in einer zu hohen Konzentration durch den mindestens einen Mikrokanal strömen.
  • Der Chip kann anschließend in eine wie vorstehend beschriebene Vorrichtung einlegt werden. Anschließend wird das Verfahren automatisch durchgeführt. Die Durchführung einer Analyse suspendierter Partikel dauert ca. 1 bis 20 min. In dieser Zeit strömen etwa 10 bis zu 20.0000 Zellen durch jeweils einen Mikrokanal. Für die Analyse von roten Blutzellen reicht dafür die Menge an roten Blutzellen aus einem Tropfen Blut.
  • Das Verfahren dient insbesondere zur Analyse der Haltbarkeit einer Blutkonserve. Mittels des Verfahrens kann insbesondere überprüft werden, ob die Blutkonserve noch geeignet ist, für einen Patienten verwendet zur werden. So können zum einen Patienten vor ungeeigneten Blutkonserven geschützt werden und andererseits Blutkonserven davor bewahrt werden, vernichtet zu werden, wenn diese bereits über ihre nominelles Haltbarkeitsdatum hinaus gelagert wurden.
  • Das Verfahren kann auch zur Erkennung verschiedener Anomalien an roten Blutzellen dienen. Außerdem kann die Wirksamkeit einschlägiger Medikamenten in vitro unter physiologischen Bedingungen simuliert bzw. getestet werden. Beispielsweise können neuartige Medikamente für die Sichelzellenanämie erprobt werden.
  • Insbesondere wird die Strömungsdynamik der suspendierten Partikel in Abhängigkeit vom eingestellten Druck analysiert. Die sich einstellende Strömungsgeschwindigkeit kann berechnet werden, indem ein suspendierter Partikel in mindestens zwei, in zeitlich definiertem Abstand aufgenommenen Aufnahmeframes identifiziert wird und die zurückgelegte Strecke zwischen den beiden Aufnahmezeitpunkten bestimmt wird. Anhand der sich entstellende Geschwindigkeit von roten Blutzellen und ihrer Deformierbarkeit sowie charakteristischen Gestalt können z.B. Rückschlüsse auf Erkrankungen gezogen werden.
  • Insbesondere wird zusätzlich oder alternativ die Form einzelner suspendierter Partikel analysiert. Die Form von roten Blutzellen - insbesondere in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit - ermöglicht einen Hinweis auf mögliche Erkrankungen oder lässt auch Rückschlüsse auf die Haltbarkeit einer Blutkonserve zu.
  • Alternativ oder in Ergänzung zu den beiden vorstehenden Eigenschaften der Partikel, wird der Schwerpunkt einzelner suspendierter Partikel in Bezug auf eine Mikrokanalmitte analysiert. Hieraus sind bei roten Blutzellen wiederrum Rückschlüsse auf Anomalien oder die Haltbarkeit möglich.
  • Die Analyse der Geschwindigkeit, der Form und/oder des Schwerpunktes der Partikel erfolgt insbesondere mittels automatischer Bilderkennung. Dazu ist insbesondere ein machine learning Verahren vorgesehen, welches darauf trainiert ist, die Form der suspendierten Partikel zu ermitteln. Die Lage des Schwerpunktes einzelner suspendierter Partikel und/oder ihre Geschwindigkeit kann ebenfalls mit klassischen Methoden oder künstlicher Intelligenz ermittelt werden.
  • Die aufgenommenen Bilder werden insbesondere an eine übergeordnete Einheit übermittelt, wo sie ausgewertet werden.
  • Nach erfolgter Auswertung wird insbesondere ein Report mit den Analyseergebnissen erstellt. Im Falle der Analyse von roten Blutzellen kann aus dem Report zum Beispiel ersichtlich sein, ob die Blutzellen irgendwelche Auffälligkeiten aufweisen, die auf bestimmte Krankheiten hinweisen oder ob eine Blutkonserve noch den Qualitätsanforderungen genügt, um sie für einen Patienten zu verwenden.
  • Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind nachfolgend in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • 1 einen Chip in einer ersten Ausführungsform einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
    • 2 das Abformteil zu Abformung der Mikrokanäle,
    • 3 einen Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung, beinhaltend Ein- bzw. Auslassbereich mit Filterelementen,
    • 4 den Chip aus 1 in einem Querschnitt gemäß Linie IV-IV aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 5 den Chip aus 1 in einem Querschnitt gemäß Linie V-V aus 1 in einer schematischen Darstellung ,
    • 6 den Chip in einer zweiten Ausführungsform in einem Querschnitt analog zu Linie IV-IV aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 7 den Chip in einer zweiten Ausführungsform in einem Querschnitt analog zu Linie V-V aus 1 in einer schematischen Darstellung,
    • 8 eine Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne und
    • 9 einen Ausschnitt der Vorrichtung aus 7 in einer Seitenansicht.
  • In 1 ist ein Chip 1 zur Analyse suspendierter Partikel in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Chip 10 umfasst einen Grundkörper 12. Der Grundkörper 12 ist in der hier gezeigten ersten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet und umfasst ein Kanalelement 14 und ein Trägerelement 16 (gut erkennbar in 4 und 5). Ferner weist der Chip 10 ein Abdeckelement 18 auf.
  • Der Grundkörper 12 - und hier das Kanalelement 14 - weisen an einer ersten Oberfläche (hier an der Unterseite) mehrere parallel verlaufende Mikrokanäle 20 auf (vgl. 3). In 5 ist exemplarisch nur ein Mikrokanal 20 dargestellt. Die Mikrokanäle 20 sind als Vertiefungen im Grundkörper 12 ausgebildet und von drei Seiten von dem Grundkörper 12 umgeben. Von der vierten Seite sind die Mikrokanäle 20 von dem Abdeckelement 18 abgedeckt (vgl. 5).
  • Die Kanallängsrichtung ist hier die x-Richtung, die Kanalquerrichtung die y-Richtung und die Kanalhochrichtung die z-Richtung.
  • Der Grundkörper 12 ist in der ersten Ausführungsform des Chips 10 aus Kunststoff, wobei das Kanalelement 14 aus Silikon ausgebildet ist und das Trägerelement 16 aus Polycarbonat. Das Abdeckelement 18 ist aus Glas.
  • Der Grundkörper 12 weist ein erstes Reservoir 22 und ein zweites Reservoir 24 zur Aufnahme der suspendierten Partikel auf. Vorliegend handelt es sich bei dem ersten Reservoir 22 und dem zweiten Reservoir 24 jeweils um einen Hohlzylinder, welcher von dem Grundkörper 12 nach oben hervorragt.
  • Das erste Reservoir 22 und das zweite Reservoir 24 sind strömungsleitend mit den mehreren Mikrokanälen 20 verbunden.
  • In 2 ist ein Abformteil 82 dargestellt. An diesem sind Formen ausgebildet, welche an dem Grundkörper 12 durch Abformen ausgebildet werden. Wie aus 2 ersichtlich, werden am Grundkörper 12 dazu durch Abformung von den Strukturen 26' an der Seite der Mikrokanäle 20 jeweils ein Einlass 26 ausgebildet, welcher mit dem ersten Reservoir 22 verbunden ist. Ebenfalls wird durch Abformung von Formen 28' ein Auslass gebildet, welcher mit dem zweiten Reservoir 24 verbunden ist. Zwischen dem Einlass 26 und den Mikrokanälen 20 sowie zwischen dem Auslass und den Mikrokanälen 20 erstreckt sich jeweils ein Einlassbereich 30, in welchem mehrere Filterelemente angeordnet ein können. Der Einlassbereich 30 wird durch Formen 30' abgeformt und die Filterelemente durch Formen 32'. Bei den Formen 32' für die Filterelemente handelt sich um sich über die Kanalhöhe in z-Richtung erstreckende zylinderförmige Strukturen 32', welche korrespondierende Filterelemente erzeugen, welche verhindern, dass größere Verunreinigungen in die Mikrokanäle 20 gelangen. Der Einlassbereich 30 ist jeweils tropfenförmig ausgebildet und weist im Bereich des Einlasses 26 bzw. Auslasses eine größere Ausdehnung auf, die bis hin zu den Mikrokanälen 20 abnimmt. Dies liegt daran, dass die Verbindung zwischen dem Reservoir 22, 24 und dem jeweiligen Einlass 26 herstellungsbedingten Toleranzen unterworfen ist und sichergestellt werden soll, dass eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Reservoir 22, 24 und den Mikrokanälen hergestellt ist.
  • Wie in den 1 und 2 gut erkennbar ist, ist der Chip 10 spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine y-z Ebene senkrecht zur Länge der Mikrokanäle 20 ausgebildet. Der Chip 10 kann so in beiden Richtungen in eine Vorrichtung 48 eingesetzt werden (vgl. 8 und 9). Die suspendierten Partikel können in eines der beiden Reservoire 22, 24 eingefüllt werden und jeweils durch die Mikrokanäle 20 zum anderen Reservoir 24, 22 strömen. Es gibt keine bevorzugte Strömungsrichtung.
  • Weiterhin weist der Grundkörper 12 einen umlaufenden Kragen 34 auf (vgl. 1, 3 und 4). Der umlaufende Kragen 34 ist in der ersten in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform an dem Trägerelement 16 ausgebildet.
  • Die Verbindung zwischen dem Trägerelement 16 und dem Kanalelemente 14 ist in den 4 und 5 gut erkennbar. Das Trägerelement 16 weist mehrere Öffnungen 36 auf, welche von Verbindungsabschnitten 37 des Kanalelementes 14 ausgefüllt und hintergriffen sind. Die Verbindungsabschnitte 37 bilden mit den hintergreifenden Abschnitten 39 eine glatte Oberfläche. Die formschlüssige Verbindung wird erzielt, indem bei der Herstellung des Grundkörpers 12 das Trägerelement 16 bereits als fertiges Teil vorliegt und auf dem noch nicht gehärteten Kanalelement 14 aus Silikon platziert wird. Das Silikon tritt dann durch die Öffnungen 36 und hintergreift diese.
  • Ferner weist der Chip 10 ein Sichtfenster 38 auf (vgl. 1 und 5). Das Sichtfenster 38 ist ein Bereich des Grundkörpers 12 mit reduzierter Materialstärke. Der Grundkörper 12 weist hier eine Vertiefung 40 auf. In der ersten Ausführungsform des Chips 10 weisen sowohl das Kanalelement 14 als auch das Trägerelement 16 eine geringere Dicke als in den umliegenden Bereichen auf. In 5 ist erkennbar, dass im Bereich des Sichtfensters 38 zwischen dem Trägerelement 16 und dem Kanalelement 14 ein optisches Element 42 eingespritzt ist. Die Vertiefung 40 zur Bildung des Sichtfensters 38 ist durch Seitenwände 44 von dem Trägerelement 16 umgeben und durch dieses abgestützt.
  • Zwischen dem Sichtfenster 38 und dem ersten Reservoir 22, dem zweiten Reservoir 24 und dem umlaufenden Kragen 34 erstrecken sich jeweils Rippen 41 zur Versteifung des Chips 10.
  • In 4 ist der Übergang von dem ersten Reservoir 22 zum Einlass 26 in die Mikrokanäle 20 gezeigt. In das Reservoir 22 ragt dazu eine Steigleitung 46, die auf einer Höhe in dem Reservoir 22 endet, in welchem eine gewünschte Konzentration an sedimentierten Partikeln herrscht.
  • In 4 ist zudem bereits ein Teil 66 der Vorrichtung 48 gezeigt, die in Verbindung mit den 8 und 9 im Folgenden noch erläutert wird.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform sind das erste Reservoir 22, das zweite Reservoir 22, die Steigleitung 46, der umlaufende Kragen 34 und die Seitenwände 44 der Vertiefung 40 für das Sichtfenster 38 von dem Trägerelement 16 gebildet. Das Kanalelement 14 weist an seiner Unterseite mehrere Mikrokanäle 20, den Einlass 26, den Auslass, den jeweiligen Einlassbereich 30 und die Filterelemente 32 auf.
  • Im Folgenden wird zur Beschreibung weiterer Ausführungsformen für identische oder zumindest funktionsgleiche Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet, wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform.
  • In den 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Chips 10 dargestellt, wobei der Grundkörper 12 hier einteilig ausgebildet ist. Das heißt, das erste Reservoir 22, das zweite Reservoir 24, die Steigleitung 46, der umlaufende Kragen 34, das Sichtfenster 38, die Mikrokanäle 20, der Einlass 26, der Auslass, die jeweiligen Einlassbereiche 30 und die Filterelemente 32 sind sämtlich an dem einteiligen Grundkörper 12 ausgebildet. Der Grundkörper 12 ist in diesem Fall aus TPE und mittels Kunststoffspritzguss hergestellt.
  • In den 8 und 9 ist eine Vorrichtung 48 gezeigt. Die Vorrichtung 48 bildet zusammen mit dem Chip 10 ein System 78 zur Analyse von suspendierten Partikeln.
  • Die Vorrichtung 48 ist hier als ein kompaktes table-top Gerät ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 50. Um das Innere der Vorrichtung 48 sehen zu können, ist das Gehäuse 50 in den 8 und 9 ohne linke und rechte Seitenwände dargestellt.
  • Das Gehäuse 50 weist einen Freiraum 52 auf, in welchem ein Objekttisch 54 zugänglich ist. Der Objekttisch 54 ist für die Positionierung des Chips 10 vorgesehen. Der Chip 10 ist dabei in einer Vertiefung (nicht erkennbar) in dem Objekttisch 54 angeordnet. Die Vertiefung weist eine umlaufende Anlagekante auf, auf der der umlaufende Kragen 34 des Grundkörpers 12 zur Anlage kommt. Die Oberseite des Chips 10 schließt bündig mit der Oberseite des Objekttisches 54 ab.
  • In dem Gehäuse 50 ist eine optische Einheit 56 angeordnet. Die optische Einheit 56 umfasst hier ein unterhalb des Chips 10 angeordnetes Objektiv 58 und eine Kamera 60. Es handelt sich hier um eine inverse Anordnung. Das Licht wird von dem Objektiv 58 auf die Kamera 60 mit einer geeigneten Optik umgelenkt.
  • Eine Lichtquelle 62 ist oberhalb des Objekttisches 54 und oberhalb des Chips 10 angeordnet. Die Lichtquelle 62 strahlt von der den Mikrokanälen 20 abgewandten Seite auf den Chip 10. An der Seite der Mikrokanäle 20 ist die optische Einheit 56 mit dem Objektiv 58 angeordnet. Insgesamt ist die Vorrichtung hierzu dazu ausgelegt in einem Durchlicht-Modus bzw. Hellfeld-Modus betrieben zu werden.
  • In dem Gehäuse 50 der Vorrichtung 48 ist eine Fördereinrichtung 64 angeordnet, hier eine Pumpe, welche strömungsleitend mit einem Anschlusselement 66 verbunden ist. Das Anschlusselement 66 ragt in den Freiraum 52 hinein und dient zur Kontaktierung des ersten Reservoirs 22 des Chips 10. Das Anschlusselement 66 ist hier als Stutzen ausgebildet und weist zudem einen Dichtring 68 auf (vgl. 4), sodass das Anschlusselement 66 und das erste Reservoir 22 dichtend miteinander verbindbar sind. Das Anschlusselement 66 ist mit einer Feder 70 verbunden, sodass das Anschlusselement 66 mit einer definierten Federkraft auf den Chip 10 anpressbar ist.
  • Über das Anschlusselement 66 wird das erste Reservoir 22 mit Druck beaufschlagt. Der Druck bewirkt eine Strömung der suspendierten Partikel von dem ersten Reservoir 22 durch die Mikrokanäle 20 zu dem zweiten Reservoir 24. Die Fördereirichtung ist hier mit einem Druckspeicher verbunden.
  • Stromabwärts der Fördereinrichtung 64 ist ein Proportionalventil (nicht erkennbar) angeordnet, über welches der Druck, mit welchem das erste Reservoir 22 beaufschlagt wird, regelbar ist. Je nach angelegtem Druck, weisen die strömenden suspendierten Partikel eine andere Geschwindigkeit, Form und auch Lage in Bezug auf eine Mitte eines Mikrokanals 20 auf.
  • Stromabwärts der Fördereinrichtung 64 ist zudem ein Gasanschluss 72 angeordnet, über den die Einleitung von N2, O2 oder CO2 oder einem sonstigen Prozessgas möglich ist.
  • Ferner weist die Vorrichtung 48 eine Heizung auf. Das Anschlusselement 66 ist hier heizbar, um die suspendierten Partikel mit einer gewünschten Temperatur zu beaufschlagen.
  • Die Lichtquelle 62 und das Anschlusselement 66 sind mit einer Bühne 74 verbunden, welche relativ zu dem Objekttisch 54 und dem Chip 10 verfahrbar ist. Nach Platzierung des Chips 10 auf dem Objekttisch 54, wird die Bühne 74 in Richtung des Chips 10 verfahren, bis das Anschlusselement 66 mit ausreichender Kraft mit dem Reservoir 22 verbunden ist. Die Lichtquelle 62 befindet sich dann nah oberhalb des Sichtfensters 38. Nach dem Anschluss des Anschlusselementes 62 und des Reservoirs 22 kann die Analyse der suspendierten Partikel erfolgen. Die Vorrichtung weist eine Abdeckung 76 auf, welche herunterfahrbar ist und den Freiraum gegenüber versehentlichem Eingriff verschließt. Zum Start der Analyse ist eine entsprechende Bedieneinheit 80 an dem Gehäuse 50 angeordnet.
  • Die optische Einheit 56 ist so zu dem Chip 10 positioniert, dass ein Sichtfeld (field of view) innerhalb des Sichtfensters 38 des Grundkörpers 12 liegt. Das Sichtfeld und die Mikrokanäle 20 sind so dimensioniert, dass sich immer mindestens ein Mikrokanal 20 im Sichtfeld der optischen Einheit 56 befinden und die darin strömenden Partikel analysiert werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Chip
    12
    Grundkörper
    14
    Kanalelement
    16
    Trägerelement
    18
    Abdeckelement
    20
    Mikrokanal
    20'
    Vorsprung zur Abformung des Mikrokanals
    22
    erstes Reservoir
    24
    zweites Reservoir
    26
    Einlass
    26'
    Form zur Abformung eines Einlasses
    28'
    Form zur Abformung eines Auslasses
    30
    Einlassbereich
    30'
    Form zur Abformung eines Einlassbereiches
    32'
    Form zur Abformung eines Filterelementes
    34
    Kragen
    36
    Öffnung
    37
    Verbindungsabschnitt
    38
    Sichtfenster
    39
    hintergreifender Abschnitt
    40
    Vertiefung
    41
    Rippe
    42
    Maske
    44
    Seitenwand
    46
    Steigleitung
    48
    Vorrichtung
    50
    Gehäuse
    52
    Freiraum
    54
    Objekttisch
    56
    optische Einheit
    58
    Objektiv
    60
    Kamera
    62
    Lichtquelle
    64
    Fördereinrichtung/Pumpe
    66
    Anschlusselement
    68
    Dichtring
    70
    Feder
    72
    Gasanschluss
    74
    Bühne
    76
    Abdeckung
    78
    System
    80
    Bedienelement
    82
    Abformteil

Claims (47)

  1. Chip für die Analyse suspendierter Partikel, wobei der Chip (10) einen Grundkörper (12) umfasst, wobei der Grundkörper (12) mindestens einen Mikrokanal (20) zur Durchleitung der suspendierten Partikel aufweist.
  2. Chip nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mehrere Mikrokanäle (20) aufweist.
  3. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) aus Glas, Keramik oder Kunststoff ist.
  4. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mikrokanal (20) von einem Abdeckelement (18) bedeckt ist.
  5. Chip nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) aus Silikon, Glas oder Kunststoff ist.
  6. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mindestens ein Reservoir (22, 24) zur Aufbewahrung der suspendierten Partikel aufweist.
  7. Chip nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Reservoir (22, 24) eine Steigleitung (46) endet, welche eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Reservoir (22, 24) und dem mindestens einen Mikrokanal (20) herstellt, wobei die Steigleitung (46) oberhalb des Bodens des Reservoirs (22, 24) endet.
  8. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende des mindestens einen Mikrokanals (20) mindestens ein Filter (26) angeordnet ist.
  9. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (10), in Bezug auf eine y-z-Ebene senkrecht zu dem mindestens einen Mikrokanal (20), spiegelsymmetrisch ist.
  10. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mikrokanal (20) eine Verengung aufweist.
  11. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mindestens zweiteilig ausgebildet ist und ein Kanalelement (14) und ein Trägerelement (16) umfasst, das Kanalelement (14) mindestens ein Mikrokanal (20) aufweist und wobei das Trägerelement (16) an einer dem mindestens einen Mikrokanal (20) abgewandten Oberfläche an den Kanalelement (14) angeordnet ist.
  12. Chip nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) aus Glas, Keramik, Silikon oder Kunststoff ist.
  13. Chip nach einem der zwei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) und das Kanalelement (14) verliersicher miteinander verbunden sind.
  14. Chip nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verbindungabschnitt (37) an der zum Trägerelement (18) gerichteten Oberfläche des Kanalelementes (14) ausgebildet ist, wobei sich der Verbindungsabschnitt (37) durch eine korrespondierende Öffnung (36) in dem Trägerelement (16) erstreckt und diese hintergreift.
  15. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) ein Sichtfenster (38) aufweist.
  16. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mindestens eine Positionierhilfe aufweist.
  17. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) einen zumindest teilweise umlaufenden Kragen (34) aufweist.
  18. Verwendung eines Chips (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Analyse suspendierter Partikel.
  19. Verfahren zur Herstellung eines Chips (10) für die Analyse suspendierter Partikel, umfassend folgende Verfahrensschritte a) Bereitstellen eines strukturierten Abformteils (82) mit mindestens einer Erhebung (20') zur Strukturierung eines Mikrokanals (20), b) Einlegen des Abformteils (82) in eine Form, c) Einfüllen von Material in die Form zur Bildung eines Grundkörpers (12), d) Aushärten des Grundkörpers (12), e) Entnehmen des vom Abformteil (82) abgeformten Grundkörpers (12) aus der Form, f) Anordnen eines Abdeckelementes (18) an einer ersten Oberfläche des Grundkörpers (12), an welcher der mindestens eine Mikrokanal (20) ausgebildet ist.
  20. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) in Schritt c) mittels Spritzguss aus Kunststoff hergestellt wird.
  21. Verfahren nach einem der zwei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) und der Grundkörper (12) vor ihrer Verbindung einer Plasma-, UV- und/oder Lösemittelbehandlung unterzogen werden.
  22. Verfahren nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) zweiteilig hergestellt wird und in Schritt c) ein Material zur Bildung eines Kanalelementes (14) eingefüllt wird und anschließend ein Trägerelement (16) auf dem Kanalelement (12) platziert wird, und wobei in Schritt e) die Elemente Trägerelement (16) und Kanalelement (14) entnommen werden.
  23. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (16) in Schritt c) bereits als ausgehärtetes Spritzgussteil aus Kunststoff vorliegt.
  24. Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflegen des Trägerelementes (16) auf das Kanalelement (14) mit einem derartigen Druck erfolgt, dass das Material des Kanalelementes (14) aus mindestens einer Öffnung (36) in dem Trägerelement (16) heraustritt und diese Öffnung (36) hintergreift.
  25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine strömungsleitende Verbindung von einem Reservoir (22, 24) zu dem mindestens einen Mikrokanal (20) durch Einstechen in den Grundkörper (12) hergestellt wird.
  26. Verfahren zur Herstellung eines Chips (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 17 mittels additiver Fertigung.
  27. Vorrichtung zur Analyse suspendierter Partikel, mit einer optischen Einheit (56) und mit einem Objekttisch (54) zur Positionierung eines Chips (10) mit mindestens einem Mikrokanal (20) zum Durchfluss der suspendierten Partikel, und mit einem Anschlusselement (66) zur Herstellung einer strömungsleitenden Verbindung mit dem mindestens einen Chip (10).
  28. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (66) mittels Federkraft auf den Chip (10) anpressbar ist.
  29. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Objekttisch (54) eine Vertiefung mit einer zumindest teilweise umlaufenden Anlagekante aufweist, an der ein dazu korrespondierender Kragen (34) des Chips (10) zur Anlage bringbar ist.
  30. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (48) eine Heizeinrichtung aufweist.
  31. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit (56) verschwenkbar gelagert ist.
  32. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese geeignet ausgebildet ist, in einem Durchlicht-Modus zu arbeiten.
  33. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Objekttisch (54) und das mindestens eine Anschlusselement (66) relativ zueinander verfahrbar sind.
  34. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Fördereinrichtung (64) aufweist.
  35. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu eingerichtet ist, die Position des Schwerpunktes einzelner suspendierter Partikel relativ zu einer Mitte eines Mikrokanals (20) zu analysieren.
  36. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit aufweist.
  37. Verwendung einer Vorrichtung (48) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Analyse suspendierter Partikel.
  38. System zur Analyse von suspendierten Partikeln, mit einer Vorrichtung (48) mit einer optischen Einheit (56) und einem Objekttisch (54), wobei auf dem Objekttisch (54) ein Chip (10) mit mindestens einem Mikrokanal (20) angeordnet ist, und mit einer Fördereinrichtung (64), zur Förderung der suspendierten Partikel von einem ersten Reservoir (22) durch den mindestens einen Mikrokanal (20) zu einem zweiten Reservoir (24) und wobei mittels der optische Einheit (56) die suspendierten Partikel in dem mindestens einen Mikrokanal (20) betrachtbar sind.
  39. System nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Fördereinrichtung (64) erzeugte Druck auf die suspendierten Partikel in dem mindestens einen Mikrokanal (20) durch ein Proportionalventil veränderbar ist.
  40. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasanschluss (72) für die Zuleitung von N2, CO2, O2 oder einem anderen Prozessgas zu den suspendierten Partikeln vorgesehen ist.
  41. Verfahren zur Analyse suspendierter Partikel, wobei die Partikel durch einen Chip (10) mit mindestens einem Mikrokanal (20) geleitet werden und wobei die den mindestens einen Mikrokanal (20) durchströmenden Partikel mit einer Kamera (60) aufgenommen werden und per Bildauswertung eine Analyse der suspendierten Partikel vorgenommen wird.
  42. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der suspendierten Partikel analysiert wird.
  43. Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form einzelner suspendierter Partikel analysiert wird.
  44. Verfahren nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt einzelner suspendierter in Bezug auf eine Mitte eines Mikrokanals (20) analysiert wird.
  45. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse mittels automatischer Bilderkennung erfolgt.
  46. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgenommenen Bilder an eine übergeordnete Einheit übermittelt werden.
  47. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Auswertung ein Report mit den Analyseergebnissen erstellt wird.
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