DE102022207704A1

DE102022207704A1 - Distributor unit for an analysis device for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge, analysis device and method for producing a body unit for a distribution unit

Info

Publication number: DE102022207704A1
Application number: DE102022207704.0A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kneule; Dieter Amesoeder; Stephan Geise; David Minzenmay; Max Schellenberg; Armin Schuelke; Ronny Leonhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Verteilereinheit (120) für ein Analysegerät. Die Verteilereinheit (120) weist eine mehrschichtige Korpuseinheit (200) auf, die eine Verschaltungsplatte (208) mit mindestens einem Kommunikationskanal (210) und eine Abschlussplatte (212) aufweist, wobei die Verschaltungsplatte (208) und die Abschlussplatte (212) miteinander verbunden sind, um den Kommunikationskanal (210) zwischen einem Eingangsanschluss (214) und einem Ausgangsanschluss (216) auszuformen, insbesondere wobei die Verschaltungsplatte (208) und die Abschlussplatte (212) mittels eines beidseitig haftenden Dichtelement (1010) miteinander verbunden sind. Ferner eine Anschlussblockeinheit (202) mit mindestens einem Kartuschenanschluss (204) zum kartuschenseitigen Koppeln der Verteilereinheit (120) mit der Mikrofluidikkartusche (105), wobei der Kartuschenanschluss (104) fluidisch mit dem mindestens einen Ausgangsanschluss (216) verbunden ist, und mindestens ein Kartuschenventil (206), das an und/oder in der Korpuseinheit (200) angeordnet ist, wobei das Kartuschenventil (206) mit dem Eingangsanschluss (214) fluidisch verbunden ist und ausgebildet ist, um ein in der Korpuseinheit (200) geführtes Fluid an die Mikrofluidikkartusche (105) abzugeben.The approach presented here relates to a distribution unit (120) for an analysis device. The distribution unit (120) has a multilayer body unit (200) which has a circuit board (208) with at least one communication channel (210) and a termination plate (212), the circuit board (208) and the termination plate (212) being connected to one another in order to form the communication channel (210) between an input connection (214) and an output connection (216), in particular wherein the circuit board (208) and the end plate (212) are connected to one another by means of a sealing element (1010) which adheres on both sides. Furthermore, a connection block unit (202) with at least one cartridge connection (204) for coupling the distribution unit (120) on the cartridge side to the microfluidic cartridge (105), the cartridge connection (104) being fluidly connected to the at least one output connection (216), and at least one cartridge valve (206), which is arranged on and/or in the body unit (200), wherein the cartridge valve (206) is fluidly connected to the inlet connection (214) and is designed to supply a fluid guided in the body unit (200) to the microfluidic cartridge (105).

Description

Stand der TechnikState of the art

Der Ansatz geht von einer Verteilereinheit für ein Analysegerät zum Analysieren einer in einer Mikrofluidikkartusche enthaltenen Probe, einem Analysegerät sowie einem Verfahren zum Herstellen einer Korpuseinheit für eine Verteilereinheit nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.The approach is based on a distribution unit for an analysis device for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge, an analysis device and a method for producing a body unit for a distribution unit according to the preamble of the independent claims. The subject of the present approach is also a computer program.

Mikrofluidische Analysesysteme (sog. Lab-on-Chips, kurz LoCs) erlauben ein automatisiertes, zuverlässiges, schnelles, kompaktes und kostengünstiges Prozessieren von Patientenproben für die medizinische Diagnostik. Durch die Kombination einer Vielzahl von Operationen für die kontrollierte Manipulation von Fluiden können komplexe molekulardiagnostische Testabläufe in einer mikrofluidischen Vorrichtung, welche auch als Lab-on-Chip-Kartusche bezeichnet wird, durchgeführt werden. Das Prozessieren der Lab-on-Chip-Kartusche und die Analyse der Patientenprobe können dabei in einem kompakten Analysegerät erfolgen. Nach dem Stand der Technik sind unterschiedliche Typen von mikrofluidischen Analysesystemen bekannt, welche auch als Lab-on-Chip-Plattformen oder Lab-on-Chip-Systeme bezeichnet werden. Derartige Lab-on-Chip-Plattformen verfolgen für die Bereitstellung der mikrofluidischen Operationen diverse technologische Ansätze: Zentrifugal-basierte Lab-on-Chip-Systeme nutzen beispielsweise die Zentrifugal-, Coriolis- und Eulerkräfte aus, welche in einer in kontrollierte Rotation versetzten Lab-on-Chip-Kartusche auftreten. Eine weitere Klasse von Lab-on-Chip-Plattformen stellen die druckbasierten Systeme dar, welche durch das Anlegen von wenigstens zwei Druckniveaus an eine mikrofluidische Kartusche einen kontrollierten Flüssigkeitstransport in dieser bewerkstelligen.Microfluidic analysis systems (so-called lab-on-chips, or LoCs for short) allow automated, reliable, fast, compact and cost-effective processing of patient samples for medical diagnostics. By combining a variety of operations for the controlled manipulation of fluids, complex molecular diagnostic test procedures can be carried out in a microfluidic device, also known as a lab-on-chip cartridge. The processing of the lab-on-chip cartridge and the analysis of the patient sample can be carried out in a compact analysis device. According to the prior art, different types of microfluidic analysis systems are known, which are also referred to as lab-on-chip platforms or lab-on-chip systems. Such lab-on-chip platforms pursue various technological approaches to provide microfluidic operations: centrifugal-based lab-on-chip systems, for example, exploit the centrifugal, Coriolis and Euler forces, which are set in a controlled rotation lab system. on-chip cartridge occur. Another class of lab-on-chip platforms are pressure-based systems, which achieve controlled liquid transport in a microfluidic cartridge by applying at least two pressure levels.

In der Patentschrift EP 3 010 760 B1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Glasspiegel durch ein doppelseitig klebendes Montageband auf der bedampften Aluminiumfläche und eine Kunststoffhalterung befestigt wird. Dieses Montageband hält den Glasspiegel für die 10 Jahre Lebenszeit eines Automobils bei Temperaturen von über 100°C auf der Spiegelhalterung.In the patent specification EP 3 010 760 B1 A process is described in which a glass mirror is attached to the vapor-coated aluminum surface using a double-sided adhesive mounting tape and a plastic holder. This assembly tape holds the glass mirror on the mirror mount for the 10-year lifespan of an automobile at temperatures of over 100°C.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Verteilereinheit für ein Analysegerät zum Analysieren einer in einer Mikrofluidikkartusche enthaltenen Probe, ein verbessertes Analysegerät sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Korpuseinheit für eine Verteilereinheit, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here provides an improved distribution unit for an analysis device for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge, an improved analysis device and an improved method for producing a body unit for a distribution unit, further a device that uses this method, and finally a corresponding computer program is presented according to the main claims. The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.

Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine kostenreduzierte und zusätzlich oder optional funktionsverbesserte Verteilereinheit für ein Analysegerät geschaffen, die durch ihren lagenartigen oder schichtartigen Aufbau besonders platzsparend realisiert sein kann. Durch den lagenartigen Aufbau wird weniger Bauraum innerhalb des Analysegerätes benötigt, sodass beispielsweise das gesamte Analysegerät kompakter realisiert werden kann. Des Weiteren kann auch eine Herstellung vereinfacht und dadurch Herstellungskosten reduziert werden.The approach presented here creates a cost-reduced and additionally or optionally functionally improved distribution unit for an analysis device, which can be implemented in a particularly space-saving manner due to its layer-like or layer-like structure. The layer-like structure means that less installation space is required within the analysis device, so that, for example, the entire analysis device can be made more compact. Furthermore, production can also be simplified and production costs can thereby be reduced.

Es wird eine Verteilereinheit für ein Analysegerät zum Analysieren einer in einer Mikrofluidikkartusche enthaltenen Probe vorgestellt. Die Verteilereinheit weist eine mehrschichtige Korpuseinheit auf, die eine Verschaltungsplatte mit mindestens einem Kommunikationskanal und eine Abschlussplatte aufweist, wobei die Verschaltungsplatte und die Abschlussplatte miteinander verbunden sind, um den Kommunikationskanal zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss in der Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ der Abschlussplatte zu bilden. Insbesondere können die Verschaltungsplatte und die Abschlussplatte mittels eines beidseitig haftenden Dichtelements miteinander verbunden sein oder gefügt werden. Weiterhin weist die Verteilereinheit eine Anschlussblockeinheit mit mindestens einem Kartuschenanschluss zum kartuschenseitigen Koppeln der Verteilereinheit mit der Mikrofluidikkartusche auf, wobei der Kartuschenanschluss fluidisch mit dem mindestens einen Ausgangsanschluss verbunden ist, sowie mindestens ein Kartuschenventil, das hier auch als Portventil bezeichnet ist und das an und zusätzlich oder alternativ in der Korpuseinheit angeordnet ist, wobei das Kartuschenventil mit dem Eingangsanschluss fluidisch verbunden ist und ausgebildet ist, um ein in der Korpuseinheit geführtes Fluid an die Mikrofluidikkartusche abzugeben.A distribution unit for an analysis device for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge is presented. The distribution unit has a multilayer body unit which has a circuit board with at least one communication channel and a termination plate, wherein the circuit board and the termination plate are connected to one another to form the communication channel between an input connection and an output connection in the circuit board and additionally or alternatively the termination plate . In particular, the circuit board and the end plate can be connected or joined to one another by means of a sealing element that adheres on both sides. Furthermore, the distribution unit has a connection block unit with at least one cartridge connection for coupling the distribution unit to the microfluidic cartridge on the cartridge side, the cartridge connection being fluidly connected to the at least one output connection, as well as at least one cartridge valve, which is also referred to here as a port valve and which is on and additionally or is alternatively arranged in the body unit, wherein the cartridge valve is fluidly connected to the input connection and is designed to deliver a fluid carried in the body unit to the microfluidic cartridge.

Das Analysegerät kann beispielsweise im medizinischen Bereich eingesetzt werden, um beispielsweise Patientenproben analysieren zu können. Da dazu oftmals austauschbare Mikrofluidikkartuschen verwendet werden können, durch die eine Analyse der entsprechenden Probe automatisiert und dadurch zeiteffizient erfolgen kann, kann ein solches Analysegerät eine Verteilereinheit aufweisen, die innerhalb des Analysegerätes angeordnet sein und dadurch eine fluidische Verbindung des Analysegerätes mit der Mikrofluidikkartusche herstellen kann. Vorteilhafterweise kann dadurch die Mikrofluidikkartusche mit einem Fluid beaufschlagt und die Probe unter Verwendung des Fluids analysiert werden. Die Verteilereinheit, genauer gesagt die Korpuseinheit der Verteilereinheit, kann beispielsweise ein Metall wie Aluminium und zusätzlich oder alternativ einen Kunststoff aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Korpuseinheit durch die Wahl des Materials leicht und zusätzlich oder alternativ kostengünstig realisiert werden oder sein. Durch den schichtartigen Aufbau der Korpuseinheit kann weiterhin vorteilhaft ein für die Verteilereinheit benötigter Bauraum innerhalb des Analysegerätes reduziert werden, wodurch folglich das Analysegerät kompakter realisiert werden kann. Durch die schichtartige, beziehungsweise sandwichartige Form der Korpuseinheit kann alternativ dazu ein freier Raum für weitere optionale Bauteile des Analysegerätes genutzt werden. Die Platten der Korpuseinheit können beispielsweise planar ausgeformt sein. Der Kommunikationskanal kann beispielsweise als eine Nut, eine Spur oder als eine Vertiefung zum Führen des Fluids realisiert sein. Vorteilhafterweise kann dabei das Fluid von dem Eingangsanschluss zu dem Ausgangsanschluss geleitet werden, um es dann unter Verwendung der Anschlussblockeinheit an die Mikrofluidikkartusche bereitstellen zu können. Die Verschaltungsplatte und die Abschlussplatte können vorteilhafterweise unter Verwendung des beidseitig haftenden Dichtelements mittels eines Durchstrahlprozesses miteinander gefügt sein. Die Anschlussblockeinheit kann vorteilhafterweise als eine Adapterschnittstelle zwischen der Verteilereinheit und der Mikrofluidikkartusche ausgeformt sein und kann vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Kartuschenanschlüssen aufweisen. Die Anschlussblockeinheit kann dabei ausgebildet sein, um das über den mindestens einen Ausgangsanschluss empfangene Fluid an die Kartuschenanschlüsse zu verteilen. Dies kann beispielsweise abhängig von der Ausgestaltung der Kanäle und angeschlossenenen Verbraucher sein. Der mindestens eine Kartuschenanschluss kann vorteilhafterweise fluidmechanisch mit dem mindestens einen Ausgangsanschluss verbunden sein. Die Abschlussplatte kann beispielsweise als eine Schutzplatte ausgeführt sein, die lediglich beispielhaft mit der Verschaltungsplatte verschraubt und zusätzlich oder alternativ stoffschlüssig unter Verwendung des Dichtelements verbunden sein kann. Das Dichtelement kann vorteilhafterweise als ein doppelseitig klebendes Band und das mindestens eine Kartuschenventil als ein Cartridge-Ventil ausgeformt sein. Das Prinzip kann vorteilhafterweise auch auf Aufsatzventile übertragbar sein. Vorteilhafterweise kann die Verteilereinheit eine Mehrzahl von gleichartig ausgeformten Kartuschenventilen aufweisen.The analysis device can be used, for example, in the medical field, for example to be able to analyze patient samples. Since replaceable microfluidic cartridges can often be used for this purpose, through which an analysis of the corresponding sample can be automated and therefore time-efficient, such an analysis device can have a distribution unit, which can be arranged within the analysis device and thereby establish a fluidic connection of the analyzer can produce a device with the microfluidic cartridge. Advantageously, the microfluidic cartridge can be supplied with a fluid and the sample can be analyzed using the fluid. The distribution unit, more precisely the body unit of the distribution unit, can, for example, have a metal such as aluminum and additionally or alternatively a plastic. Advantageously, the body unit can be implemented easily and additionally or alternatively cost-effectively through the choice of material. Due to the layered structure of the body unit, the installation space required for the distribution unit within the analysis device can also be advantageously reduced, as a result of which the analysis device can therefore be made more compact. Alternatively, due to the layer-like or sandwich-like shape of the body unit, free space can be used for further optional components of the analysis device. The plates of the body unit can, for example, be shaped planar. The communication channel can be implemented, for example, as a groove, a track or as a depression for guiding the fluid. Advantageously, the fluid can be guided from the input connection to the output connection in order to then be able to provide it to the microfluidic cartridge using the connection block unit. The circuit board and the end plate can advantageously be joined together using the sealing element that adheres on both sides by means of a transmission process. The connection block unit can advantageously be formed as an adapter interface between the distribution unit and the microfluidic cartridge and can advantageously have a plurality of cartridge connections. The connection block unit can be designed to distribute the fluid received via the at least one output connection to the cartridge connections. This can, for example, depend on the design of the channels and connected consumers. The at least one cartridge connection can advantageously be fluid-mechanically connected to the at least one output connection. The end plate can, for example, be designed as a protective plate, which can only be screwed to the circuit board, for example, and can additionally or alternatively be connected in a materially bonded manner using the sealing element. The sealing element can advantageously be formed as a double-sided adhesive tape and the at least one cartridge valve as a cartridge valve. The principle can advantageously also be transferred to top valves. Advantageously, the distribution unit can have a plurality of similarly shaped cartridge valves.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Korpuseinheit eine Kühlplatte zum Kühlen der Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ eine zwischen der Kühlplatte und der Verschaltungsplatte angeordnete Druckverteilerplatte aufweisen, die ausgebildet sein kann, um ein an die Druckverteilerplatte angelegtes Druckniveau an den mindestens einen Kommunikationskanal verteilen zu können. Die Kühlplatte kann beispielsweise aus einem metallischen und zusätzlich oder alternativ wärmeleitenden Material ausgeformt sein oder wenigstens ein solches aufweisen, um vorteilhafterweise Wärme abzuleiten. Die Druckverteilerplatte kann vorteilhafterweise ebenfalls mit den Kartuschenventilen verbunden sein. Vorteilhafterweise kann die Druckverteilerplatte eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen, die beispielsweise mit den Eingangsanschlüssen und zusätzlich oder alternativ mit den Ausgangsanschlüssen verbunden sein können. Weiterhin können die Öffnungen ausgeformt sein, um die Kartuschenventile aufnehmen zu können. Das bedeutet, dass die Anzahl der Öffnungen der Druckverteilerplatte mindestens der Anzahl der Kartuschenventile entsprechen kann. Da die Druckverteilerplatte vorteilhafterweise zwischen der Kühlplatte und der Verschaltungsplatte angeordnet sein kann und die Druckverteilerplatte die Öffnungen zum Aufnehmen der Kartuschenventile aufweisen kann, kann auch die Kühlplatte mindestens so viele Öffnungen aufweisen wie die Verteilereinheit Kartuschenventile aufweist. Die Öffnungen können dabei beispielsweise gebohrt, gefräst, gestanzt und zusätzlich oder alternativ als Stufenbohrung oder Durchgangsöffnungen ausgeformt sein.According to one embodiment, the body unit can have a cooling plate for cooling the circuit board and additionally or alternatively a pressure distribution plate arranged between the cooling plate and the circuit board, which can be designed to be able to distribute a pressure level applied to the pressure distribution plate to the at least one communication channel. The cooling plate can, for example, be formed from a metallic and additionally or alternatively heat-conducting material or at least have one in order to advantageously dissipate heat. The pressure distribution plate can advantageously also be connected to the cartridge valves. Advantageously, the pressure distribution plate can have a plurality of openings, which can be connected, for example, to the input connections and additionally or alternatively to the output connections. Furthermore, the openings can be shaped to accommodate the cartridge valves. This means that the number of openings in the pressure distribution plate can at least correspond to the number of cartridge valves. Since the pressure distribution plate can advantageously be arranged between the cooling plate and the circuit board and the pressure distribution plate can have the openings for receiving the cartridge valves, the cooling plate can also have at least as many openings as the distribution unit has cartridge valves. The openings can, for example, be drilled, milled, punched and additionally or alternatively formed as stepped bores or through openings.

Die Verschaltungsplatte kann mindestens einen weiteren Kommunikationskanal zwischen einem weiteren Eingangsanschluss in der Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ der Abschlussplatte und einem weiteren Ausgangsanschluss in der Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ der Abschlussplatte aufweisen. Insgesamt kann die Verschaltungsplatte eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen aufweisen, die vorteilhafterweise ebenfalls jeweils als eine Vertiefung, Nut oder Spur ausgeformt sein können. Vorteilhafterweise kann das Fluid auf die Kommunikationskanäle gleichmäßig aufgeteilt werden. Je nach Ausführung und Anwendung kann es möglich sein, das Fluid an unterschiedliche Kommunikationskanäle bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann jeder der Kommunikationskanäle mit jeweils einem der Kartuschenanschlüsse verbunden sein.The circuit board can have at least one further communication channel between a further input connection in the circuit board and additionally or alternatively the end plate and a further output connection in the circuit board and additionally or alternatively the end plate. Overall, the circuit board can have a plurality of communication channels, which can advantageously also be formed as a depression, groove or track. Advantageously, the fluid can be distributed evenly among the communication channels. Depending on the design and application, it may be possible to provide the fluid to different communication channels. Advantageously, each of the communication channels can be connected to one of the cartridge connections.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Dicke der Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ der Abschlussplatte an eine Länge eines Anschlussabschnitts des mindestens einen Kartuschenventils angepasst sein. Beispielsweise kann auch eine Dicke einer Druckverteilerplatte an die Länge des Anschlussabschnitts angepasst sein. Vorteilhafterweise kann die Dicke der jeweiligen Platte auch abhängig von einer Ventilgeometrie des mindestens einen Kartuschenventils realisiert sein. Das bedeutet, dass beispielsweise eine Form des Anschlussabschnitts und die Dicke der Platten in einem speziellen Verhältnis abhängig voneinander sind oder einander entsprechen. Weiterhin kann vorteilhafterweise sichergestellt und zusätzlich oder alternativ gewährleistet werden, dass der Kartuschenanschluss und der Eingangsanschluss abgedichtet sind.According to one embodiment, a thickness of the circuit board and additionally or alternatively of the end plate can be adapted to a length of a connection section of the at least one cartridge valve. For example, a thickness of a pressure distribution plate can also be specified Length of the connection section must be adjusted. Advantageously, the thickness of the respective plate can also be realized depending on a valve geometry of the at least one cartridge valve. This means that, for example, a shape of the connection section and the thickness of the plates are dependent on one another or correspond to one another in a specific relationship. Furthermore, it can advantageously be ensured and additionally or alternatively guaranteed that the cartridge connection and the input connection are sealed.

Ferner kann die Verschaltungsplatte und zusätzlich oder alternativ die Abschlussplatte eine Dicke von bis zu 10mm aufweisen. Vorteilhafterweise können die Platten eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Weist die Verteilereinheit beispielsweise mehr als zwei Platten auf, können mindestens zwei der Platten eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Vorteilhafterweise kann durch eine entsprechende Dicke der einzelnen Platten eine Funktionalität der Verteilereinheit, beispielsweise bezüglich einer Entwärmungs- oder Steifigkeitsfunktion, verbessert werden.Furthermore, the circuit board and additionally or alternatively the end plate can have a thickness of up to 10mm. Advantageously, the plates can have different thicknesses. For example, if the distribution unit has more than two plates, at least two of the plates can have different thicknesses. Advantageously, the functionality of the distribution unit, for example with regard to a heat dissipation or rigidity function, can be improved by an appropriate thickness of the individual plates.

Die Verteilereinheit kann mindestens ein Dichtelement aufweisen, das zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte angeordnet ist. Das Dichtelement kann beispielsweise folienartig ausgeformt sein oder beispielsweise einer Form der Platten entsprechend ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung des Dichtelements ein Auslaufen des Fluids verhindert und zusätzlich oder alternativ eine Genauigkeit eines Analyseergebnisses verbessert werden. Weiterhin, sofern vorhanden, kann das oder ein weiteres Dichtelement zwischen einer Druckverteilerplatte und der Verschaltungsplatte angeordnet sein.The distribution unit can have at least one sealing element which is arranged between the circuit board and the end plate. The sealing element can, for example, be shaped like a film or, for example, be shaped to correspond to the shape of the plates. Advantageously, by using the sealing element, leakage of the fluid can be prevented and, additionally or alternatively, the accuracy of an analysis result can be improved. Furthermore, if present, the or another sealing element can be arranged between a pressure distribution plate and the circuit board.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Verteilereinheit einen in die Verschaltungsplatte oder die Abschlussplatte integrierten Sensor aufweisen. Der Sensor kann beispielsweise als ein Drucksensor ausgeformt sein, der beispielsweise einen an die Mikrofluidikkartusche bereitgestellten Druck sensieren kann. Dazu kann der Sensor beispielsweise in eine der Platten der Verteilereinheit integriert sein. Der integrierte Sensor kann beispielsweise auch für pneumatische Anwendungen verwendet werden. Der Sensor und das Kartuschenprinzip können vorteilhafterweise einen einen direkten Kontakt zur Mikrofluidikkartusche verhindern. Durch den Sensor ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass eine Funktionalität der Verteilereinheit sowie vorteilhafterweise auch ein korrekter Sitz und eine sich daraus ergebende Dichtheit an der Schnittstelle zwischen der Verteilereinheit und der Mikrofluidikkartusche überprüft werden können. Lediglich optional kann daraufhin ein Signal an einen Nutzer ausgegeben werden, welches vorteilhafterweise auf den inkorrekten Sitz der Kartusche in dem Analysegerät signalisieren kann. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Bedienung des Analysegerätes vereinfacht werden.According to one embodiment, the distribution unit can have a sensor integrated into the circuit board or the end plate. The sensor can, for example, be designed as a pressure sensor, which can, for example, sense a pressure provided to the microfluidic cartridge. For this purpose, the sensor can, for example, be integrated into one of the plates of the distribution unit. The integrated sensor can also be used for pneumatic applications, for example. The sensor and the cartridge principle can advantageously prevent direct contact with the microfluidic cartridge. The sensor also has the advantage that functionality of the distribution unit and, advantageously, correct seating and the resulting tightness at the interface between the distribution unit and the microfluidic cartridge can be checked. Only optionally can a signal be output to a user, which can advantageously indicate that the cartridge is incorrectly seated in the analysis device. Advantageously, operation of the analysis device can be simplified in this way.

Ferner wird ein Analysegerät zum Analysieren einer in einer Mikrofluidikkartusche enthaltenen Probe vorgestellt, wobei das Analysegerät eine Verteilereinheit gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.Furthermore, an analysis device for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge is presented, the analysis device having a distribution unit according to one of the preceding claims.

Das Analysegerät kann beispielsweise zum Analysieren von in Lab-on-Chip-Kartuschen enthaltenen Proben eingesetzt werden. Durch das Analysegerät können solche Proben vorteilhafterweise automatisiert und zeiteffizient analysiert werden, was insbesondere von Vorteil für eine Auswertung von einer Vielzahl unterschiedlicher Proben ist.The analysis device can be used, for example, to analyze samples contained in lab-on-chip cartridges. The analysis device can advantageously analyze such samples in an automated and time-efficient manner, which is particularly advantageous for evaluating a large number of different samples.

Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Korpuseinheit für eine Verteilereinheit in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte, sowie mindestens eines beidseitig haftenden ersten Dichtelements umfasst. In einem Schritt des Fügens werden die Verschaltungsplatte, die Abschlussplatte und das Dichtelement gefügt, um die Korpuseinheit herzustellen, wobei das Dichtelement zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte angeordnet ist.In addition, a method for producing a body unit for a distribution unit is presented in a variant mentioned above, the method comprising a step of providing the circuit board and the end plate, as well as at least one first sealing element that adheres on both sides. In a joining step, the circuit board, the end plate and the sealing element are joined to produce the body unit, with the sealing element being arranged between the circuit board and the end plate.

Beispielsweise kann das das Verfahren als Laserstrahlschweißverfahren angesteuert und zusätzlich oder alternativ durchgeführt werden, um die Platten miteinander zu fügen. Dabei kann die Abschlussplatte vorteilhafterweise transparent ausgeführt sein. Vorteilhafterweise kann das Dichtelement wie ein doppelseitiges Klebeband fungieren. Das Fixierelement kann vorteilhafterweise ein Acrylatharz und/oder ein synthetischer Kautschuk aufweisen und beispielsweise als eine Polyamid-Schicht (PA) ausgeformt sein. Lediglich optional kann das Dichtelement eine Dicke zwischen 200µm und 1000 µm und eine Temperaturresistenz für Temperaturen über 100°C aufweisen. Alternativ kann der Schritt des Fügens über Laserdurchstrahlschweißen erfolgen, wobei hier mindestens eine Platte transparent ausgeführt sein muss. Die Abschlussplatte kann vorteilhafterweise metallisch ausgeführt sein und beispielsweise Aluminium umfassen. Vorteilhafterweise kann die Dicke des Dichtelements Festigkeitsaspekte und beispielsweise eine Scherfestigkeit beeinflussen.For example, the process can be controlled as a laser beam welding process and carried out additionally or alternatively to join the plates together. The end plate can advantageously be made transparent. The sealing element can advantageously function like a double-sided adhesive tape. The fixing element can advantageously have an acrylate resin and/or a synthetic rubber and can be formed, for example, as a polyamide layer (PA). Only optionally can the sealing element have a thickness between 200µm and 1000 µm and a temperature resistance for temperatures above 100°C. Alternatively, the joining step can be carried out using laser transmission welding, in which case at least one plate must be transparent. The end plate can advantageously be made of metal and include, for example, aluminum. Advantageously, the thickness of the sealing element can influence strength aspects and, for example, shear strength.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Fügens eine an einer ersten Fixierfläche des Dichtelements angeordnete Schutzfolie abgezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine an einer zweiten Fixierfläche des Dichtelements eine zweite Schutzfolie von der zweiten Fixierfläche abgezogen werden, insbesondere wobei die erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Verschaltungsplatte und die Abschlussplatte auf der zweiten Fixierfläche positioniert werden kann. Alternativ kann die erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Abschlussplatte und die Verschaltungsplatte auf der zweiten Fixierfläche positioniert werden. Die Fixierflächen können beispielsweise einander gegenüberliegen. Die Schutzfolie kann vorteilhafterweise ausgeformt sein, um die Fixierflächen, die beispielsweise als Klebeflächen ausgeformt sein können, vor beispielsweise Schmutzpartikeln zu schützen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Dichtelement sicher an den Platten haften kann. Das bedeutet, dass die Schutzfolien beispielsweise nacheinander abgezogen werden, sodass möglichst wenige Partikel an ihr haften können. Beispielsweise kann das Abziehen der Schutzfolien als Teilschritt des Schrittes des Fügens realisiert werden. Das Abziehen der Schutzfolien kann im Schritt des Fügens durchgeführt werden, wenn der Schritt des Fügens sich auf ein Klebeverfahren bezieht. Das bedeutet, wenn die einzelnen Lagen oder Schichten im Schritt des Fügens miteinander verklebt werden. Alternativ kann der Schritt des Fügens jedoch auch durch Laserdurchstrahlschweißen erfolgen. Weiterhin kann der Schritt des Fügens einen Teilschritt des Positionierens umfassen, in dem das Dichtelement und zusätzlich oder alternativ die Platten positioniert werden. Diese Teilschritte können vorteilhafterweise so lange abwechselnd durchgeführt werden, bis die Verschaltungsplatte, die Abschlussplatte und das mindestens eine Dichtelement schichtartig miteinander verbunden sind, insbesondere wobei das erste Dichtelement zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte angeordnet sein kann.According to one embodiment, a protective film arranged on a first fixing surface of the sealing element can be removed in the joining step. Additionally or alternatively, one can be attached to a second fixing surface of the sealing element second protective film can be removed from the second fixing surface, in particular wherein the first fixing surface can be positioned on a plate surface of the circuit board and the end plate can be positioned on the second fixing surface. Alternatively, the first fixing surface can be positioned on a plate surface of the end plate and the circuit board can be positioned on the second fixing surface. The fixing surfaces can, for example, lie opposite one another. The protective film can advantageously be shaped in order to protect the fixing surfaces, which can be shaped as adhesive surfaces, for example, from dirt particles. This has the advantage that the sealing element can adhere securely to the plates. This means that the protective films, for example, are removed one after the other so that as few particles as possible can stick to them. For example, the removal of the protective films can be carried out as a sub-step of the joining step. The removal of the protective films can be carried out in the joining step if the joining step relates to an adhesive process. This means when the individual layers or layers are glued together in the joining step. Alternatively, the joining step can also be carried out by laser transmission welding. Furthermore, the joining step can include a positioning substep in which the sealing element and additionally or alternatively the plates are positioned. These sub-steps can advantageously be carried out alternately until the circuit board, the end plate and the at least one sealing element are connected to one another in a layer-like manner, in particular wherein the first sealing element can be arranged between the circuit board and the end plate.

Gemäß einer Ausführungsform können im Schritt des Bereitstellens zusätzlich eine Druckverteilerplatte und ein weiteres Dichtelement bereitgestellt werden, wobei im Schritt des Fügens die Verschaltungsplatte, die Druckverteilerplatte, die Abschlussplatte, das Dichtelement und das weitere Dichtelement gefügt werden können, um die Korpuseinheit herstellen zu können. Das weitere Dichtelement kann dabei zwischen der Verschaltungsplatte und der Druckverteilerplatte angeordnet sein. Das weitere Dichtelement kann gleichartig wie das Dichtelement ausgeführt sein und demnach beispielsweise ebenfalls als einem zugeschnittenen Band vorliegen. Auch das weitere Dichtelement kann zwischen zweien der Platten angeordnet sein, sodass vorteilhafterweise alle Lagen gemeinsam schichtartig und zusätzlich Platten und Dichtelemente abwechselnd angeordnet sein können. Das bedeutet anders ausgedrückt, dass der Schritt des Fügens beim Klebeverfahren vorzugsweise derart ausgeführt werden kann, dass das Dichtelement zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte und das zweite Dichtelement zwischen der Druckverteilerplatte und der Verschaltungsplatte angeordnet sind. Das bedeutet, dass das Band am Ende auch das Dichtelement als Dichtmatte oder Dichtband ergeben kann, was flächig oder mittels Laserschneiden profiliert sein kann. Das Dichtelement kann beispielsweise mit Schutzfolien optional ausgeführt sein, wenn ein Klebeverbund umgesetzt wird. Beim Laserdurchstrahlschweißen kann dabei auf Schutzfolien oder klebende Oberflächen verzichtet werden.According to one embodiment, in the step of providing, a pressure distribution plate and a further sealing element can additionally be provided, wherein in the step of joining, the circuit board, the pressure distribution plate, the end plate, the sealing element and the further sealing element can be joined in order to be able to produce the body unit. The further sealing element can be arranged between the circuit board and the pressure distribution plate. The further sealing element can be designed in the same way as the sealing element and can therefore also be present, for example, as a cut strip. The further sealing element can also be arranged between two of the plates, so that advantageously all layers can be arranged together in layers and additional plates and sealing elements can be arranged alternately. In other words, this means that the joining step in the gluing process can preferably be carried out in such a way that the sealing element is arranged between the circuit board and the end plate and the second sealing element is arranged between the pressure distribution plate and the circuit board. This means that the tape can ultimately also form the sealing element as a sealing mat or sealing tape, which can be flat or profiled using laser cutting. The sealing element can, for example, be optionally designed with protective films if an adhesive bond is implemented. With laser transmission welding, there is no need for protective films or adhesive surfaces.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Fügens eine an einer weiteren ersten Fixierfläche des weiteren Dichtelements angeordnete Schutzfolie abgezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann eine an einer weiteren zweiten Fixierfläche des weiteren Dichtelements eine weitere Schutzfolie von der weiteren zweiten Fixierfläche abgezogen werden. Dabei kann insbesondere die weitere erste Fixierfläche auf einer weiteren Plattenfläche der Verschaltungsplatte und die Druckverteilerplatte auf der weiteren zweiten Fixierfläche positioniert werden. Alternativ dazu kann die weitere erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Druckverteilerplatte und die Verschaltungsplatte auf der weiteren zweiten Fixierfläche positioniert werden. According to one embodiment, a protective film arranged on a further first fixing surface of the further sealing element can be removed in the joining step. Additionally or alternatively, a further protective film can be removed from the further second fixing surface on a further second fixing surface of the further sealing element. In particular, the further first fixing surface can be positioned on a further plate surface of the circuit board and the pressure distribution plate can be positioned on the further second fixing surface. Alternatively, the further first fixing surface can be positioned on a plate surface of the pressure distribution plate and the interconnection plate can be positioned on the further second fixing surface.

Beispielsweise können bei der Wahl eines Klebverfahrens die Dichtelemente passend zugeschnitten werden. Dieses Zuschneiden kann vorteilhafterweise mittels eines Laserschneidverfahrens oder beispielsweise mittels eines Stanzvorgangs erfolgen. Das Dichtelement und das weitere Dichtelement können vorteilhafterweise gleichartig ausgeformt sein und beispielsweise zeitgleich in einem Schritt des Zuschneidens des Bands vor dem Schritt des Bereitstellens erzeugt werden.For example, when choosing an adhesive process, the sealing elements can be cut to size. This cutting can advantageously be done using a laser cutting process or, for example, using a punching process. The sealing element and the further sealing element can advantageously be shaped in the same way and, for example, be produced at the same time in a step of cutting the band before the step of providing it.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment variant of the approach in the form of a device can also solve the task on which the approach is based quickly and efficiently.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, whereby the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read or output wired data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, depending on them, outputs control and/or data signals. The device can have an interface that can be designed in hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard drive memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, particularly if the program product or program is executed on a computer or device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Analysegeräts;
2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
3 eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
4 eine schematische Darstellung einer Kühlplatte eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
5 eine schematische Darstellung einer Verschaltungsplatte eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
6 eine schematische Darstellung einer Druckverteilerplatte eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
7 eine schematische Darstellung einer Druckverteilerplatte eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
8 eine schematische Darstellung eines Plattenverbunds für eine Korpuseinheit eines Ausführungsbeispiels einer Analyseeinheit;
9 eine schematische Darstellung einer Verschaltungsplatte eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit;
10 eine schematische Darstellung eines Zustands einer Korpuseinheit während eines Herstellungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel;
11 eine schematische Darstellung eines Zustands einer Korpuseinheit während eines Herstellungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel;
12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Korpuseinheit;
13 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
14 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit.

Exemplary embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device;
2 a schematic exploded view of an exemplary embodiment of a distribution unit;
3 a schematic exploded view of an exemplary embodiment of a distribution unit;
4 a schematic representation of a cooling plate of an exemplary embodiment of a distribution unit;
5 a schematic representation of a circuit board of an exemplary embodiment of a distribution unit;
6 a schematic representation of a pressure distribution plate of an exemplary embodiment of a distribution unit;
7 a schematic representation of a pressure distribution plate of an exemplary embodiment of a distribution unit;
8th a schematic representation of a plate composite for a body unit of an exemplary embodiment of an analysis unit;
9 a schematic representation of a circuit board of an exemplary embodiment of a distribution unit;
10 a schematic representation of a state of a body unit during a manufacturing process according to an exemplary embodiment;
11 a schematic representation of a state of a body unit during a manufacturing process according to an exemplary embodiment;
12 a flowchart of a method according to an exemplary embodiment for producing a body unit;
13 a block diagram of a device according to an exemplary embodiment; and
14 a schematic representation of an exemplary embodiment of a distribution unit.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes 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.In the following description of favorable exemplary embodiments of the present approach, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Analysegeräts 100. Das Analysegerät 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eingegebene Proben zu analysieren, wodurch zum Beispiel PCR-Tests durchführbar sind. Hierfür ist eine mikrofluidische Vorrichtung 105, bei der es sich lediglich beispielhaft um eine Kartusche mit einem Kunststoffgehäuse und einem mikrofluidischen Netzwerk zum Prozessieren der Probe handelt, in einen Aufnahmebereich 110 eingebbar. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Analysegerät weiterhin ein Display 115 mit einer Touchfunktion, mittels dem lediglich beispielhaft Einstellungen zum gewünschten Analyseprozess manuell eingebbar sind. Zudem ist das Display 115 lediglich beispielhaft ausgebildet, um Analyseergebnisse anzuzeigen. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device 100. In this exemplary embodiment, the analysis device 100 is designed to analyze entered samples, which means that PCR tests can be carried out, for example. For this purpose, a microfluidic device 105 is used, which is merely an example of a cartridge with a plastic housing and a microfluidic network for processing the sample can be entered into a recording area 110. In this exemplary embodiment, the analysis device further comprises a display 115 with a touch function, by means of which settings for the desired analysis process can be entered manually, merely as examples. In addition, the display 115 is designed only as an example to display analysis results.

Das Analysegerät 100 weist weiterhin eine Verteilereinheit 120 auf, die ausgebildet ist, um das Analysegerät 100 mit der austauschbaren und somit einsetzbaren Mikrofluidikkartusche 105 zu koppeln. Die Verteilereinheit 120 weist beispielsweise eine mehrschichtige Korpuseinheit, eine Anschlussblockeinheit und mindestens ein Kartuschenventil auf, wie sie in mindestens einer der nachfolgenden Figuren näher beschrieben werden. Generell wird die Verteilereinheit 120 in mindestens einer der nachfolgenden Figuren näher beschrieben.The analysis device 100 also has a distribution unit 120, which is designed to couple the analysis device 100 with the replaceable and therefore usable microfluidic cartridge 105. The distribution unit 120 has, for example, a multi-layer body unit, a connection block unit and at least one cartridge valve, as described in more detail in at least one of the following figures. In general, the distribution unit 120 is described in more detail in at least one of the following figures.

In anderen Worten ausgedrückt ist das Analysegerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel realisiert, welches nur die für eine molekularbiologische Analyse einer Probe in einer Mikrofluidikkartusche 105, beispielsweise einer DXC3-Kartusche, notwendigen Bauteile beinhaltet. Die auch als Manifold bezeichnete Verteilereinheit 120 ist dabei eine Schlüsselkomponente im pneumatischen Ansteuerungskonzept und derzeit eines der kostenintensivsten Komponenten des Analysegerätes 100.In other words, the analysis device 100 is implemented according to this exemplary embodiment, which only contains the components necessary for a molecular biological analysis of a sample in a microfluidic cartridge 105, for example a DXC3 cartridge. The distribution unit 120, also known as a manifold, is a key component in the pneumatic control concept and is currently one of the most cost-intensive components of the analysis device 100.

In heutigen Analysegeräten werden Manifolds eingesetzt, welche die Aufgabe haben, nach Anschluss von zwei Druckversorgungsleitungen, zwei Druckniveaus an zwanzig parallel betreibbaren 3/2-Wege-Ventile zur Verfügung zu stellen, die in Abhängigkeit von der Beschaltung an geometrisch definierte Ausgangsports dem System einen gewünschten Druck individuell zur Verfügung stellen. Die heutige Ventilbank ist als eine kompakte Komponente ausgeführt, die über axiale Führungselemente mittels Federkraft im Betrieb definiert an die Kartusche angepresst wird. Die Funktionen des Manifolds lassen sich demnach wie folgt zusammenfassen:

- individuelle Druckbeaufschlagung von zwanzig einzelnen Portausgängen;
- Aufnahme von zwei Druckanschlüssen, die vom System oder einer Pumpeneinheit dem Manifold zur Verfügung gestellt werden und
- Gewährleistung einer definierten Lagetoleranz bei einem Clamping-Prozess relativ zur Kartusche.

In today's analysis devices, manifolds are used, which, after connecting two pressure supply lines, have the task of providing two pressure levels to twenty 3/2-way valves that can be operated in parallel, which, depending on the wiring at geometrically defined output ports, give the system a desired one Provide printing individually. Today's valve bank is designed as a compact component that is pressed against the cartridge in a defined manner via axial guide elements using spring force during operation. The functions of the manifold can therefore be summarized as follows:

- Individual pressurization of twenty individual port outlets;
- Accommodation of two pressure connections, which are provided to the manifold by the system or a pump unit and
- Ensuring a defined position tolerance during a clamping process relative to the cartridge.

Nicht enthalten sind beispielsweise Sensierungsmöglichkeiten des Druckniveaus oder Versorgen weiterer Systemkomponenten mit Druck.For example, options for sensing the pressure level or supplying other system components with pressure are not included.

Vor diesem Hintergrund ist hier die Verteilereinheit 120 als Ventilbank vorgestellt, mit der Pneumatikports der Mikrofluidikkartusche 105 individuell ansteuerbar sind. Bei der konstruktiven Ausführung der Verteilereinheit 120 wird auf eine geometrisch-minimale Bauweise geachtet. Zusätzlich wird versucht, Funktionsschichten aufzubauen, in denen spezifische Eigenschaften und Anforderungen explizit bedient werden. Dadurch ergibt sich die Verteilereinheit 120 in einem Sandwich- bzw. einer Schichtkonstruktion, welche sehr kostengünstig herstellbar ist und die Möglichkeit bietet, Komplexitäten gezielt in einzelne Teilmodule zu verlagern und Materialien unter funktionalen und ökonomischen Aspekten zu wählen. Dadurch wird beispielsweise die Verteilereinheit 120 als ein kostenreduziertes und funktionsoptimiertes Manifold entwickelt, mit der eine pneumatische Funktionalität zur Prozessierung einer Mikrofluidikkartusche 105 allumfänglich umsetzbar ist. Durch den gewählten Modul- oder Schichtaufbau der Korpuseinheit und eine damit einhergehende Funktionstrennung ergibt sich die verbesserte und günstige Verteilereinheit 120 für pneumatische Anwendungen. Weiterhin werden zum Beispiel Zwischen- und Distanzschichten oder Platten aus wärmeleitfähigem Material hergestellt, um Wärme, die beispielsweise durch Dauerbestromung oder hochfrequente Schaltzyklen eingetragen wird, effizient abzuführen und so den Wirkungsgrad der Kartuschenventile hoch zu halten und deren Funktionalität zu gewähren. Zusätzlich sind Metalle für die Platten wählbar, die festigkeitstechnisch hohe Anforderungen haben oder Trägerschichten darstellen, an die weitere Teilkomponenten beispielsweise mittels Niederhalterschrauben für Cartridge-Ventile oder Aufsetzventile befestigt werden.Against this background, the distribution unit 120 is presented here as a valve bank with which pneumatic ports of the microfluidic cartridge 105 can be individually controlled. When designing the distribution unit 120, attention is paid to a geometrically minimal design. In addition, attempts are being made to build functional layers in which specific properties and requirements are explicitly served. This results in the distribution unit 120 in a sandwich or layer construction, which can be produced very cost-effectively and offers the possibility of specifically shifting complexities into individual sub-modules and selecting materials based on functional and economic aspects. As a result, for example, the distribution unit 120 is developed as a cost-reduced and functionally optimized manifold with which pneumatic functionality for processing a microfluidic cartridge 105 can be fully implemented. The selected modular or layer structure of the body unit and the associated separation of functions result in the improved and inexpensive distribution unit 120 for pneumatic applications. Furthermore, for example, intermediate and spacer layers or plates are made of thermally conductive material in order to efficiently dissipate heat that is introduced, for example, through continuous current supply or high-frequency switching cycles and thus keep the efficiency of the cartridge valves high and ensure their functionality. In addition, metals can be selected for the plates that have high strength requirements or represent support layers to which other sub-components are attached, for example using hold-down screws for cartridge valves or attachment valves.

2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit 120. Die hier dargestellte Verteilereinheit 120 entspricht oder ähnelt mindestens der in 1 beschriebenen Verteilereinheit 120. Die Verteilereinheit 120 weist dabei eine mehrschichtige Korpuseinheit 200, eine Anschlussblockeinheit 202 mit mindestens einem Kartuschenanschluss 204 zum kartuschenseitigen Koppeln der Verteilereinheit 120 mit der Mikrofluidikkartusche und mindestens ein Kartuschenventil 206 auf. Die Korpuseinheit 200 weist dabei eine Verschaltungsplatte 208 mit mindestens einem Kommunikationskanal 210 und eine Abschlussplatte 212 auf. Die Verschaltungsplatte 208 und die Abschlussplatte 212 sind dabei miteinander verbunden, um den Kommunikationskanal 210 zwischen einem Eingangsanschluss 214 und einem Ausgangsanschluss 216 in der Verschaltungsplatte 208 und/oder der Abschlussplatte 212 auszuformen. Die beiden Platten 208, 212 sind dabei mittels eines beidseitig haftenden Dichtelements miteinander verbindbar oder mittels Laserdurchstrahlschweißens fügbar. Ferner ist der Kartuschenanschluss 204 fluidisch mit dem mindestens einen Ausgangsanschluss 216 verbunden. Das mindestens eine Kartuschenventil 206 ist an und/oder in der Korpuseinheit 200 angeordnet und ist mit dem Eingangsanschluss 214 fluidisch verbunden. Das Kartuschenventil 206 ist weiterhin ausgebildet, um ein in der Korpuseinheit 200 geführtes Fluid an die Mikrofluidikkartusche abzugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Korpuseinheit 200, genauer gesagt weisen die Verschaltungsplatte 208 und die Abschlussplatte 212 jeweils einen Vorsprung 217 auf, welcher mit der Anschlussblockeinheit 202 verbunden ist und beispielsweise in zusammengesetztem Zustand bündig mit ihr abschließt. 2 shows a schematic exploded view of an exemplary embodiment of a distribution unit 120. The distribution unit 120 shown here corresponds or is at least similar to that in 1 described distribution unit 120. The distribution unit 120 has a multilayer body unit 200, a connection block unit 202 with at least one cartridge connection 204 for coupling the distribution unit 120 on the cartridge side to the microfluidic cartridge and at least one cartridge valve 206. The body unit 200 has a circuit board 208 with at least one communication channel 210 and an end plate 212. The circuit board 208 and the end plate 212 are connected to one another in order to form the communication channel 210 between an input connection 214 and an output connection 216 in the circuit board 208 and/or the end plate 212. The two plates 208, 212 can be connected to one another by means of a sealing element that adheres on both sides or can be joined by means of laser transmission welding. Further is the Kartu schen connection 204 fluidly connected to the at least one output connection 216. The at least one cartridge valve 206 is arranged on and/or in the body unit 200 and is fluidly connected to the inlet connection 214. The cartridge valve 206 is further designed to deliver a fluid carried in the body unit 200 to the microfluidic cartridge. According to this exemplary embodiment, the body unit 200, more precisely the circuit board 208 and the end plate 212 each have a projection 217, which is connected to the connection block unit 202 and, for example, is flush with it in the assembled state.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Korpuseinheit 200 zusätzlich eine Kühlplatte 218 zum Kühlen der Verschaltungsplatte 208, und/oder eine zwischen der Kühlplatte 218 und der Verschaltungsplatte 208 angeordnete Druckverteilerplatte 220 auf. Die Druckverteilerplatte 220 ist dabei ausgebildet, um ein an die Druckverteilerplatte 220 angelegtes Druckniveau an den mindestens einen Kommunikationskanal 210 zu verteilen. Insgesamt ist die Korpuseinheit 200 demnach schichtartig und/oder eckig realisiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist auch die Druckverteilerplatte 220 einen Vorsprung 217 auf, der ebenfalls mit der Anschlussblockeinheit 202 verbunden ist und in zusammengesetztem Zustand bündig mit ihr abschließt. Der Vorsprung 217 der Druckverteilerplatte 220 weist beispielsweise eine gleiche Dicke auf wie die der Verschaltungsplatte 208. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 217 der Druckverteilerplatte 220 jedoch schmaler und dünner ausgeformt als die Druckverteilerplatte 220 selbst. Der Vorsprung 217 der Druckverteilerplatte 220 weist zudem eine Mehrzahl von Anschlussöffnungen 221 auf, die zwischen dem mindestens einen Ausgangsanschluss 216 und der Anschlussblockeinheit 202, genauer gesagt einem Blockanschluss 222 der Anschlussblockeinheit 202 angeordnet sind.According to this exemplary embodiment, the body unit 200 additionally has a cooling plate 218 for cooling the circuit board 208, and/or a pressure distribution plate 220 arranged between the cooling plate 218 and the circuit board 208. The pressure distribution plate 220 is designed to distribute a pressure level applied to the pressure distribution plate 220 to the at least one communication channel 210. Overall, the body unit 200 is therefore realized in a layered and/or angular manner. According to this exemplary embodiment, the pressure distribution plate 220 also has a projection 217, which is also connected to the connection block unit 202 and is flush with it in the assembled state. The projection 217 of the pressure distribution plate 220, for example, has the same thickness as that of the circuit board 208. According to this exemplary embodiment, however, the projection 217 of the pressure distribution plate 220 is narrower and thinner than the pressure distribution plate 220 itself. The projection 217 of the pressure distribution plate 220 also has a plurality of Connection openings 221, which are arranged between the at least one output connection 216 and the connection block unit 202, more precisely a block connection 222 of the connection block unit 202.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verteilereinheit 120 mindestens ein weiteres Kartuschenventil 223 auf, das lediglich optional in seiner Bauweise dem Kartuschenventil 206 gleicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verteilereinheit 120 ein Raster von 4x6, das bedeutet insgesamt 24 gleichartigen Kartuschenventilen 206, 223 auf. Die Kartuschenventile 206, 223 sind dabei in 4 Zeilen und 6 Spalten matrixartig angeordnet. Die Kartuschenventile 206, 223 sind beispielsweise als 3/2-Wege-Ventile realisiert oder realisierbar, die typischerweise mit zwei Druckniveaus versorgt (p1 zum Beispiel Hochdruck, p2 zum Beispiel Niederdruck) werden. Zusätzlich gibt es mindestens einen Prozessanschluss 224, den COM-Port, der den Verbraucher versorgt. In der Verteilereinheit 120 bedienen die Prozessanschlüsse 224 (COM-Ports) die Kartuschenanschlüsse 204 der Anschlussblockeinheit 202. Die beiden anderen Ventilanschlüsse 226 dienen zur Speisung mit den Druckniveaus und können im Manifold untereinander verbunden und/oder beispielsweise als Druckversorgungsschichten ausgeführt sein. Das Prinzip der Sandwichkonstruktion ist auch auf hydraulische Anwendungen übertragbar.According to this exemplary embodiment, the distribution unit 120 has at least one further cartridge valve 223, which only optionally has the same design as the cartridge valve 206. According to this exemplary embodiment, the distribution unit 120 has a grid of 4x6, which means a total of 24 similar cartridge valves 206, 223. The cartridge valves 206, 223 are arranged in a matrix-like manner in 4 rows and 6 columns. The cartridge valves 206, 223 are, for example, implemented or can be implemented as 3/2-way valves, which are typically supplied with two pressure levels (p1 for example high pressure, p2 for example low pressure). In addition, there is at least one process connection 224, the COM port, which supplies the consumer. In the distribution unit 120, the process connections 224 (COM ports) serve the cartridge connections 204 of the connection block unit 202. The other two valve connections 226 serve to supply the pressure levels and can be connected to one another in the manifold and/or, for example, designed as pressure supply layers. The principle of sandwich construction can also be transferred to hydraulic applications.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist jede der Platten der Korpuseinheit 200 mindestens eine, aber insbesondere eine Mehrzahl von Befestigungsöffnungen 228 auf. Die Befestigungsöffnungen 228 sind dabei beispielsweise als Durchgangsöffnungen oder als Bohrungen realisiert oder realisierbar. Die Befestigungsöffnungen 228 sind beispielsweise ausgeformt, um jeweils mindestens ein Verbindungselement 230, wie beispielsweise eine Schraube, aufzunehmen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Platten 208, 212, 218, 220 der Korpuseinheit 200 unter Verwendung von fünf Verbindungselementen 230 miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die Befestigungsöffnungen 228 der Platten 208, 212, 218, 220 übereinander angeordnet sind. Vier der Befestigungsöffnungen 228 sind dabei in Eckbereichen der Platten 208, 212, 218, 220 angeordnet und eine fünfte der jeweiligen Befestigungsöffnungen 228 ist mittig an je einer Plattenfläche 232 der Platten 208, 212, 218, 220 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die Kühlplatte 218 sowie die Druckverteilerplatte 220 je eine Mehrzahl von Ventilöffnungen 234 auf, die beispielsweise ausgebildet sind, um jeweils einen Anschlussabschnitt 236 eines Kartuschenventils 206, 223 aufzunehmen. Weiterhin ist eine Dicke der Verschaltungsplatte 208 und/oder der Abschlussplatte 212 und lediglich optional auch der Druckverteilerplatte 220 an eine Länge den Anschlussabschnitts 236 angepasst. Dies ist beispielsweise auf eine Ventilgeometrie des Kartuschenventils 206, 223 zurückzuführen. Die Verschaltungsplatte 208 und/oder die Abschlussplatte 212 weisen zudem eine Dicke von bis zu 10mm auf. Optional betrifft dies auch die Kühlplatte 218 und/oder die Druckverteilerplatte 220. Insbesondere sind dabei mindestens zwei der Platten 208, 212, 218, 220 unterschiedlich dick ausgeformt.According to this exemplary embodiment, each of the plates of the body unit 200 has at least one, but in particular a plurality of fastening openings 228. The fastening openings 228 are realized or can be realized, for example, as through openings or as bores. The fastening openings 228 are, for example, shaped to each receive at least one connecting element 230, such as a screw. According to this embodiment, the panels 208, 212, 218, 220 of the body unit 200 are connected to each other using five connecting elements 230. This means that the fastening openings 228 of the plates 208, 212, 218, 220 are arranged one above the other. Four of the fastening openings 228 are arranged in corner regions of the plates 208, 212, 218, 220 and a fifth of the respective fastening openings 228 is arranged centrally on each plate surface 232 of the plates 208, 212, 218, 220. According to this exemplary embodiment, the cooling plate 218 and the pressure distribution plate 220 each have a plurality of valve openings 234, which are designed, for example, to each accommodate a connection section 236 of a cartridge valve 206, 223. Furthermore, a thickness of the circuit board 208 and/or the end plate 212 and only optionally also of the pressure distribution plate 220 is adapted to a length of the connection section 236. This can be attributed, for example, to a valve geometry of the cartridge valve 206, 223. The circuit board 208 and/or the end plate 212 also have a thickness of up to 10mm. Optionally, this also applies to the cooling plate 218 and/or the pressure distribution plate 220. In particular, at least two of the plates 208, 212, 218, 220 are formed with different thicknesses.

Auch der Kommunikationskanal 210 ist beispielsweise als eine Durchgangsöffnung realisierbar. Insbesondere weist die Verschaltungsplatte 208 mindestens einen weiteren Kommunikationskanal 238 auf, der zwischen einem weiteren Eingangsanschluss 240 in der in der Verschaltungsplatte 208 und/oder der Abschlussplatte 212 und einem weiteren Ausgangsanschluss 242 in der Verschaltungsplatte 208 und/oder der Abschlussplatte 212 angeordnet ist. Der weitere Kommunikationskanal 238 ist demnach beispielsweise wie auch der Kommunikationskanal 210 ausgeformt. Lediglich optional weist die Verteilereinheit 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Dichtelement 244 auf, das zwischen der Verschaltungsplatte 208 und der Abschlussplatte 212 angeordnet ist. Alternativ ist das Dichtelement 244 beispielsweise zwischen der Verschaltungsplatte 208 und der Druckverteilerplatte 220 anordenbar. Weiterhin ist es denkbar, dass zwischen jeweils zwei Platten 208, 212, 218, 220 ein Dichtelement 244 angeordnet ist, sodass die Platten 208, 212, 218, 220 abgedichtet sind. Weiterhin optional weist die Verteilereinheit 120 einen in die Verschaltungsplatte 208 oder die Abschlussplatte 212 integrierten Sensor 246 auf. Der Sensor 246 ist beispielsweise als ein Drucksensor realisiert oder realisierbar und ist alternativ auch in der Druckverteilerplatte 220 anordenbar.The communication channel 210 can also be implemented, for example, as a through opening. In particular, the circuit board 208 has at least one further communication channel 238, which is arranged between a further input connection 240 in the circuit board 208 and/or the end plate 212 and a further output connection 242 in the circuit board 208 and/or the end plate 212. The further communication channel 238 is therefore formed, for example, like the communication channel 210. Only optionally does the distribution unit 120 according to this embodiment For example, a sealing element 244, which is arranged between the circuit board 208 and the end plate 212. Alternatively, the sealing element 244 can be arranged, for example, between the circuit board 208 and the pressure distribution plate 220. Furthermore, it is conceivable that a sealing element 244 is arranged between two plates 208, 212, 218, 220, so that the plates 208, 212, 218, 220 are sealed. Furthermore, the distribution unit 120 optionally has a sensor 246 integrated into the circuit board 208 or the end plate 212. The sensor 246 is, for example, implemented or can be implemented as a pressure sensor and can alternatively also be arranged in the pressure distribution plate 220.

In anderen Worten ausgedrückt ist die Verteilereinheit 120 auch als ein Manifold bezeichnet und ist als eine Sandwichkonstruktion realisiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kühlplatte 218 als eine Distanzschicht und die Verschaltungsplatte 208 als eine beispielhafte COM-Schicht ausgeführt.In other words, the distribution unit 120 is also referred to as a manifold and is implemented as a sandwich construction. According to this exemplary embodiment, the cooling plate 218 is designed as a spacer layer and the circuit board 208 as an exemplary COM layer.

Durch eine solche Verteilereinheit 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird gegenüber heutigen Manifolds weniger Bauraum innerhalb des Analysegerätes beansprucht und zugleich eine Dichtheit, Thermomanagement, eine temperaturabhängige Performance und ein individuelles Schalten der Ports über Lebensdauer uneingeschränkt gewährt.Such a distribution unit 120 according to this exemplary embodiment requires less installation space within the analysis device compared to today's manifolds and at the same time ensures unrestricted tightness, thermal management, temperature-dependent performance and individual switching of the ports over the service life.

Im Allgemeinen Ansatz läuft es auf ein Abdichten hinaus. Sperrschichten, die auch ausgeschnitten sein können, sind beispielsweise Dichtelemente 244. Bei einem Laserstrahlschweißen ist daher beispielsweise kein Fixierelement notwendig. Hier wird das Dichtelement 244 mit der Schicht direkt verschmolzen.The general approach boils down to sealing. Barrier layers, which can also be cut out, are, for example, sealing elements 244. In the case of laser beam welding, for example, no fixing element is necessary. Here the sealing element 244 is directly fused to the layer.

Durch den hier vorgestellten Ansatz als modularer Schichtaufbau können Materialien gezielt in einzelnen Zonen verwendet werden, um gewisse physikalische Anforderungen einfacher zu bedienen, wie beispielsweise Wärmeleitung und eine Dichtfunktion. Die Komplexität der (Kanal-) Geometrie, das bedeutet der Verschaltungsplatte 208, lässt sich nicht vollständig aufgrund der gegebenen geometrischen Randbedingungen im System auflösen. Durch den Schichtaufbau lässt sie sich aber in einzelne Unterschichten verschieben, sodass andere Schichten einfacher gestaltet werden und somit auch sehr kostengünstige Fertigungsverfahren, wie Laserschneiden oder Stanzen, in der Herstellung denkbar sind. Mögliche strömungsmechanische Nachteile durch die rechteckige Form der Fluidquerschnitte werden dabei in der Dimensionierung der Kommunikationskanäle 210, 238 kompensiert. Weiterhin lässt sich mit Cartridge-Ventilen besonders kompakt bauen. Aufgrund der geringen geometrischen Abmessungen dieser sind die Platten 208, 212, 218, 220 der Verteilereinheit 120 oder beispielsweise eines Housings, also eines Gehäuses, entsprechend dünn in Form von Blechen von wenigen Millimetern Höhe ausführbar. Damit sind kostengünstige Fertigungsverfahren, wie z.B. Stanzen, Laserschneiden oder Spritzgießen und günstige Halbzeuge, wie beispielsweise Extrusionsteile, Stranggussteile, Platten oder gewalzte Bleche, einsetzbar.The approach presented here as a modular layer structure allows materials to be used specifically in individual zones in order to more easily meet certain physical requirements, such as heat conduction and a sealing function. The complexity of the (channel) geometry, that is, the circuit board 208, cannot be completely resolved due to the given geometric boundary conditions in the system. Due to the layer structure, it can be moved into individual sub-layers, so that other layers can be made simpler and very cost-effective manufacturing processes, such as laser cutting or punching, are also conceivable in production. Possible fluid mechanical disadvantages due to the rectangular shape of the fluid cross sections are compensated for in the dimensioning of the communication channels 210, 238. Cartridge valves can also be used to create a particularly compact design. Due to the small geometric dimensions of these, the plates 208, 212, 218, 220 of the distribution unit 120 or, for example, a housing, i.e. a housing, can be made correspondingly thin in the form of sheets a few millimeters high. This means that cost-effective manufacturing processes such as punching, laser cutting or injection molding and inexpensive semi-finished products such as extrusion parts, continuous castings, plates or rolled sheets can be used.

Zusammengefasst ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Explosionsskizze einer Verteilereinheit 120 mit 20 Portausgängen, das bedeutet mit 20 Kartuschenanschlüssen 204, dargestellt, welche 4 Funktionsschichten oder - platten 208, 212, 218, 220 aufweist.In summary, according to this exemplary embodiment, an exploded sketch of a distribution unit 120 with 20 port outputs, that is, with 20 cartridge connections 204, is shown, which has 4 functional layers or plates 208, 212, 218, 220.

3 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit 120. Die hier dargestellte Verteilereinheit 120 entspricht oder ähnelt beispielsweise der in 2 beschriebenen Verteilereinheit 120 und ist beispielsweise in einem Analysegerät realisiert oder realisierbar, wie es in 1 beschrieben wurde. Lediglich hier dargestellte Verteilereinheit 120 ist lediglich in ihrer Ansicht gegenüber der in 2 beschriebenen Verteilereinheit 120 um 180° gedreht dargestellt. 3 shows a schematic exploded view of an exemplary embodiment of a distribution unit 120. The distribution unit 120 shown here corresponds or is similar, for example, to that in 2 Distribution unit 120 described and is implemented or can be implemented, for example, in an analysis device, as described in 1 was described. Only the distribution unit 120 shown here is only different in its view from that in 2 Distribution unit 120 described is shown rotated by 180 °.

In anderen Worten ausgedrückt sind auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel einzelne Schichten oder Platten 208, 212, 218, 220, welche die Grundelemente des Manifolds darstellen, abgebildet. Die Höhe der jeweiligen Schichten 208, 212, 218, 220 wird beispielsweise unter Berücksichtigung einer Ventilgeometrie festgelegt, um alle Vorteile eines Schichtverbunds auszunutzen. Auch zusätzlich notwendige Dichtlayer sind dabei zu berücksichtigen, sofern notwendig. Dadurch, dass beispielsweise mit Stanzen mehrere übereinanderliegende baugleiche Platten 208, 212, 218, 220 zeitgleich herstellbar sind, sind Kostenersparnisse in der Herstellung denkbar.In other words, according to this exemplary embodiment, individual layers or plates 208, 212, 218, 220, which represent the basic elements of the manifold, are also shown. The height of the respective layers 208, 212, 218, 220 is determined, for example, taking into account a valve geometry in order to exploit all the advantages of a layer composite. Additional necessary sealing layers must also be taken into account if necessary. Because several identical plates 208, 212, 218, 220 lying one above the other can be produced at the same time using punching, for example, cost savings in production are conceivable.

4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kühlplatte 218 für eine Verteilereinheit. Die Kühlplatte 218 ähnelt beispielsweise der in einer der 2 bis 3 dargestellten Kühlplatte 218. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Kühlplatte 218 lediglich eine verringerte Anzahl von Öffnungen 400 auf, welche in zusammengesetztem Zustand einer Anzahl von Kartuschenventilen entspricht. Die Kühlplatte 218 wird auch beispielsweise als Zwischenschicht und/oder Distanzschicht bezeichnet und weist ein Metall, wie beispielsweise Aluminium, auf, um eine Wärmeabfuhr effektiv zu begünstigen und der Korpuseinheit eine mechanische Festigkeit zu geben. 4 a schematic representation of an exemplary embodiment of a cooling plate 218 for a distribution unit. The cooling plate 218 is similar to that in one of, for example 2 until 3 shown cooling plate 218. According to this exemplary embodiment, the cooling plate 218 only has a reduced number of openings 400, which in the assembled state corresponds to a number of cartridge valves. The cooling plate 218 is also referred to, for example, as an intermediate layer and/or spacer layer and has a metal, such as aluminum, in order to effectively promote heat dissipation and to give the body unit mechanical strength.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verschaltungsplatte 208 für eine Verteilereinheit. Die hier dargestellte Verschaltungsplatte 208 ähnelt beispielsweise der in einer der 2 bis 3 beschriebenen Verschaltungsplatte 208. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen 214, 240 dargestellt, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen Portanschluss 500 und einen Druckversorgungsport 505 aufweisen. Beispielsweise sind die Eingangsanschlüsse 214, 240 derart ausgeformt, dass die Kartuschenventile den Portanschluss 500 und den Druckversorgungsport 505 in verbautem Zustand kontaktieren. Anders ausgedrückt ist die Verschaltungsplatte 208 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine Zwischen- und COM-Schicht, beispielsweise als ein gebohrtes Aluminiumblech, ausgeführt. 5 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a circuit board 208 for a distribution unit. The circuit board 208 shown here is similar, for example, to that in one of the 2 until 3 described circuit board 208. According to this exemplary embodiment, a plurality of input connections 214, 240 are shown, which according to this exemplary embodiment each have a port connection 500 and a pressure supply port 505. For example, the input connections 214, 240 are shaped such that the cartridge valves contact the port connection 500 and the pressure supply port 505 in the installed state. In other words, the circuit board 208 according to this exemplary embodiment is designed as an intermediate and COM layer, for example as a drilled aluminum sheet.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Druckverteilerplatte 220 für eine Verteilereinheit. Die hier dargestellte Druckverteilerplatte 220 ähnelt beispielsweise der in einer der 2 bis 3 beschriebenen Druckverteilerplatte 220. Genauer gesagt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Druckverteilerplatte 220 in Kombination mit dem mindestens einen Kommunikationskanal 210 dargestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel zweigt der Kommunikationskanal 210 in drei Zweige 600 ab, die wiederum jeweils mittels Unterzweigen 605 mit einer Mehrzahl von Anschlussöffnungen 610 verbunden sind. 6 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a pressure distribution plate 220 for a distribution unit. The pressure distribution plate 220 shown here is similar, for example, to that in one of the 2 until 3 Pressure distribution plate 220 described. More specifically, according to this exemplary embodiment, the pressure distribution plate 220 is shown in combination with the at least one communication channel 210. According to this exemplary embodiment, the communication channel 210 branches off into three branches 600, which in turn are each connected to a plurality of connection openings 610 by means of subbranches 605.

In anderen Worten ausgedrückt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Variante einer Druckverteilerplatte 220, die auch als Druckversorgungsschicht bezeichnet wird, dargestellt, die beispielsweise als Stanzteil aus Kunststoff oder Aluminium ausgeführt ist.In other words, according to this exemplary embodiment, a variant of a pressure distribution plate 220, which is also referred to as a pressure supply layer, is shown, which is designed, for example, as a stamped part made of plastic or aluminum.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Druckverteilerplatte 220 für eine Verteilereinheit. Die hier dargestellte Druckverteilerplatte 220 ähnelt beispielsweise der in 6 beschriebenen Druckverteilerplatte 220. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich die einzelnen Zweige 600, Unterzweige 605 sowie Anschlussöffnungen 610 unterschiedlich gegenüber der in 6 beschriebenen Zweige 600, Unterzweige 605 sowie Anschlussöffnungen 610 dimensioniert. Die Anschlussöffnungen 610 sind beispielsweise als Druckversorgungsports realisiert. 7 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a pressure distribution plate 220 for a distribution unit. The pressure distribution plate 220 shown here is similar to that in, for example 6 described pressure distribution plate 220. According to this exemplary embodiment, only the individual branches 600, sub-branches 605 and connection openings 610 are different from those in 6 Branches 600, sub-branches 605 and connection openings 610 described are dimensioned. The connection openings 610 are implemented, for example, as pressure supply ports.

Die hier dargestellte Druckverteilerplatte 220 ist beispielsweise als ein Stanzteil aus Kunststoff oder Aluminium ausgeführt.The pressure distribution plate 220 shown here is designed, for example, as a stamped part made of plastic or aluminum.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Plattenverbunds 800 für eine Korpuseinheit. Der Plattenverbund 800, der auch als Schichtverbund bezeichnet wird, weist beispielsweise eine Verschaltungsplatte 208 auf, wie sie in einer der 1, 2, 5 beschrieben wurde. Dabei ist der Plattenverbund 800 lediglich als ein Beispiel dargestellt, durch den eine mögliche Funktionsweise der Verschaltungsplatte 208 verdeutlicht wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verschaltungsplatte 208 den Kommunikationskanal 210 auf, der hier als eine längliche Durchgangsöffnung dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Verschaltungsplatte 208 zwischen einer ersten Deckplatte 805 und einer zweiten Deckplatte 810 sandwichartig angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Deckplatte 805 eine Eingangsöffnung 815 zum Einlassen eines Fluids in den Kommunikationskanal 210 und die zweite Deckplatte 810 eine Ausgangsöffnung 820 zum Auslassen des Fluids aus dem Kommunikationskanal 210 auf. Der Kommunikationskanal 210 stellt demnach eine Verbindung zwischen der Eingangsöffnung 815 und der Ausgangsöffnung 820 her. Weiterhin ist der Kommunikationskanal 210 gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich in Kombination mit den Deckplatten 805, 810, das heißt im Plattenverbund 800, fluidisch dicht ausgeformt. 8th shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a plate composite 800 for a body unit. The plate composite 800, which is also referred to as a layered composite, has, for example, a circuit board 208, as shown in one of the 1 , 2 , 5 was described. The plate assembly 800 is shown merely as an example, which illustrates a possible mode of operation of the circuit board 208. According to this exemplary embodiment, the circuit board 208 has the communication channel 210, which is shown here as an elongated through opening. According to this exemplary embodiment, the circuit board 208 is sandwiched between a first cover plate 805 and a second cover plate 810. According to this exemplary embodiment, the first cover plate 805 has an inlet opening 815 for admitting a fluid into the communication channel 210 and the second cover plate 810 has an outlet opening 820 for discharging the fluid from the communication channel 210. The communication channel 210 therefore establishes a connection between the input opening 815 and the output opening 820. Furthermore, according to this exemplary embodiment, the communication channel 210 is formed to be fluidly tight only in combination with the cover plates 805, 810, that is to say in the plate composite 800.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist also eine beispielhafte Umsetzung einer mehrschichtigen Stufenbohrung eines komplex gestalteten Kommunikationskanals 210 in Verbundausführung, genauer gesagt in einem Dreierverbund, mit der ersten Deckplatte 805, der auch als COM-Schicht bezeichneten Verschaltungsplatte 208 und der zweiten Deckplatte 810 dargestellt.According to this exemplary embodiment, an exemplary implementation of a multi-layer stepped bore of a complex communication channel 210 in a composite design, more precisely in a three-way composite, is shown with the first cover plate 805, the circuit board 208, also referred to as a COM layer, and the second cover plate 810.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verschaltungsplatte 208 für eine Verteilereinheit, wie sie beispielsweise in einer der 1 bis 2 beschrieben wurde. Die Verschaltungsplatte 208 ähnelt beispielsweise der in einer der 2, 3, 5 und/oder 8 beschriebenen Verschaltungsplatte 208. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verschaltungsplatte 208 eine Mehrzahl von Kommunikationskanälen 210, 238 auf. Der Kommunikationskanal 210 ist dabei mit dem Eingangsanschluss 214 und dem Ausgangsanschluss 216 verbunden und der weitere Kommunikationskanal 238 mit dem weiteren Eingangsanschluss 240 und dem weiteren Ausgangsanschluss 242. 9 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a circuit board 208 for a distribution unit, as shown, for example, in one of 1 until 2 was described. The circuit board 208 is similar, for example, to that in one of the 2 , 3 , 5 and/or 8 described circuit board 208. According to this exemplary embodiment, the circuit board 208 has a plurality of communication channels 210, 238. The communication channel 210 is connected to the input connection 214 and the output connection 216 and the further communication channel 238 is connected to the further input connection 240 and the further output connection 242.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist demnach dargestellt, dass sich die notwendige Komplexität zugunsten der Einfachheit anderer Schichten in eine Funktionsschicht verlagern lässt. Damit sind die Anschlussplatten als einfach gebohrte Bleche realisierbar, um die finalen Kommunikationskanäle 210, 238 zu erhalten. Lediglich optional ist die Verschaltungsplatte 208 als komplexere COM-Platte mit beispielsweise einer Kommunikationsfunktion als Stanz- oder Laserschnitt-Teil realisiert.The exemplary embodiment shown here shows that the necessary complexity can be shifted to a functional layer in favor of the simplicity of other layers. This means that the connection plates can be implemented as simply drilled sheets in order to obtain the final communication channels 210, 238. The only optional option is the circuit board 208 as a more complex COM board with, for example, a communication function realized as a punched or laser cut part.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Zustands einer Korpuseinheit 200 während eines Herstellungsprozesses. Die hier dargestellte herzustellende Korpuseinheit 200 ähnelt beispielsweise der in einer der 2 bis 3 beschriebenen Korpuseinheit 200. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Korpuseinheit 200 für einen Klebeprozess teilweise hergestellt gezeigt. Das bedeutet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Trägerplatte 1000 mit einer Oberflächenstruktur 1005 dargestellt ist, an der ein als Dichtband ausgeführtes Dichtelement 1010angeordnet ist. Die Oberflächenstruktur 1005 weist dazu gemäß diesem Ausführungsbeispiel mindestens eine Vertiefung 1015 und/oder eine Durchgangsöffnung 1020 auf. Das Dichtelement 1010 ist hier beispielsweise beidseitig haftend ausgeformt ist und mindestens eine Zugangsöffnung 1025 aufweist. Die mindestens eine Zugangsöffnung 1025 ist dabei im Bereich der mindestens einen Vertiefung 1015 und/oder der Durchgangsöffnung 1020 angeordnet. Die Trägerplatte 1000 ist dabei beispielsweise als die Verschaltungsplatte oder alternativ als Abschlussplatte der Korpuseinheit 200 ausgeformt. An einer der Oberflächenstruktur 1005 abgewandten Seite des Dichtelements 1010 weist dieses gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine abziehbare Schutzfolie 1030 auf. Da das Dichtelement 1010 beidseitig haftend ausgeführt und an einer Seite mit der Trägerplatte 1000 verbunden ist, ist rückschließend davon auszugehen, dass das Dichtelement 1010 vor dem Fügen mit der Trägerplatte 1000 an beiden Seiten jeweils eine Schutzfolie 1030 aufwies, die gleichartig ausgeformt sind. 10 shows a schematic representation of a state of a body unit 200 during a manufacturing process. The body unit 200 to be produced shown here is similar, for example, to that in one of the 2 until 3 described body unit 200. According to this exemplary embodiment, the body unit 200 is shown partially manufactured for a gluing process. This means that, according to this exemplary embodiment, a carrier plate 1000 is shown with a surface structure 1005, on which a sealing element 1010 designed as a sealing tape is arranged. According to this exemplary embodiment, the surface structure 1005 has at least one depression 1015 and/or a through opening 1020. The sealing element 1010 is here, for example, designed to be adhesive on both sides and has at least one access opening 1025. The at least one access opening 1025 is arranged in the area of the at least one recess 1015 and/or the through opening 1020. The carrier plate 1000 is formed, for example, as the circuit board or alternatively as the end plate of the body unit 200. According to this exemplary embodiment, on a side of the sealing element 1010 facing away from the surface structure 1005, it has a removable protective film 1030. Since the sealing element 1010 is designed to be adhesive on both sides and is connected to the carrier plate 1000 on one side, it can be assumed that the sealing element 1010 had a protective film 1030 on both sides before being joined to the carrier plate 1000, which are shaped in the same way.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Zustands einer Korpuseinheit 200 während eines Herstellungsprozesses. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die in 10 beschriebene Korpuseinheit 200 erweitert dargestellt. Das bedeutet, dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Schutzfolie von dem Dichtelement 1010 entfernt wurde und stattdessen eine weitere Trägerplatte 1100 mit einer weiteren Oberflächenstruktur 1105 auf dem Dichtelement 1010 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Trägerplatte 1000 als Abschlussplatte und die weitere Trägerplatte 1100 als Verschaltungsplatte oder die Trägerplatte 1000 als Verschaltungsplatte und die weitere Trägerplatte 1100 als Abschlussplatte ausgeformt, wie sie beispielsweise mindestens in den 2 bis 3 beschrieben wurden. Alternativ ist die Trägerplatte 1000 als Verschaltungsplatte und die weitere Trägerplatte 1100 als Druckverteilerplatte realisierbar. Insgesamt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Verbund strukturierter Trägerplatten 1000, 1100 dargestellt, die beispielsweise mittels ihrer Oberflächenstrukturen 1005, 1105 und unter Verwendung des Dichtelements 1010 einen Kanal 1110 ausformen. 11 shows a schematic representation of a state of a body unit 200 during a manufacturing process. According to this exemplary embodiment, the in 10 described body unit 200 shown expanded. This means that, according to this exemplary embodiment, the protective film has been removed from the sealing element 1010 and instead a further carrier plate 1100 with a further surface structure 1105 is arranged on the sealing element 1010. For example, the carrier plate 1000 is formed as an end plate and the further carrier plate 1100 as a circuit board or the carrier plate 1000 as a circuit board and the further carrier plate 1100 as an end plate, as shown, for example, at least in the 2 until 3 were described. Alternatively, the carrier plate 1000 can be implemented as a circuit board and the further carrier plate 1100 as a pressure distribution plate. Overall, according to this exemplary embodiment, a composite of structured carrier plates 1000, 1100 is shown, which, for example, form a channel 1110 by means of their surface structures 1005, 1105 and using the sealing element 1010.

Insgesamt ist also eine erste Fixierfläche 1115 des Dichtelements 1010 auf einer Plattenfläche 1120 der ersten Trägerplatte 1000 und die weitere Trägerplatte 1100 auf einer zweiten Fixierfläche 1125 des Dichtelements 1010 positioniert. Overall, a first fixing surface 1115 of the sealing element 1010 is positioned on a plate surface 1120 of the first carrier plate 1000 and the further carrier plate 1100 is positioned on a second fixing surface 1125 of the sealing element 1010.

12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Korpuseinheit. Durch das Verfahren 1200 wird beispielsweise eine Korpuseinheit für eine Verteilereinheit hergestellt, wie sie beispielsweise in einer der 1 bis 3 beschrieben wurde. Das Verfahren 1200 umfasst dabei einen Schritt 1205 des Bereitstellens der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte sowie mindestens eines beidseitig haftenden ersten Dichtelements. Beispielsweise ist das Dichtelement ein zugeschnittenes Band, das Acrylatharz und/oder ein synthetisches Kautschuk aufweist. Das Dichtelement weist beispielsweise eine Dicke zwischen 200 µm und 1000 µm auf sowie eine Temperaturresistenz von Temperaturen über 100°C. Weiterhin umfasst das Verfahren 1200 einen Schritt 1210 des Fügens der Verschaltungsplatte, der Abschlussplatte, die beispielsweise Aluminium umfassen, und des Dichtelements, um die Korpuseinheit herzustellen. Das Dichtelement ist dabei zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte angeordnet, wie es lediglich beispielhaft in 11 anhand der ersten Trägerplatte und der zweiten Trägerplatte dargestellt wurde. 12 shows a flowchart of a method 1200 according to an exemplary embodiment for producing a body unit. The method 1200, for example, produces a body unit for a distribution unit, such as in one of the 1 until 3 was described. The method 1200 includes a step 1205 of providing the circuit board and the end plate as well as at least one first sealing element that adheres on both sides. For example, the sealing element is a cut tape comprising acrylate resin and/or a synthetic rubber. The sealing element, for example, has a thickness between 200 µm and 1000 µm and a temperature resistance of temperatures above 100 ° C. Furthermore, the method 1200 includes a step 1210 of joining the circuit board, the end plate, which includes aluminum, for example, and the sealing element in order to produce the body unit. The sealing element is arranged between the circuit board and the end plate, as shown only by way of example 11 was shown using the first carrier plate and the second carrier plate.

Lediglich optional wird im Schritt 1210 des Fügens eine an einer ersten Fixierfläche des Dichtelements angeordnete Schutzfolie abgezogen. Weiterhin wird zusätzlich oder optional an einer zweiten Fixierfläche des Dichtelements eine zweite Schutzfolie von der zweiten Fixierfläche abgezogen. Insbesondere wird die erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Verschaltungsplatte und die Abschlussplatte auf der zweiten Fixierfläche positioniert. Alternativ dazu wird die erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Abschlussplatte und die Verschaltungsplatte auf der zweiten Fixierfläche positioniert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden optional im Schritt 1205 des Bereitstellens zusätzlich eine Druckverteilerplatte und ein weiteres Dichtelement bereitgestellt, sodass im Schritt 1210 des Fügens die Verschaltungsplatte, die Druckverteilerplatte, die Abschlussplatte, das Dichtelement und das weitere Dichtelement gefügt werden, um die Korpuseinheit herzustellen. Dabei ist das weitere Dichtelement zwischen der Verschaltungsplatte und der Druckverteilerplatte angeordnet, was beispielsweise einem Schichtaufbau entspricht, wie er in mindestens einer der 2 bis 3 beschrieben wurde. Ferner wird im Schritt 1210 des Fügens eine an einer weiteren ersten Fixierfläche des weiteren Dichtelements angeordnete Schutzfolie abgezogen. Only optionally, in step 1210 of joining, a protective film arranged on a first fixing surface of the sealing element is removed. Furthermore, a second protective film is additionally or optionally removed from the second fixing surface on a second fixing surface of the sealing element. In particular, the first fixing surface is positioned on a plate surface of the circuit board and the end plate is positioned on the second fixing surface. Alternatively, the first fixing surface is positioned on a plate surface of the end plate and the circuit board is positioned on the second fixing surface. According to this exemplary embodiment, a pressure distribution plate and a further sealing element are optionally additionally provided in step 1205 of providing, so that in step 1210 of joining the circuit board, the pressure distribution plate, the end plate, the sealing element and the further sealing element are joined to produce the body unit. The further sealing element is arranged between the circuit board and the pressure distribution plate, which corresponds, for example, to a layer structure as in at least one of the 2 until 3 was described. Furthermore, in step 1210 of joining one to one Protective film arranged on the further first fixing surface of the further sealing element is removed.

Zusätzlich oder optional wird an einer weiteren zweiten Fixierfläche des weiteren Dichtelements eine weitere Schutzfolie von der weiteren zweiten Fixierfläche abgezogen. Insbesondere wird dabei die weitere erste Fixierfläche auf einer weiteren Plattenfläche der Verschaltungsplatte und die Druckverteilerplatte auf der weiteren zweiten Fixierfläche positioniert. Alternativ dazu wird die weitere erste Fixierfläche auf einer Plattenfläche der Druckverteilerplatte und die Verschaltungsplatte auf der weiteren zweiten Fixierfläche positioniert. Ein optionaler Schritt 1215 des Zuschneidens erfolgt dabei beispielsweise vor dem Schritt 1205 des Bereitstellens, um das Dichtelement und/oder das weitere Dichtelement zu erhalten.Additionally or optionally, a further protective film is pulled off from the further second fixing surface on a further second fixing surface of the further sealing element. In particular, the further first fixing surface is positioned on a further plate surface of the circuit board and the pressure distribution plate is positioned on the further second fixing surface. Alternatively, the further first fixing surface is positioned on a plate surface of the pressure distribution plate and the interconnection plate is positioned on the further second fixing surface. An optional step 1215 of cutting takes place, for example, before step 1205 of providing in order to obtain the sealing element and/or the further sealing element.

In anderen Worten ausgedrückt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Fügeverfahren für strukturierte Kunststoff- und/oder Aluminiumschichten in einer Pneumatik-Verteilerbank eines Lab-on-Chip-Analysesystems vorgestellt. Beispielsweise erfolgt im Schritt 1210 des Fügens das Fügen der einzelnen Schichten in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen beispielsweise durch vorkonfektionierte beidseitig klebende und optional dichtende Folien als Dichtelemente. Weiterhin werden beispielsweise gelaserte oder gestanzte Backlackbleche, ein Klemm- oder Schraubverbund genutzt oder das Fügen erfolgt zusätzlich oder alternativ und optional durch Löten oder Schweißen, wodurch auch hier die verschiedenen Materialien für das jeweilige Verfahren optimal gepaart werden. Zur Optimierung der Kartuschen-Prozessierung oder aus Sicherheitsaspekten ist in den jeweiligen Druckversorgungsschichten auch ein Drucksensor integrierbar. In einer Grundausführung des Manifolds, das bedeutet der Verteilereinheit, ist eine Drucksensierung jedoch optional.In other words, according to this exemplary embodiment, a joining method for structured plastic and/or aluminum layers in a pneumatic distribution bank of a lab-on-chip analysis system is presented. For example, in step 1210 of joining, the individual layers are joined depending on the operating conditions, for example using prefabricated double-sided adhesive and optionally sealing films as sealing elements. Furthermore, for example, lasered or punched baking varnish sheets, a clamping or screw connection are used, or the joining is carried out additionally or alternatively and optionally by soldering or welding, whereby the different materials are optimally paired for the respective process. To optimize cartridge processing or for safety reasons, a pressure sensor can also be integrated into the respective pressure supply layers. However, in a basic version of the manifold, i.e. the distribution unit, pressure sensing is optional.

Der Schritt 1210 des Fügens der einzelnen Platten zum Systemverbund erfolgt beispielsweise unter Berücksichtigung von wirkenden Drücken und Einsatztemperaturen und somit beispielsweise durch Kleben oder beispielsweise Laserdurchstrahlschweißen. Wenn ein Schraub- und Klemmverband eingesetzt wird, kann eine Dichtwirkung von beispielsweise aufeinanderliegenden Schichten aus verschiedenen Dichtpartnern verbessert werden. Eine solche Paarung ist lediglich beispielhaft ein Aluminiumblech und eine PA-Schicht. Alternativ sind Elastomerdichtmatten zwischen den einzelnen Platten realisierbar, um eine Dichtheit zu gewähren.The step 1210 of joining the individual plates to the system composite is carried out, for example, taking into account the acting pressures and operating temperatures and thus, for example, by gluing or, for example, laser transmission welding. If a screw and clamp connection is used, the sealing effect of, for example, layers made of different sealing partners lying on top of one another can be improved. Such a pairing is just an example of an aluminum sheet and a PA layer. Alternatively, elastomer sealing mats can be implemented between the individual panels to ensure tightness.

Mit dem Verfahren 1200 werden demnach mit geringem Kosten-, Zeit- und Montageaufwand die strukturierten Kunststoff- und/oder Aluminiumplatten miteinander zu einer Korpuseinheit für eine Pneumatik-Verteilerbank verbunden, die hier als Verteilereinheit beschrieben wurde. Die innenliegenden Pneumatikkanäle, die als Kommunikationskanäle beschrieben wurden, werden dabei gegeneinander abgedichtet und die Einzelschichten zusammengehalten. Dabei darf ein verwendetes Füge- bzw. Dichtungsmittel im Analysesystem keine Ausgasungen erzeugen, die sich auf die Mikrofluidikkartusche sowie das anschließende Analyseergebnis auswirken, weswegen gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Dichtelement verwendet wurde. Gleichzeitig sind die Fügeschichten derart ausgelegt, dass sie den hohen Temperaturen der angrenzenden Heizer dauerhaft standhalten.With the method 1200, the structured plastic and/or aluminum plates are connected to one another to form a body unit for a pneumatic distribution bank, which was described here as a distribution unit, with little cost, time and assembly effort. The internal pneumatic channels, which have been described as communication channels, are sealed against each other and the individual layers are held together. A joining or sealing agent used in the analysis system must not produce any outgassing that affects the microfluidic cartridge and the subsequent analysis result, which is why the sealing element was used in this exemplary embodiment. At the same time, the joining layers are designed in such a way that they can permanently withstand the high temperatures of the adjacent heaters.

Mit dem beschriebenen Ansatz werden die unterschiedlich strukturierten Kunststoff- und/oder Aluminiumschichten in geometrisch-minimaler Bauweise mit geringem Kosten-, Zeit- und Montageaufwand zu einer kompletten Pneumatik-Verteilerbank aufgebaut. Dafür werden in einem lediglich optionalen vorgeschalteten Stanz- oder Laserschneidschritt 1215 die Dichtelemente, die optional beidseitig Klebstoffschichten aufweisen, mit den Schutzfolien auf die passende Größe sowie den speziellen Kanalstrukturen und Durchlöchern der unterschiedlichen Ebenen zugeschnitten, um das mindestens eine Dichtelement zu erhalten. Dabei haben die Dichtelemente, die vorzugsweise aus einem Acrylatharz oder synthetischem Kautschuk bestehen, eine sehr geringe Ausgasung und sind somit für den Lebensmittelkontakt zugelassen. Die Schichten der auch als Klebebänder bezeichneten Dichtelemente weisen eine Dicke zwischen 200µm bis 1000µm auf und sind für Temperaturen über 100°C geeignet.With the approach described, the differently structured plastic and/or aluminum layers are built up into a complete pneumatic distribution bank in a geometrically minimal design with little cost, time and assembly effort. For this purpose, in a merely optional preceding punching or laser cutting step 1215, the sealing elements, which optionally have adhesive layers on both sides, are cut with the protective films to the appropriate size as well as the special channel structures and perforations of the different levels in order to obtain the at least one sealing element. The sealing elements, which are preferably made of an acrylate resin or synthetic rubber, have very low outgassing and are therefore approved for food contact. The layers of the sealing elements, also known as adhesive tapes, have a thickness between 200µm and 1000µm and are suitable for temperatures above 100°C.

Im Schritt 1210 des Fügens wird zunächst die erste Schutzfolie des konfektionierten Dichtelements abgezogen und beispielsweise mit einem Rakel gleichmäßig auf die Kunststoff- oder Aluminium-Trägerplatte aufgebracht. Lufteinschlüsse entstehen unter dem Dichtelement dabei nicht, da diese durch die Luftkanäle entweichen kann, bzw. ist der Montageschritt unter Vakuum oder unter vorheriger Reinigung der Oberflächen durchführbar ist, was ein Anhaften von Luftblasen reduziert. Nachfolgend wird die zweite Schutzfolie des Dichtelements abgezogen und die nächste strukturierte Trägerplatte, die beispielsweise aus einem amorphen Kunststoff ausgeführt ist und im Spritzprägeverfahren sehr eben herstellbar ist, gleichmäßig aufgebracht. In dieser Weise werden die unterschiedlichen Trägerplatten nach und nach zu einer kompletten Pneumatik-Verteilerbank temperaturneutral zusammengeführt. Durch die Klebstoffschichten auf einer Seite des versiegelten Luftkanals bleiben Partikel aus der Systemluft haften und wirken somit bis zur Sättigung als Partikelfilter.In step 1210 of joining, the first protective film of the assembled sealing element is first removed and applied evenly to the plastic or aluminum carrier plate, for example with a squeegee. Air pockets do not arise under the sealing element, as these can escape through the air channels, or the assembly step can be carried out under vacuum or with prior cleaning of the surfaces, which reduces the adhesion of air bubbles. Subsequently, the second protective film of the sealing element is removed and the next structured carrier plate, which is made, for example, from an amorphous plastic and can be produced very flat using the injection-compression process, is applied evenly. In this way, the different carrier plates are gradually brought together to form a complete pneumatic distribution bank in a temperature-neutral manner. The adhesive layers on one side of the sealed air duct allow particles from the system air to stick and thus act as a particle filter until they are saturated.

Im Analyseprozess wird die Verteilereinheit gegen die Mikrofluidikkartusche gedrückt und die Dichtelemente erfüllen auch zwischen den Kommunikationskanälen eine optimale Dichtwirkung. Gleichzeitig halten die Fügeschichten auch den hohen Temperaturen der angrenzenden Heizer dauerhaft stand. Das Verfahren 1200 ist dabei in allen Analysekartuschen für Diagnosesysteme anwendbar.During the analysis process, the distribution unit is pressed against the microfluidic cartridge and the sealing elements also provide an optimal sealing effect between the communication channels. At the same time, the joining layers also permanently withstand the high temperatures of the adjacent heaters. The method 1200 can be used in all analysis cartridges for diagnostic systems.

Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können weiterhin wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The process steps presented here can continue to be repeated and carried out in an order other than that described.

13 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1300 ist dabei ausgebildet, um ein Verfahren zum Herstellen einer Korpuseinheit für eine Verteilereinheit durchzuführen und/oder anzusteuern, wie es in 12 beschrieben wurde. Beispielsweise ist die Vorrichtung 1300 als ein maschinelles Herstellungswerkzeug ausgeführt. Die Vorrichtung 1300 weist dazu eine Bereitstelleinheit 1305 und eine Fügeeinheit 1310 auf sowie lediglich optional eine Zuschneideeinheit 1315. 13 shows a block diagram of a device 1300 according to an exemplary embodiment. The device 1300 is designed to carry out and/or control a method for producing a body unit for a distribution unit, as described in 12 was described. For example, the device 1300 is designed as a machine manufacturing tool. For this purpose, the device 1300 has a provision unit 1305 and a joining unit 1310 and, only optionally, a cutting unit 1315.

Die Bereitstelleinheit 1305 ist ausgebildet, um ein Bereitstellen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte, und des mindestens einen beidseitig haftenden Dichtelement zu bewirken. Die Fügeeinheit 1310 ist ausgebildet, um ein Fügen der Verschaltungsplatte, der Abschlussplatte und des Dichtelements zu bewirken, um die Korpuseinheit herzustellen, wobei das Dichtelements zwischen der Verschaltungsplatte und der Abschlussplatte angeordnet ist. Die Zuschneideeinheit 1315 ist ausgebildet, um lediglich optional ein Zuschneiden eines Bands zu bewirken, um das Dichtelement auszuformen.The provision unit 1305 is designed to provide the circuit board and the end plate, and the at least one sealing element that adheres on both sides. The joining unit 1310 is designed to bring about joining of the circuit board, the end plate and the sealing element in order to produce the body unit, the sealing element being arranged between the circuit board and the end plate. The cutting unit 1315 is designed to only optionally effect cutting of a band in order to form the sealing element.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verteilereinheit 120, wie sie beispielsweise in mindestens einer der 2 bis 3 beschrieben wurde und die beispielsweise in einem Analysegerät verbaut sein kann, wie es beispielsweise in 1 beschrieben wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verteilereinheit 120 die Verschaltungsplatte 208, die damit verbundene Druckverteilerplatte 220 sowie die Kühlplatte 218 auf. Die Druckverteilerplatte 220 ist auch hier zwischen der Verschaltungsplatte 208 und der Kühlplatte 218 angeordnet. Weiterhin weist die Verteilereinheit 120 auch hier die Anschlussblockeinheit 202 auf, die an die Verschaltungsplatte 208 angrenzt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Kartuschenventile 223 durch die Kühlplatte 218 und die Druckverteilerplatte 220 hindurchgeführt, sodass diese die Verschaltungsplatte 208 kontaktieren. An der Kühlplatte 218 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zudem mindestens ein Prozessanschluss 224 angeordnet. 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. 14 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a distribution unit 120, as shown, for example, in at least one of the 2 until 3 has been described and which can be installed, for example, in an analysis device, such as that in 1 was described. According to this exemplary embodiment, the distribution unit 120 has the circuit board 208, the pressure distribution plate 220 connected thereto and the cooling plate 218. The pressure distribution plate 220 is also arranged here between the circuit board 208 and the cooling plate 218. Furthermore, the distribution unit 120 here also has the connection block unit 202, which adjoins the circuit board 208. According to this exemplary embodiment, the cartridge valves 223 are passed through the cooling plate 218 and the pressure distribution plate 220 so that they contact the circuit board 208. According to this exemplary embodiment, at least one process connection 224 is also arranged on the cooling plate 218. If an exemplary embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this should be read as meaning that the exemplary embodiment, according to one embodiment, has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only that first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3010760 B1 [0003]

Claims

Distributor unit (120) for an analysis device (100) for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge (105), the distributor unit (120) having the following features: a multi-layer body unit (200) which has a circuit board (208) with at least one communication channel (210) and a termination plate (212), the circuit board (208) and the termination plate (212) being connected to one another to form the communication channel (210). between an input connection (214) and an output connection (216) in the circuit board (208) and/or the end plate (212), in particular wherein the circuit board (208) and the end plate (212) are connected to one another by means of a sealing element (1010) which adheres on both sides are connected or joined; a connection block unit (202) with at least one cartridge connection (204) for coupling the distribution unit (120) on the cartridge side to the microfluidic cartridge (105), the cartridge connection (204) being fluidly connected to the at least one output connection (216); and at least one cartridge valve (206) which is arranged on and/or in the body unit (200), wherein the cartridge valve (206) is fluidly connected to the inlet connection (214) and is designed to carry a fluid in the body unit (200). to the microfluidic cartridge (105).

Distribution unit (120) according to Claim 1 , wherein the body unit (200) has a cooling plate (218) for cooling the circuit board (208), and / or a pressure distribution plate (220) arranged between the cooling plate (218) and the circuit board (208), which is designed to at least one to distribute the pressure level applied to the pressure distribution plate (220) to the at least one communication channel (210).

Distribution unit (120) according to one of the preceding claims, wherein the circuit board (208) has at least one further communication channel (238) between a further input connection (240) in the circuit board (208) and/or the end plate (212) and a further output connection (242 ) in the circuit board (208) and / or the end plate (212).

Distributor unit (120) according to one of the preceding claims, wherein a thickness of the circuit board (208) and/or the end plate (212) is adapted to a length of a connection section (236) of the at least one cartridge valve (206).

Distribution unit (120) according to one of the preceding claims, wherein the circuit board (208) and/or the end plate (212) have a thickness of up to 10mm.

Distributor unit (120) according to one of the preceding claims, with at least one sealing element (244) which is arranged between the circuit board (208) and the end plate (212).

Distribution unit (120) according to one of the preceding claims, with a sensor (246) integrated into the circuit board (208) or the end plate (212).

Analysis device (100) for analyzing a sample contained in a microfluidic cartridge (105), the analysis device (100) having a distribution unit (120) according to one of the preceding claims.

Method (1200) for producing a body unit (200) for a distribution unit (120) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the method (1200) comprises the following steps: - providing (1205) the circuit board (208) and the end plate (212), and providing (1205) at least one first sealing element (1010) which adheres on both sides; and - joining (1210) the circuit board (208), the end plate (212) and the sealing element (1010) in order to produce the body unit (200), the sealing element (1010) being between the circuit board (208) and the end plate (212). is arranged.

Procedure (1200) according to Claim 9 , wherein in step (1210) of joining, a protective film (1030) arranged on a first fixing surface (1115) of the sealing element (1010) is removed, and / or wherein a second protective film is attached to a second fixing surface (1125) of the sealing element (1010). (1030) is subtracted from the second fixing surface (1125), in particular wherein the first fixing surface (1115) is positioned on a plate surface (1120) of the circuit board (208), and wherein the end plate (212) is positioned on the second fixing surface (1125). is, or wherein the first fixing surface (1115) is positioned on a plate surface (1120) of the end plate (212), and wherein the circuit board (208) is positioned on the second fixing surface (1125).

Method (1200) according to one of Claims 9 until 10 , wherein in step (1205) of providing, a pressure distribution plate (220) and a further sealing element are additionally provided, wherein in step (1210) of joining, the circuit board (208), the pressure distribution plate (220), the End plate (212), the sealing element (1010) and the further sealing element are joined to produce the body unit (200), the further sealing element being arranged between the circuit board (208) and the pressure distribution plate (220).

Procedure (120) according to Claim 11 , wherein in step (1210) of joining, a protective film arranged on a further first fixing surface of the further sealing element is pulled off, and / or wherein a further protective film on a further second fixing surface of the further sealing element is pulled off from the further second fixing surface, in particular wherein the a further first fixing surface is positioned on a further plate surface of the circuit board (208), and wherein the pressure distribution plate (220) is positioned on the further second fixing surface, or wherein the further first fixing surface is positioned on a plate surface of the pressure distribution plate (220), and wherein the Circuit board (208) is positioned on the further second fixing surface.

Device (1300) which is set up to carry out the steps (1205, 1210) of the method (1200) according to one of Claims 9 until 12 to be executed and/or controlled in appropriate units (1305, 1310).

Computer program that is set up to carry out the steps (1205, 1210) of the method (1200) according to one of Claims 9 until 12 to execute and/or control.

Machine-readable storage medium on which the computer program can be written Claim 14 is stored.