DE102022209421A1 - Array for a microfluidic device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Array (14) für eine mikrofluidische Vorrichtung, aufweisend eine Seite (15) mit mehreren Vertiefungen (20). Die Vertiefungen (20) weisen jeweils mindestens einen offenen Kapillarkanal (44) auf, der sich von der Seite (15) ausgehend entlang einer Mantelfläche (21) der Vertiefungen (20) erstreckt und oberhalb eines Bodens (22) der Vertiefungen (20) endet. Die mikrofluidische Vorrichtung weist mindestens eine Arraykammer auf, in der das Array angeordnet ist.The invention relates to an array (14) for a microfluidic device, having a side (15) with several depressions (20). The depressions (20) each have at least one open capillary channel (44), which extends from the side (15) along a lateral surface (21) of the depressions (20) and ends above a bottom (22) of the depressions (20). . The microfluidic device has at least one array chamber in which the array is arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Array für eine mikrofluidische Vorrichtung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine mikrofluidische Vorrichtung, welche das Array aufweist, sowie die Verwendung des Arrays in einer mikrofluidischen Vorrichtung.The present invention relates to an array for a microfluidic device. The present invention further relates to a microfluidic device which has the array and to the use of the array in a microfluidic device.

Stand der TechnikState of the art

Mikrofluidische Analysesysteme, die auch als Lab-on-Chip-Systeme bezeichnet werden, erlauben ein automatisiertes Prozessieren chemischer oder biologischer Substanzen für die medizinische Diagnostik. Sie weisen hierzu häufig einen Probenträger auf, der als Array bezeichnet wird. Das Array weist mehrere Vertiefungen mit vorgelagerten eingetrockneten Reagenzien auf. Diese Reagenzien werden als Lösung in einem sogenannten Spotting-Fluid in die Vertiefungen eingebracht. Dort können sie nach dem Eintrocknen des Spotting-Fluids mit einem schwer löslichen Substrat wie beispielsweise Agarose oder Threhalose abgedeckt werden.Microfluidic analysis systems, also known as lab-on-chip systems, allow automated processing of chemical or biological substances for medical diagnostics. For this purpose, they often have a sample carrier, which is referred to as an array. The array has several wells with dried reagents in front of them. These reagents are introduced into the wells as a solution in a so-called spotting fluid. After the spotting fluid has dried, they can be covered with a poorly soluble substrate such as agarose or threhalose.

Das Array wird mit einer Reaktionsflüssigkeit überspült und die Vertiefungen, die auch als Wells bezeichnet werden, auf diese Weise befüllt. Anschließend können die Vertiefungen mittels einer Versiegelungsflüssigkeit gegeneinander isoliert werden. Dies wird beispielsweise in der DE 10 2018 204 642 A1 beschrieben. Nachdem Einbringen der Versiegelungsflüssigkeit laufen in den Vertiefungen Reaktionen zwischen dem Reaktionsgemisch und den dort vorgelagerten Reagenzien ab.The array is flushed with a reaction liquid and the depressions, also known as wells, are filled in this way. The depressions can then be insulated from each other using a sealing liquid. This is done, for example, in the DE 10 2018 204 642 A1 described. After the sealing liquid has been introduced, reactions take place in the wells between the reaction mixture and the reagents stored there.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das Array für eine mikrofluidische Vorrichtung besteht insbesondere aus Silizium. Es weist eine Seite mit mehreren Vertiefungen auf, in welchen Reagenzien angeordnet sind. Diese Seite ist dazu vorgesehen, in der mikrofluidischen Vorrichtung von einer Reaktionsflüssigkeit überspült zu werden. Sie wird deshalb in der mikrofluidischen Vorrichtung als Oberseite angeordnet.The array for a microfluidic device consists in particular of silicon. It has one side with several depressions in which reagents are arranged. This side is intended to be washed over by a reaction liquid in the microfluidic device. It is therefore arranged as the top side in the microfluidic device.

Es ist vorgesehen, dass die Vertiefungen jeweils mindestens einen offenen Kapillarkanal aufweisen, der sich von der Seite ausgehend entlang einer Mantelfläche der Vertiefungen erstreckt und oberhalb eines Bodens der Vertiefungen endet.It is envisaged that the depressions each have at least one open capillary channel, which extends from the side along a lateral surface of the depressions and ends above a bottom of the depressions.

Die Befüllung der Vertiefungen muss auf reproduzierbare und kontrollierte Weise erfolgen. Nur so ist sichergestellt, dass chemische Reaktionen in den Vertiefungen reproduzierbar und mit hinreichender Ausbeute ablaufen. Selbst wenn die Seite stark hydrophilisiert ist, besteht allerdings die Gefahr, dass in den Vertiefungen Lufteinschlüsse zurückbleiben. Der Kapillarkanal fördert daher die Befüllung der Vertiefungen.The wells must be filled in a reproducible and controlled manner. This is the only way to ensure that chemical reactions in the wells take place reproducibly and with sufficient yield. Even if the side is highly hydrophilized, there is a risk that air pockets will remain in the recesses. The capillary channel therefore promotes the filling of the depressions.

Würden ein oder mehrere Kapillarkanäle bis zum Boden einer Vertiefung reichen, so würde dies allerdings ein Quersprechen zwischen den Vertiefungen begünstigen. Wenn Reagenzien mittels einer Spotting-Flüssigkeit in die Vertiefungen eingebracht werden, würden diese aufgrund des kapillaren Drucks in den Kapillarkanälen an den Wänden der Vertiefungen hochsteigen. Sie würden sich damit nicht nur am Boden der Vertiefungen, sondern auch an deren Wänden ablagern. Somit würde es nicht gelingen, die Reagenzien mittels eines schwerlöslichen Substrats, welches sich nur am Boden der Vertiefungen absetzt, abzudecken. Beim späteren Überspülen des Arrays mit einer Reaktionsflüssigkeit würden die an den Wänden haftenden Reagenzien schnell in Lösung gehen und in andere Vertiefungen verschleppt werden. Deshalb ist es vorgesehen, dass jeder Kapillarkanal oberhalb des Bodens seiner jeweiligen Vertiefung endet. Bevorzugt beträgt ein Abstand zwischen den Boden und einem Ende des Kapillarkanals mindestens 100µm.However, if one or more capillary channels extended to the bottom of a depression, this would promote cross-talk between the depressions. If reagents were introduced into the wells using a spotting liquid, they would rise up the walls of the wells due to the capillary pressure in the capillary channels. They would not only be deposited on the bottom of the depressions, but also on their walls. It would therefore not be possible to cover the reagents using a poorly soluble substrate that only settles at the bottom of the wells. When the array is later flushed with a reaction liquid, the reagents adhering to the walls would quickly dissolve and be carried over into other wells. It is therefore provided that each capillary channel ends above the bottom of its respective recess. A distance between the base and one end of the capillary channel is preferably at least 100 μm.

Die Vertiefungen weisen an ihrem Boden vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei ein Durchmesser des Querschnitts mindestens 250µm beträgt. Ein so großer Durchmesser der Vertiefungen begünstigt die Ablagerung der Reagenzien am Boden noch weiter und verringert die Gefahr, dass Spotting-Flüssigkeit mit einem Ende eines Kapillarkanals in Kontakt kommt und anschließend in diesem hochkriecht.The depressions preferably have a circular cross section at their bottom, with a diameter of the cross section being at least 250 μm. Such a large diameter of the wells further promotes the deposition of the reagents at the bottom and reduces the risk of spotting liquid coming into contact with one end of a capillary channel and subsequently crawling up it.

Ein Winkel zwischen dem Boden und der Mantelfläche beträgt jeweils bevorzugt maximal 100°, besonders bevorzugt 90°. Wenn die Vertiefungen kreiszylinderförmig sind oder der Kreiszylinderform zumindest sehr nahe kommen, wird eine möglich vollständige Ablagerung der Reagenzien am Boden der Vertiefungen noch weiter gefördert.An angle between the base and the lateral surface is preferably a maximum of 100°, particularly preferably 90°. If the depressions are circular cylindrical or at least very close to the circular cylindrical shape, a possible complete deposition of the reagents at the bottom of the depressions is further promoted.

Eine Tiefe des Kapillarkanals beträgt an seiner Öffnung zu der Seite vorzugsweise mindestens 10 µm, um die Befüllungen der Vertiefungen signifikant unterstützen zu können. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Tiefe des Kapillarkanals an seiner Öffnung zu der Seite maximal 25 µm beträgt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein hydraulischer Durchmesser des Kapillarkanals klein genug bleibt, um bei hydrophilem Benetzungsverhalten durch seinen kapillaren Druck die Befüllung der Vertiefungen zu fördern. Die Tiefe verringert sich vorzugsweise von der Öffnung des Kapillarkanals an der Seite zu seinem Ende, sodass er in die Vertiefung hinein ausläuft.A depth of the capillary channel at its opening to the side is preferably at least 10 μm in order to be able to significantly support the filling of the depressions. Furthermore, it is preferred that the depth of the capillary channel at its opening to the side is a maximum of 25 μm. This ensures that a hydraulic diameter of the capillary channel remains small enough to promote the filling of the depressions through its capillary pressure in the event of hydrophilic wetting behavior. The depth preferably decreases from the opening of the capillary channel on the side to its end so that it tapers into the recess.

Es ist bevorzugt, dass der Kapillarkanal eine hydrophile Oberfläche aufweist, um eine vollständige Entleerung des Kapillarkanals in die Vertiefung sicherzustellen.It is preferred that the capillary channel has a hydrophilic surface in order to ensure complete Ensure emptying of the capillary channel into the recess.

Es hat sich gezeigt, dass für die Befüllung der Vertiefungen ein rechteckiger, dreieckiger oder halbkreisförmiger Querschnitt des Kapillarkanals besonders vorteilhaft ist.It has been shown that a rectangular, triangular or semicircular cross section of the capillary channel is particularly advantageous for filling the depressions.

Um einen ausreichend geringen hydraulischen Querschnitt des Kapillarkanals zu gewährleisten, ist es weiterhin bevorzugt, dass eine Breite des Kapillarkanals maximal seiner doppelten Tiefe an seiner Öffnung zu der Seite entspricht. Ein rechteckiger Kanalquerschnitt ist an seiner Öffnung zu der Seite insbesondere als quadratischer Kanalquerschnitt ausgeführt und ein dreieckiger Kanalquerschnitt ist an seiner Öffnung zu der Seite insbesondere in der Form eines gleichzeitigen Dreiecks ausgeführt. Die Breite eines Kanals mit halbkreisförmigem Querschnitt entspricht an seiner Öffnung zu der Seite dem Durchmesser des Halbkreises.In order to ensure a sufficiently small hydraulic cross section of the capillary channel, it is further preferred that a width of the capillary channel corresponds to a maximum of twice its depth at its opening to the side. A rectangular channel cross-section is designed in particular as a square channel cross-section at its opening to the side and a triangular channel cross-section is designed at its opening to the side in particular in the shape of a simultaneous triangle. The width of a channel with a semicircular cross section corresponds to the diameter of the semicircle at its opening to the side.

Auch wenn bereits ein einziger Kapillarkanal pro Vertiefung die Befüllung der Vertiefung verbessert, ist es bevorzugt, dass jede Vertiefung mehrere Kapillarkanäle aufweist. Besonders bevorzugt münden alle diese Kapillarkanäle in einen Randbereich der Vertiefung, der einem Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel von maximal 180° entspricht. Dieser Randbereich kann beim Einbau des Arrays in eine mikrofluidische Vorrichtung der Anströmrichtung des Arrays zugewandt werden, sodass alle Kapillarkanäle beim Einbringen der Reaktionsflüssigkeit von dieser angeströmt werden. Kapillarkanäle die von der Anströmrichtung abgewandt sind, würden die Befüllung der Vertiefungen nicht fördern, sondern lediglich das Risiko einer Verschleppung von Reagenzien aus den Vertiefungen heraus vergrößern.Even if a single capillary channel per well improves the filling of the well, it is preferred that each well has several capillary channels. Particularly preferably, all of these capillary channels open into an edge region of the depression, which corresponds to a circular segment with a center angle of a maximum of 180°. When the array is installed in a microfluidic device, this edge region can face the direction of flow of the array, so that all capillary channels are flowed through when the reaction liquid is introduced. Capillary channels that face away from the direction of flow would not promote the filling of the wells, but would only increase the risk of reagents being carried over from the wells.

Das Array kann in einer mikrofluidischen Vorrichtung verwendet werden.The array can be used in a microfluidic device.

Die mikrofluidische Vorrichtung weist mindestens eine Arraykammer auf, in der das voranstehend beschriebene Array angeordnet ist. In den Vertiefungen des Arrays sind insbesondere Reagenzien angeordnet. Diese Reagenzien sind vorzugsweise mit einem Substrat abgedeckt, bei dem es sich beispielsweise um Agarose oder Threhalose handelt.The microfluidic device has at least one array chamber in which the array described above is arranged. Reagents in particular are arranged in the wells of the array. These reagents are preferably covered with a substrate, which is, for example, agarose or threhalose.

Wenn das Array mehrere Kapillarkanäle aufweist, die in einen gemeinsamen Randbereich der Vertiefung münden, dann ist es bevorzugt, dass dieser Randbereich einer Einströmrichtung eines Fluids in die Arraykammer zugewandt ist, sodass alle Kapillarkanäle von dem Fluid angeströmt werden können.If the array has a plurality of capillary channels which open into a common edge region of the recess, then it is preferred that this edge region faces an inflow direction of a fluid into the array chamber, so that all capillary channels can be flowed through by the fluid.

Bei der Arraykammer kann es sich insbesondere um eine Analysenkammer handeln, die oberhalb der Seite des Arrays ein transparentes Fenster aufweist, durch welches die Inhalte der Vertiefungen mittels optischer Methoden analysiert werden können.The array chamber can in particular be an analysis chamber which has a transparent window above the side of the array through which the contents of the wells can be analyzed using optical methods.

Insbesondere kann die mikrofluidische Vorrichtung eine Kartusche sein, die dazu vorgesehen ist, um in ein mikrofluidisches Analysesystem eingesetzt zu werden. In einer solchen Kartusche sind Reagenzien vorgelagert und eine Probenflüssigkeit wird in die Kartusche eingeführt. Nach Durchführung chemischer Reaktionen und einer Analyse des Reaktionergebnisses kann die Kartusche als Einwegartikel entsorgt werden, während andere Komponenten des Analysesystems, wie beispielsweise ein optischer Sensor, wiederverwendet werden.In particular, the microfluidic device can be a cartridge that is intended to be inserted into a microfluidic analysis system. Reagents are stored in such a cartridge and a sample liquid is introduced into the cartridge. After performing chemical reactions and analyzing the reaction result, the cartridge can be disposed of as a disposable item while other components of the analysis system, such as an optical sensor, are reused.

Eine derartige Kartusche weist insbesondere eine Fluidikschicht, eine Elastomermembran und eine Pneumatikschicht auf. Unter der Fluidikschicht wird dabei eine Schicht verstanden, in der ein Fluidkanalsystem zum Transportieren von Reagenzien und Probenflüssigkeiten in einem Substrat ausgebildet ist. Die Fluidikschicht wird durch die Elastomermembran von der Pneumatikschicht getrennt. In der Pneumatikschicht verlaufen Pneumatikkanäle, die an die Elastomermembran münden. Durch Anlegen eines Überdrucks an die Pneumatikkanäle kann die Elastomermembran in die Fluidikschicht hinein ausgelenkt werden und durch Anlegen eines Unterdrucks an die Pneumatikkanäle kann die Elastomermembran in die Pneumatikschicht hinein ausgelenkt werden.Such a cartridge has in particular a fluidic layer, an elastomeric membrane and a pneumatic layer. The fluidic layer is understood to mean a layer in which a fluid channel system for transporting reagents and sample liquids is formed in a substrate. The fluidic layer is separated from the pneumatic layer by the elastomeric membrane. Pneumatic channels run in the pneumatic layer and open onto the elastomer membrane. By applying excess pressure to the pneumatic channels, the elastomeric membrane can be deflected into the fluidic layer and by applying negative pressure to the pneumatic channels, the elastomeric membrane can be deflected into the pneumatic layer.

Insbesondere ist die mikrofluidische Vorrichtung zur Durchführung einer Amplifikationsreaktion, wie beispielsweise einer PCR-Reaktion oder einer rITA-Reaktion eingerichtet. Die Einrichtung erfolgt durch das Vorlagern von für die Amplifikationsreaktion benötigten Reagenzien.In particular, the microfluidic device is set up to carry out an amplification reaction, such as a PCR reaction or an rITA reaction. The setup is carried out by pre-storing the reagents required for the amplification reaction.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine Aufsicht auf Komponenten einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Vertiefung in einem Array gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Vertiefung in einem Array gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Kapillarkanals in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 5 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Kapillarkanals in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Kapillarkanals in noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a top view of components of a microfluidic device according to an embodiment of the invention.
  • 2 shows a top view of a depression in an array according to an embodiment of the invention.
  • 3 shows a cross-sectional representation of a depression in an array according to an embodiment of the invention.
  • 4 shows a cross-sectional view of a capillary channel in an embodiment of the invention.
  • 5 shows a cross-sectional view of a capillary channel in another embodiment of the invention.
  • 6 shows a cross-sectional view of a capillary channel in yet another embodiment of the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Ausschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die beispielsweise als Einwegkartusche für ein Analysesystem ausgeführt ist. In einer Fluidikschicht der mikrofluidischen Vorrichtung 10, die beispielsweise ein Substrat aus Polycarbonat aufweist, sind Kanäle und Kammern angeordnet. Ein Zulaufkanal 11 erweitert sich in einem Zulaufbereich 12 zu einer Arraykammer 13. In dieser Arraykammer 13 ist ein Array 14 angeordnet, welches beispielsweise aus Silizium besteht. Es weist an seiner oberen Seite 15 vierundvierzig Vertiefungen 20 auf. Entlang einer Einströmrichtung 30 kann ein Fluid 31 durch den Zulaufkanal 11 und den Zulaufbereich 12 in die Arraykammer 13 einströmen und dort die obere Seite 15 des Arrays 14 überspülen. Im Betrieb der mikrofluidischen Vorrichtung 10 wird eine Reaktionsflüssigkeit als Fluid 31 in die Arraykammer 13 eingeleitet, um diese in die Vertiefungen 20 einzubringen und dort mit den vorgelagerten Reagenzien zur Reaktion zu bringen. 1 shows a section of a microfluidic device 10 according to a first exemplary embodiment of the invention, which is designed, for example, as a disposable cartridge for an analysis system. Channels and chambers are arranged in a fluidic layer of the microfluidic device 10, which has, for example, a substrate made of polycarbonate. An inlet channel 11 expands in an inlet area 12 to form an array chamber 13. An array 14 is arranged in this array chamber 13, which consists, for example, of silicon. It has forty-four depressions 20 on its upper side 15. Along an inflow direction 30, a fluid 31 can flow into the array chamber 13 through the inlet channel 11 and the inlet area 12 and wash over the upper side 15 of the array 14 there. During operation of the microfluidic device 10, a reaction liquid is introduced into the array chamber 13 as a fluid 31 in order to introduce it into the depressions 20 and cause it to react there with the upstream reagents.

In 2 ist eine Vertiefungen 20 detailliert dargestellt. Sieben Kapillarkanäle 41 bis 47, die sich zur oberen Seite 15 des Arrays 14 hin öffnen, erstrecken sich in der Mantelfläche 21 der kreiszylinderförmigen Vertiefung 20 in Richtung ihres Bodens 22. Die Öffnungen aller Kapillarkanäle 41 bis 47 liegen in einem Randbereich 23 der Vertiefung 20, der einem Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel α von 90° entspricht. Am Boden 22 der Vertiefung 20 ist ein Reagenz 50 vorgelagert.In 2 a depression 20 is shown in detail. Seven capillary channels 41 to 47, which open towards the upper side 15 of the array 14, extend in the lateral surface 21 of the circular cylindrical recess 20 towards its bottom 22. The openings of all capillary channels 41 to 47 lie in an edge region 23 of the recess 20, which corresponds to a circle segment with a center angle α of 90°. A reagent 50 is located in front of the bottom 22 of the depression 20.

3 zeigt detailliert den Verlauf eines Kapillarkanals 44. Die Vertiefung 20 weist eine Höhe H von 300 µm und einen Durchmesser d von 300 µm auf. Der Winkel β zwischen ihrer Mantelfläche 21 und ihrem Boden 22 beträgt aufgrund ihrer Kreiszylinderform 90°. Der Kapillarkanal 44 öffnet sich unter einem Winkel γ von 3° aus der oberen Seite 15 des Arrays 14 in die Mantelfläche 41 und endet in einer Höhe h von 150 µm oberhalb des Bodens 22. An seiner Öffnung zur oberen Seite 15 weist der Kapillarkanal eine Tiefe t 44 von 15 µm auf. Diese Tiefe t nimmt bis zum Ende des Kapillarkanals 44 linear ab. 3 shows in detail the course of a capillary channel 44. The depression 20 has a height H of 300 μm and a diameter d of 300 μm. The angle β between its lateral surface 21 and its base 22 is 90° due to its circular cylindrical shape. The capillary channel 44 opens at an angle γ of 3° from the upper side 15 of the array 14 into the lateral surface 41 and ends at a height h of 150 μm above the bottom 22. At its opening to the upper side 15, the capillary channel has a depth t 44 of 15 µm. This depth t decreases linearly up to the end of the capillary channel 44.

Ein Querschnitt des Kapillarkanals 44 an seiner Öffnung zur oberen Seite 15 ist in 4 dargestellt. Er ist quadratisch, sodass die Tiefe t seiner Breite b entspricht. Während die Tiefe t mit dem Auslaufen des Kapillarkanals in die Vertiefung 20 abnimmt, bleibt seine Breite b konstant.A cross section of the capillary channel 44 at its opening to the upper side 15 is in 4 shown. It is square so that the depth t corresponds to its width b. While the depth t decreases as the capillary channel runs out into the recess 20, its width b remains constant.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der mikrofluidischen Vorrichtung 10 unterscheidet sich der Querschnitt der Kapillarkanäle 41 bis 47 von dem in 4 dargestellten Querschnitt dadurch, dass er die Form eines gleichzeitigen Dreiecks aufweist. Dies ist in 5 dargestellt. Während die Tiefe t mit der Tiefe t im ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, beträgt die Breite b 20 µm. Während die Breite b über die gesamte Länge der Kapillarkanäle 41 bis 47 konstant bleibt, nimmt die Tiefe t entlang der Länge der Kapillarkanäle 41 bis 47 ab, sodass ihr Querschnitt seine Form von einem gleichseitigen Dreieck zu einem gleichschenkligen Dreieck verändert.In a second exemplary embodiment of the microfluidic device 10, the cross section of the capillary channels 41 to 47 differs from that in 4 Cross section shown in that it has the shape of a simultaneous triangle. This is in 5 shown. While the depth t corresponds to the depth t in the first exemplary embodiment, the width b is 20 μm. While the width b remains constant over the entire length of the capillary channels 41 to 47, the depth t decreases along the length of the capillary channels 41 to 47, so that their cross section changes its shape from an equilateral triangle to an isosceles triangle.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der mikrofluidischen Vorrichtung 10 unterscheidet sich der Querschnitt der Kapillarkanäle 41 bis 47 vom Querschnitt gemäß den ersten beiden Ausführungsbeispielen darin, dass er an der Öffnung von der oberen Seite 15 in die Mantelfläche 41 die in 6 dargestellte Form eines Halbkreises aufweist. Die Breite b der Kapillarkanäle 41 bis 47 entspricht dem Durchmesser des Halbkreises und ist doppelt so groß wie die Tiefe t, welche dem Radius des Halbkreises entspricht. Die Breite b bleibt über die Länge der Kapillarkanäle 41 bis 47 konstant, während die Tiefe t mit zunehmender Nähe zum Boden 22 der Vertiefung 20 abnimmt. Damit wird die Halbkreisform des Querschnitts über die Länge der Kapillarkanäle 41 bis 47 gestaucht.In a third exemplary embodiment of the microfluidic device 10, the cross section of the capillary channels 41 to 47 differs from the cross section according to the first two exemplary embodiments in that it is at the opening from the upper side 15 into the lateral surface 41 6 shown shape of a semicircle. The width b of the capillary channels 41 to 47 corresponds to the diameter of the semicircle and is twice as large as the depth t, which corresponds to the radius of the semicircle. The width b remains constant over the length of the capillary channels 41 to 47, while the depth t decreases as the proximity to the bottom 22 of the depression 20 increases. This compresses the semicircular shape of the cross section over the length of the capillary channels 41 to 47.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

Array (14) für eine mikrofluidische Vorrichtung (10), aufweisend eine Seite (15) mit mehreren Vertiefungen (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (20) jeweils mindestens einen offenen Kapillarkanal (41-47) aufweisen, der sich von der Seite (15) ausgehend entlang einer Mantelfläche (21) der Vertiefungen (20) erstreckt und oberhalb eines Bodens (22) der Vertiefungen (20) endet.Array (14) for a microfluidic device (10), having a side (15) with a plurality of depressions (20), characterized in that the depressions (20) each have at least one open capillary channel (41-47) which extends from the Side (15) extends starting along a lateral surface (21) of the recesses (20) and ends above a bottom (22) of the recesses (20). Array (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (h) zwischen dem Boden (22) und einem Ende des Kapillarkanals (41-47) mindestens 100 µm beträgt.Array (14) after Claim 1 , characterized in that a distance (h) between the bottom (22) and one end of the capillary channel (41-47) is at least 100 µm. Array (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (20) an ihrem Boden (22) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei ein Durchmesser (d) des Querschnitts mindestens 250 µm beträgt.Array (14) after Claim 1 or 2 , characterized in that the depressions (20) have a circular cross section at their bottom (22), with a diameter (d) of the cross section being at least 250 µm. Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (β) zwischen dem Boden (22) und der Mantelfläche (21) jeweils maximal 100° beträgt.Array (14) after one of the Claims 1 until 3 , characterized in that an angle (β) between the base (22) and the lateral surface (21) is a maximum of 100°. Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe (t) des Kapillarkanals (41-47) an seiner Öffnung zu der Seite (15) mindestens 10 µm beträgt.Array (14) after one of the Claims 1 until 4 , characterized in that a depth (t) of the capillary channel (41-47) at its opening to the side (15) is at least 10 µm. Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarkanal (41-47) einen rechteckigen, dreieckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.Array (14) after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the capillary channel (41-47) has a rectangular, triangular or semicircular cross section. Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (b) des Kapillarkanals (41-47) maximal seiner doppelten Tiefe (t) an seiner Öffnung zu der Seite (15) entspricht.Array (14) after one of the Claims 1 until 6 , characterized in that a width (b) of the capillary channel (41-47) corresponds to a maximum of twice its depth (t) at its opening to the side (15). Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vertiefung (20) mehrere Kapillarkanäle (41-47) aufweist, die in einen Randbereich (23) der Vertiefung (20) münden, der einem Kreissegment mit einem Mittelpunktswinkel (α) von maximal 180° entspricht.Array (14) after one of the Claims 1 until 7 , characterized in that each recess (20) has a plurality of capillary channels (41-47) which open into an edge region (23) of the recess (20), which corresponds to a circular segment with a center angle (α) of a maximum of 180 °. Mikrofluidische Vorrichtung (10), aufweisend mindestens eine Arraykammer (13), in der ein Array (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angeordnet ist.Microfluidic device (10), having at least one array chamber (13) in which an array (14) according to one of Claims 1 until 8th is arranged. Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Reagenzien (50) in den Vertiefungen (20) angeordnet sind.Microfluidic device (10) according to Claim 9 , characterized in that reagents (50) are arranged in the wells (20). Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Array (14) nach Anspruch 8 aufweist, das so angeordnet ist, dass ein Randbereich (23) einer Vertiefung (20) des Arrays (14) einer Einströmrichtung (30) eines Fluids (31) in die Arraykammer (14) zugewandt ist.Microfluidic device (10) according to Claim 9 or 10 , characterized in that it is an array (14). Claim 8 which is arranged such that an edge region (23) of a recess (20) of the array (14) faces an inflow direction (30) of a fluid (31) into the array chamber (14). Verwendung eines Arrays (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer mikrofluidischen Vorrichtung (10).Using an array (14) according to one of the Claims 1 until 8th in a microfluidic device (10).
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