DE202006020469U1

DE202006020469U1 - Vorrichtung zum Nachweis biochemischer Zielmoleküle

Info

Publication number: DE202006020469U1
Application number: DE202006020469U
Authority: DE
Original assignee: Directif GmbH
Current assignee: Progen Biotechnik GmbH
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: DE102006010959A1

Abstract

Vorrichtung zum Nachweis biochemischer Zielmolekule, umfassend
ein plattenartiges Leitungselement mit einem darin angeordneten, eine Mehrzahl an in einer Ebene angeordneten Leitungen (8) zum Leiten einer Flüssigkeit aufweisenden Leitungssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitungselement eine aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellte Leitungsplatte (2) und ein damit verbundenes Verschlussmittel umfasst,
dass vom Leitungssystem sich leitungsartige Durchbrüche (9) bis zu einer ersten Oberseite (01) der Leitungsplatte (2) erstrecken,
dass an der ersten Oberseite (01) ein plattenartiges, aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestelltes Anschlusselement (3) angebracht ist, welches an einer der ersten Oberseite (01) abgewandten dritten Oberseite (03) korrespondierend zu den Durchbrüchen (9) angeordnete erste Anschlussstutzen (31) zum Einstecken eines Anschlussabschnitts einer ein Aufbereitungs- oder Nachweisreagenz enthaltenden Patrone (7, 7a, 7b) aufweist, und
dass des Weiteren Dichtungsmittel (37, 39, 40) zur Herstellung einer fiüssigkeitsdichten Verbindung zwischen den Anschlussabschnitten und den ersten Anschlussstutzen (31) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis biochemischer Zielmoleküle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus der US 5,229,297 bekannt. Die bekannte Vorrichtung besteht aus zwei flexiblen Kunststoffschichten, zwischen denen eine Vielzahl von mittels Durchgängen verbundenen Kammern ausgebildet sind. In einigen der Kammern sind Flüssigkeiten zur Durchführung einer Polymeraseket-tenreaktion (PCR) aufgenommen. Die Kammern sind z. T. mit einer Kunststofffolie versiegelt, welche bei Ausübung eines Drucks auf die Wand der Kammern bricht, so dass die darin aufgenommene Flüssigkeit durch die gebildete Öffnung in den davon wegführenden Durchgang herausgedrückt wird. Die Durchgänge können außerdem zur Unterbrechung des Flüssigkeitsdurchgangs an bestimmten Punkten zusammengedrückt werden.
Die bekannte Vorrichtung ist in vielfacher Hinsicht nachteilig: Die Herstellung flüssigkeitsgefüllter Kammern ist schwierig und aufwändig. Beim Befüllen der Kammern kann es zu einer unerwünschten Kontamination der darin aufgenommenen Flüssigkeit kommen. Wegen des Vorsehens flüssigkeitsgefüllter Kammern kann die bekannte Vorrichtung nur zum Nachweis bestimmter Stoffe verwendet werden. Die Kammern und die Durchgänge sowie die Verschlusspunkte der Durchgänge erlauben lediglich einen besonderen vorgegebenen Verfahrensablauf. Bei einem mehrfachen Verschließen der Durchgänge durch ein Zusammendrücken derselben kann es zu einer Undichtigkeit kommen.
Insgesamt ist die bekannte Vorrichtung nicht besonders universell; sie ist überdies störanfällig.
Die WO 2005/00279 beschreibt eine mikrofluidische Vorrichtung, bei der Nachweisreagenzien, Pufferlösungen und dgl. in Einwegpatronen aufgenommen sind. Die Einwegpatronen können mit der mikrofluidischen Vorrichtung vor der Durchführung der Reaktion verbunden werden. Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht die Verwendung von mit unterschiedlichen Nachweisreagenzien, Pufferlösungen oder dgl. befüllten Einwegpatronen und ist damit universell. Die Herstellung einer solchen mikrofluidischen Vorrichtung ist allerdings aufwändig und teuer.
Die WO 03/015922 A1 beschreibt eine Mikroreaktionskammer, deren Boden aus einem Objektträger gebildet ist. Unter Zwischenschaltung einer Dichtung befinden sich darauf zur Bildung einer Mikroreaktionskammer mehrere laminierte Schichten. Eine Deckschicht weist zumindest einen Durchbruch zum Anschluss einer Pipette oder einer Spritze zur Zufuhr von Reaktionslösungen auf. Die Handhabung der bekannten Vorrichtung erfordert Geschick. Beim Anschließen der Pipette oder der Spritze kann es zum Eintrag von Kontaminationen in die Mikroreaktionskammer kommen.
Die US 6,391,541 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Analysieren einer flüssigen Probe. Dabei ist ein eine Probenkammer aufweisendes Montageteil unter Zwischenschaltung einer Dichtung mit einem Deckel abgedeckt. An einer Unterseite des Montageteils sind Kanäle vorgesehen, welche zur Ausbildung von Leitungen unter Zwischenschaltung einer weiteren Dichtung mit einer Verschlussplatte verschlossen sind. Die bekannte Vorrichtung ist relativ kompliziert aufgebaut und erfordert einen hohen Herstellungsaufwand. Beim Einfüllen der Probe in die Probenkammer kann es zum Eintrag von Kontaminationen kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine möglichst einfach herstellbare Vorrichtung angegebenen werden, welche sich universell zum Nachweis biochemischer Zielmoleküle eignet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines möglichst einfachen und kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 38.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das Leitungselement eine aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellte Leitungsplatte und ein damit verbundenes Verschlussmittel umfasst, dass vom Leitungssystem sich leitungsartige Durchbrüche bis zu einer ersten Oberseite der Leitungsplatte erstrecken und dass an der ersten Oberseite ein plattenartiges, aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestelltes An-schlusselement angebracht ist, welches an einer der ersten Oberseite angewandten dritten Oberseite korrespondierend zu den Durchbrüchen angeordnete erste Anschlussstutzen zum Einstecken eines Anschlussabschnitts einer ein Aufbereitungs- oder Nachweisreagenz enthaltenden Patrone aufweist, und dass des Weiteren Dichtungsmittel zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung zwischen den Anschlussabschnitten und den ersten Anschlussstutzen vorgesehen sind.
Die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß mehrere funktionell individualisierte Montageeinheiten, nämlich ein Leitungselement und ein plattenartiges Anschlusselement. Die plattenartige Ausgestaltung des Leitungselements und des Anschlusselements ermöglicht es, diese zu stapeln und damit einfach in eine geeignete Montageposition zu bringen. Die Herstellung, insbesondere der Leitungsplatte im Spritzguss verfahren, ermöglicht ein einfaches Vorsehen der leitungsartigen Durchbrüche. Sie müssen nicht separat hergestellt werden. Die vorgeschlagene Herstellung des Leitungselements und des Anschlusselements im Spritzgussverfahren ist besonders preisgünstig. Die Montage ist infolge der komplementären plattenartigen Ausgestaltung der Leitungsplatte und des Anschlusselements besonders einfach.
Indem die Durchbrüche sich bis zur ersten Oberseite erstrek-ken, ist es möglich, mit einem einzigen Montageschritt, beispielsweise durch Aufstecken des Anschlusselements, die Dichtungsmittel im Bereich der Durchbrüche anzubringen. Das Vorsehen von Anschlussstutzen zum Anschluss einer ein Aufberei-tungs- oder Nachweisreagenz enthaltenden Patrone macht die vorgeschlagene Vorrichtung besonders universell: Es können je nach auszuführendem Nachweisverfahren Patronen mit den dazu jeweils erforderlichen Aufbereitungs- oder Nachweisreagenzien an die Vorrichtung angeschlossen werden. Es ist insbesondere nicht erforderlich, die Vorrichtung manuell zu befüllen. Ein Eintrag von Kontaminationen, Undichtigkeiten oder ein Wartungsaufwand wird vermieden. Es wird insoweit auf den Offenbarungsgehalt der WO 2004/096443 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird. Abgesehen davon lässt sich unter Verwendung der vorgeschlagenen Patronen die Vorrichtung je nach Art des durchzuführenden Nachweisverfahrens individuell mit Aufbereitungs- oder Nachweisreagenzien konfektionieren. Die Patronen können dazu mit beliebigen Volumina unterschiedlicher Aufbereitungs- oder Nachweisreagenzien befüllt werden. Ergänzend dazu wird auf die WO 2005/002729 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit einbezogen wird.
Die Patronen sind jeweils an ihrem dem Anschlussabschnitt gegenüberliegenden Ende mit einem Kolben versehen. Durch Nie derdrücken des Kolbens, beispielsweise mit einem Stößel, kann in der Patrone enthaltene Flüssigkeit in das Leitungssystem gedrückt werden. Das ermöglicht ein Hin- und Herpumpen von Flüssigkeit. Damit kann eine besonders gute Mischung der Probe, beispielsweise mit einem Puffer oder einem Nachweisreagenz, erreicht werden. Das Niederdrücken der Kolben kann, beispielsweise programmgesteuert, mit einer Vielzahl von Stößeln erfolgen, so dass damit die Flüssigkeit im Leitungssystem in einer vorgegebenen Art und Weise bewegt werden kann. Beispielsweise können in Kombination mit der vorgeschlagenen Vorrichtung vier zylinderförmige Patronen mit einem Durchmesser im Bereich von 5 bis 7 mm, vorzugsweise 6,1 bis 6,5 mm, und sechs kleine zylinderförmige Patronen mit einem Durchmesser im Bereich von 2 bis 4 mm, vorzugsweise 2,8 bis 4,2 mm, verwendet werden. Die Herstellung und das Befüllen derartiger Patronen ist kostengünstig. Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht eine, insbesondere chemische oder biochemische, Prozessierung, einen Äufschluss und/oder einen Nachweis einer Vielzahl von Proben, Substanzen und Zielmolekülen, wie z. B. Zellen, Proteinen oder Nukleinsäuren..
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nach einem Aufstecken der Patronen eine Mikrofluidik gebildet werden, in der komplexe Vorgänge, wie z. B. ein Aufschluss von Zellen, eine Reinigung von Biomolekülen, eine Nukleinsäureamplifika-tion und ein Nachweis von Biomolekülen erfolgen kann. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, eine Vielzahl von Funktionen zu realisieren. Beispielsweise können Flüssigkeitsströme durch Leitungen und Kammern kontrolliert, Ventile bereitgestellt und gesteuert, Flüssigkeiten gemischt und temperiert, und Kammern zur Durchführung von Reaktionen, zur Detektion und zur Aufbewahrung von Abfallflüssigkeit bereitgestellt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aus einer geringen Anzahl von Komponenten zusammengesetzt werden. Die Komponenten können weitgehend oder vollständig aus Kunststoff, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens, hergestellt und auf einfache Art zur Vorrichtung zusammengesetzt werden. Die gesamte Vorrichtung kann relativ kostengünstig hergestellt werden.
Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung umfasst das Leitungselement eine Leitungsplatte und ein damit verbundenes Verschlussmittel. Das ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Leitungselements.
Bei dem Verschlussmittel kann es sich um eine Folie oder eine aus Kunststoff, insbesondere aus spritzgegossenem Kunststoff, hergestellte Verschlussplatte handeln. Beispielsweise kann dazu die Leitungsplatte eine erste Oberseite des Leitungselements bilden und es kann an einer der ersten Oberseite gegenüberliegenden ersten Unterseite ein zur ersten Unterseite hin sich öffnendes Kanalsystem ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Verschlussmittel, das Kanalsystem überdecken. Es kann aber auch sein, dass die erste Unterseite des Leitungselements im Wesentlichen eben und an einer der ersten Unterseite zugewandten zweiten Oberseite der Verschlussplatte ein sich zur zweiten Oberseite hin öffnendes Kanal System ausgebildet ist. In beiden Fällen werden durch einfaches Anbringen der Verschlussplatte an der Leitungsplatte die Kanäle abgedeckt, so dass sich geschlossene Leitungen bilden. Das aus den Leitungen gebildete Leitungssystem ist dann lediglich noch über die leitungsartigen Durchbrüche zugänglich. Bei dem Kanal- bzw. Leitungssystem handelt es sich um ein System einer Vielzahl von Leitungen, deren Durchmesser bzw. Diagonale im Querschnitt üblicherweise kleiner als 2 mm, beispielsweise 1 mm, ist. Die Leitungen können zur Herstellung langer Verbindungswege mäanderförmig angeordnet sein.
Durch die Bereitstellung derartiger langer Verbindungswege wird ein vergrößertes Puffervolumen zur Aufnahme von Flüssigkeiten bereitgestellt. Ein solches Puffervolumen ist erforderlich, da beim Anschluss von Patronen an das Leitungssystem es zu einer Druckspitze kommen kann, infolge derer Flüssigkeit aus den Patronen in das Leitungssystem gedrückt wird. Das Puffervolumen verhindert in einfacher Weise eine unerwünschte Durchmischung mit Flüssigkeiten, welche in benachbarten Patronen, in Leitungen oder Behältern der Vorrichtung sich befinden.
Die Verbindung der Leitungs- und der Verschlussplatte kann beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Anlösen von Kunststoffoberflächen mit geeigneten Lösungsmitteln oder dgl. erfolgen. Zur Erzielung einer möglichst haltbaren Verbindung mit den vorgenannten Fügetechniken ist es zweckmäßig, wenn die zu fügenden Teile aus demselben Kunststoff hergestellt sind. Besonders dicht und druckstabil abgedichtet sind die Leitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn das Ver-schlussmittel mit der Leitungsplatte durchgängig entlang von Rändern von in der Leitungsplatte und/oder im Verschlussmittel vorgesehenen Kanälen verschweißt ist. Die Leitungen halten einem Überdruck von mehr als 0,5 Bar, bevorzugt mehr als 1 Bar, insbesondere mehr als 2 Bar, stand.
Vorteilhafterweise ist das Dichtungsmittel fest mit dem Anschlusselement verbunden. Es kann beispielsweise mit dem Anschlusselement verschweißt oder daran angespritzt sein. Das Anschlusselement kann ein Strukturelement umfassen, mit welchem die Dichtungsmittel fest verbunden sind. Das Strukturelement kann mit den Dichtungsmitteln beispielsweise verschweißt oder daran angespritzt sein. Bevorzugt ist das Dichtungsmittel durch 2K-Spritzguss an dem Strukturelement angespritzt. Dadurch kann eine besonders feste Verbindung und eine kostengünstige Herstellung erreicht werden. Die Dichtungsmittel können mit der Leitungsplatte, insbesondere in einem Bereich, in welchem Ventile vorgesehen sind, verschweißt sein.
Die leitungsartigen Durchbrüche können je nach Anordnung und Funktion erste, zweite, dritte und vierte leitungsartige Durchbrüche umfassen. Desgleichen kann das Dichtungsmittel je nach Ausgestaltung und Funktion ein erstes, zweites und drittes Dichtungsmittel umfassen.
Vorteilhafterweise sind an einer Innenwand der ersten Anschlussstutzen ringförmige erste Dichtungsmittel angebracht. Das Vorsehen der ersten Dichtungsmittel gewährleistet z. B. beim Anschluss einer Patrone einen dichten Abschluss der Vorrichtung gegenüber der Umgebung und damit die Sicherstellung einer kontaminationsfreien Verfahrensführung. Die ringförmigen ersten Dichtungsmittel können einen radial nach innen vorspringenden Wulst aufweisen, welcher lediglich einem Fixieren eines Anschlussabschnitts einer daran anliegenden Patrone in einer ersten Position dient. Das Fixieren der Patrone in der ersten Position ermöglicht ein herstellerseitiges Aufstecken der Patrone, ohne dass eine flüssigkeitsleitende Verbindung zu dem Leitungssystem, beispielsweise durch Durchstoßen eines Verschlussmittels der Patrone durch einen dafür vorgesehenen Dorn, vorzeitig hergestellt wird. Der Wulst ist im Wesentlichen umlaufend ausgeführt und weist, bevorzugt zwei Unterbrechungen auf. Die Unterbrechungen erleichtern ein Einstecken des Anschlussabschnitts und schaffen gleichzeitig einen Weg zum Entweichen der beim Eindrücken des Anschlussabschnitts komprimierten Luft. Des Weiteren weisen die ersten Dichtungsmittel zwischen dem Wulst und der dritten Oberseite einen radial nach innen vorspringenden umlaufenden Dichtungswulst auf. Der Dichtungswulst ist umlaufend ohne Unterbrechung ausgebildet und in seinem Durchmesser so bemessen, dass ein den Dichtungswulst durchgreifender Anschlussabschnitt der Patrone damit dicht abgeschlossen wird. Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Patrone von einem Bediengerät von der ersten Position in eine zweite Position gedrückt werden. In der zweiten Position ist der Anschlussabschnitt der Patrone gegenüber einem die erfindungsgemäße Vorrichtung umgebenden Außenraum flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Gleichzeitig ist eine flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Innenraum der Patrone und dem Leitungssystem hergestellt.
An der dritten Oberseite kann ferner ein zweiter Anschlussstutzen mit einem Profil zur Herstellung eines Bajonetteverschlusses vorgesehen sein. Ein solcher Anschlussstutzen erlaubt auf einfache Weise beispielsweise den Anschluss einernach dem Stand der Technik zur Entnahme von Blutproben gebräuchlichen Monovette^®. Damit erübrigt, sich ein Umfüllen einer beispielsweise zu untersuchenden Blutprobe in eine Pipette oder dgl. Mit dem vorgeschlagenen Anschluss wird eine schnelle, einfache und kontaminationsfreie Verfahrensführung gewährleistet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind leitungsartige erste Durchbrüche zumindest paarweise mit einem Abstand von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, angeordnet. Es können nicht nur zwei erste Durchbrüche "paarweise", sondern auch mehrere, beispielsweise drei, vier oder fünf erste Durchbrüche eng benachbart zueinander angeordnet sein. Damit kann durch eine die paarweise oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche überspannende, insbesondere rundum die ersten Durchbrüche mit der Leitungsplatte verschweißte Membran ein gleichzeitiger wahlweiser Verschluss der ersten Durchbrüche bewirkt werden, indem die Membran auf die paarweise oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche dichtend gedrückt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Durchbrüche in einem an der ersten Oberseite dafür vorgesehenen ersten Feld angeordnet, wobei das erste Feld weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 20%, der ersten Oberseite einnimmt. Es können auch mehrere, beispielsweise zwei, erste Felder vorgesehen sein. Die Zusammenfassung der ersten Durchbrüche in einem oder mehreren ersten Feldern ermöglicht eine Zusammenfassung von Stößeln zur Steuerung der damit ausgebildeten Ventile. Eine solche Zusammenfassung der Stößel wiederum vereinfacht den Aufbau einer zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Steuerungseinrichtung.
Zweckmäßigerweise ist ein zweites Dichtungsmittel im Bereich eines ersten Felds nach Art einer das erste Feld überdeckenden Membran ausgebildet. Mit einer solchen Membran können gleichzeitig paar- oder gruppenweise angeordnete erste Durchbrüche wahlweise verschlossen werden. Die vorgeschlagene Membran bildet also gleichzeitig das Verschlussmittel für eine Vielzahl von Ventilen. Damit können auf besonders einfache Weise eine Vielzahl von Ventilen in einer mikrofluidischen Vorrichtung hergestellt werden. Durch eine Anordnung der ersten Durchbrüche, die es erlaubt, dass die Membran gleichzeitig das Verschlussmittel für eine Vielzahl von Ventilen in einem oder mehreren ersten Feldern bildet, kann die Anzahl benötigter Membranen reduziert werden. Das vereinfacht die Herstellung der Vorrichtung. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Membran in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird, da dadurch die Anzahl der Spritzgussdüsen und die Länge der Leitungswege verringert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung öffnen sich die paar- oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche jeweils in eine gemeinsame an der ersten Oberseite vorgesehene, vorzugsweise als Mulde ausgebildete, erste Ausnehmung. Die paar- oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche können dazu jeweils von einem sich von der ersten Oberseite erhebenden ringartigen Wulst umgeben sein. Die Membran ist zweckmäßiger-weise umlaufend um die Mulde, vorzugsweise mit dem Wulst, flüssigkeitsdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt. Infolge der vorgeschlagenen umlaufenden Verbindung bildet die Membran zusammen mit der Mulde eine Kammer. Sie kann, z. B. mit einem Stößel, gegen die sich zur Mulde hin öffnenden ersten Durchbrüche gedrückt werden und damit kann ein Verschluss der ersten Durchbrüche erreicht werden. Beim Zurückziehen des Stößels weicht die Membran zurück und es ist ein Flüssig-keitsfluss durch die Kammer möglich. Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltungsform wird also auf einfache Weise die Funktion eines Ventils erfüllt, welches durch Drücken der Membran gegen die erste Oberfläche verschließbar ist. Die vorgeschlagenen Ventile können ohne großen Aufwand in das Leitungssystem eingeschaltet werden und ermöglichen eine gezielte Steuerung der im Leitungssystem geführten Flüssigkeiten. Insbesondere ist es möglich, die Flüssigkeiten durch das Leitungssystemm in vorgegebene Patronen oder andere in der Vorrichtung vorgesehene Kammern, insbesondere Nachweiskammern, Aufreinigungsbe-hälter oder Reaktionsbehälter, zu leiten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung mündet zumindest ein vom Leitungssystem zur ersten Oberfläche sich erstreckender leitungsartiger zweiter Durchbruch in einen von der ersten Oberseite sich erstreckenden ersten Hohlzylinder. Innerhalb des ersten Hohlzylinders kann ein von der ersten Oberseite sich erstreckender Dorn vorgesehen sein. Vorteilhafterweise öffnet sich der zweite Durchbruch in den hohl ausgebildeten Dorn. Mit dem Dorn kann eine die Patrone verschließende Versiegelung durchbohrt und damit eine Flüssigkeitsverbindung mit dem zweiten Durchbruch auf einfache Weise hergestellt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass der Zeitpunkt der Herstellung der Flüssigkeitsverbindung frei gewählt werden kann und nicht durch den Produktionszeitpunkt der Vorrichtung bestimmt ist. Die Flüssigkeitsverbindung wird durch einen Vorschub der Patrone hergestellt, der von einem Bediengerät gesteuert und kontrolliert werden kann.
Der Dorn kann mittig im ersten Hohlzylinder angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass der Dorn außermittig angeordnet ist. Bei einer außermittigen Anordnung trifft der Dorn beim Einschieben der Patronen auf einen außermittigen Abschnitt der Versiegelung. Ein solcher außermittiger Abschnitt der Versiegelung weist in der Regel eine geringere Elastizität auf und kann damit mit einem geringen Kraftaufwand durchstoßen werden. Der Dorn kann in diesem Fall kürzer ausgestaltet werden. Damit kann ein zwischen einem Verschlussmittel der Patrone und einem Boden des Anschlussstutzens eingeschlossenes Todvolumen vorteilhafterweise verringert werden. Mit der vorgeschlagenen Versiegelung in Kombination mit dem hohl ausgebildeten Dorn kann sicher und zuverlässig ein Eintrag von Kontaminationen vermieden werden. Mit derart angeschlossenen Patronen bildet die Vorrichtung ein nach außen hin völlig abgeschlossenes System. Falsche positive bzw. falsche negative Ergebnisse können damit sicher und zuverlässig vermieden werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind ein Durchmesser und eine Höhe des ersten Hohlzylinders korrespondierend zum ersten Anschlussstutzen ausgebildet, so dass bei auf der ersten Oberseite angebrachtem Anschlusselement der erste Anschlussstutzen den ersten Hohlzylinder umgibt und das ringförmige erste Dichtungsmittel an einer Innenwand des ersten Hohlzylinders anliegt. Das ermöglicht eine besonders stabile und dauerhaft dichte Ausgestaltung des ersten Anschlussstutzens.
Indem das erste Dichtungsmittel an der Innenwand des ersten Hohlzylinders anliegt, wird das erste Dichtungsmittel abgestützt und eine dauerhafte Dichtwirkung erreicht.
Ein vom Leitungssystem zur Oberseite sich erstreckender dritter Durchbruch kann von einem sich von der ersten Oberseite erstreckenden zweiten Hohlzylinder umgeben sein. Der zweite Hohlzylinder kann z. B. als Reaktionskammer zur Durchführung einer PCR-Reaktion dienen. Der zweite Hohlzylinder kann einen Innendurchmesser von 2 bis 4 mm, vorzugsweise 2,8 bis 3,2 mm. aufweisen. Wegen der vorgeschlagenen Zylinderform ist eine gleichmäßige Temperierung einer darin aufgenommenen Flüssigkeit insbesondere bei der Durchführung einer PCR-Reaktion möglich. Die vorgeschlagene Zylinderform weist eine große Oberfläche auf und kann effektiv mit einem temperierten Fluid umspült werden. Die Wandstärke des zweiten Hohlzylinders ist vorzugsweise geringer als 1 mm, bevorzugt geringer als 0,5 mm, insbesondere geringer als 0,3 mm. Die geringe Wandstärke ermöglicht eine gute Wärmeübertragung von dem Fluid auf eine Flüssigkeit innerhalb des zweiten Hohlzylinders. Vorteilhaft ist es weiterhin, dass der zweite Hohlzylinder aus der Leitungsplatte herausragt und dadurch von dem Leitungssystem thermisch weitgehend entkoppelt ist. Dadurch kann im Wesentlichen nur die im zweiten Hohlzylinder vorhandene Flüssigkeit erwärmt werden. Dadurch wird die thermische Trägheit eines im zweiten Hohlzylinder gebildeten Reaktionsraums gegenüber einem in die Leitungsplatte integrierten Reaktionsraum vermindert und Temperaturwechsel im zweiten Hohlzylinder können schneller vollzogen werden. Der zweite Hohlzylinder ist daher besonders gut zur Durchführung einer PCR oder einer sonstigen Nukleinsäurevervielfältigungsreaktion geeignet, welche vielfache Temperaturwechsel erfordert.
Der zweite Hohlzylinder ist nach außen hin mit einem darin verschiebbaren Kolben verschlossen. Bei einem Einführen einer PCR-Flüssigkeit in den zweiten Hohlzylinder wird der Kolben, bevorzugt durch die PCR-Flüssigkeit nach oben, d. h. in dem dritten Durchbruch entgegengesetzter Richtung, verschoben. Eventuell bei einem Aufheizen der Flüssigkeit sich bildende Luftblasen steigen in der Flüssigkeit im zweiten Hohlzylinder nach oben. Ein Niederdrücken des Kolbens ermöglicht eine Beförderung des bei einer PCR-Reaktion im zweiten Hohlzylinder gewonnenen Reaktionsprodukts, beispielsweise in eine Nachweiskammer. Vorzugsweise wird der Kolben nur unvollständig nach unten, d. h. in Richtung des dritten Durchbruchs gedrückt, so dass die aufgestiegenen Luftblasen im zweiten Hohlzylinder verbleiben. Dadurch kann ein Eintritt von Luftblasen in das Leitungssystem verhindert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind von der ersten Oberseite sich erstreckende Befestigungsmittel, vorzugsweise Rastfedern, Schnapphaken oder dgl., zur Befestigung einer Nachweiseinrichtung vorgesehen. Die Befestigungsmittel sind vorzugsweise an der ersten Oberfläche angespritzt. Dadurch ist eine kostengünstige und einfache Herstellung der Vorrichtung möglich. Bei der Nachweiseinrichtung kann es sich um einen Chip mit einer Vielzahl von Sonden handeln, die an definierten Positionen auf dem Chip immobilisiert sind. Durch das Binden eines Zielmoleküls an eine der Sonden kann eine Änderung elektrochemischer oder optischer Eigenschaften an der Position der Sonde erfolgen und die Änderung erfasst und damit das Zielmolekül nachgewiesen werden. Der Nachweis erfolgt dabei ohne eine Entnahme des Chips aus der Vorrichtung. Der Chip kann je nach Art des durchzuführenden Nachweisverfahrens mit unterschiedlichen Sonden konfektioniert sein. Das Vorsehen von Rastfedern, Schnapphaken oder dgl. ermöglicht eine leichte Montage eines Chips. Die Vorrichtung kann ohne großen Aufwand individuell mit einem geeigneten Chip konfektioniert werden.
Des Weiteren kann ein vom Leitungssystem zur ersten Oberseite sich erstreckender leitungsartiger vierter Durchbruch von einem sich von der ersten Oberseite erstreckenden dritten Hohlzylinder umgeben sein. Der dritte Hohlzylinder kann beispielsweise als Aufschlusskammer dienen, in der eine Probe aufgeschlossen wird. Die Probe kann z. B. Zellen, Bakterien oder Viren enthalten. Der dritte Hohlzylinder ist vorzugsweise mit einem im Inneren des Hohlzylinders verschiebbaren Kolben versehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt so ausgeliefert, dass sich der Kolben unmittelbar oberhalb des vierten Durchbruchs befindet. Durch das Einströmen einer Proben- und/oder Pufferflüssigkeit wird der Kolben in dem vierten Durchbruch entgegengesetzter Richtung verschoben. Zum Aufschluss kann die Probe in der Aufschlusskammer mit Puffern oder Nachweisreagenzien gemischt werden. Das Gemisch kann nachfolgend zwischen der Aufschlusskammer und einer Patrone hin- und hergepumpt werden, um damit eine intensive Durchmischung und einen Aufschluss der Probe zu erreichen. Der dritte Hohlzylinder weist zweckmäßigerweise einen Innendurchmesser von 4 bis 7 mm, vorzugsweise 4,8 bis 5,2 mm, auf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitungssystem mit einem von der ersten Oberseite sich erstreckenden Behälter verbunden. Der Behälter kann so groß sein, dass darin sämtliche verbrauchten oder nicht mehr gebrauchten Flüssigkeiten aufgenommen werden können. Er kann an einer dem Boden des Behälters gegenüberliegenden Seite mit einer Entlüftungsöffnung versehen sein. Die Entlüftungsöffnung kann mit einer Quelldichtung versehen sein, welche bei einem Kontakt mit Flüssigkeit die Entlüftungsöffnung verschließt. Eine solche Quelldichtung ermöglicht auf einfache Weise einen Auslaufschutz; sie ist kostengünstig und leicht montierbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bildet ein an der ersten Oberseite vorgesehenes zweites Feld den Boden der Nachweiskammer. Eine Dicke des Bodens ist zweckmäßigerweise kleiner als eine Dicke der Leitungsplatte. Das ermöglicht einen besonders verlustarmen Wärmetransport einer von einer Heizeinrichtung gelieferten Wärme durch den Boden in die Nachweiskammer. Damit kann eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Nachweiskammer einfach ausgestaltet und einfach und effektiv thermisch an die Nachweiskammer angekoppelt werden.
Ein Deckel der Nachweiskammer kann durch die Nachweiseinrichtung gebildet werden. Die Nachweiseinrichtung ist in diesem Fall also Bestandteil der Nachweiskammer.
Der Deckel kann gegen den Boden durch ein umlaufendes, an einer Wand angebrachtes drittes Dichtungsmittel angedichtet sein, welches an einer am Anschlusselement vorgesehenen umlaufenden Wand angebracht ist. Zum Anbringen der Nachweisein-richtung können mehrere Rastfedern vorgesehen sein, mit denen die Nachweiseinrichtung in einer gegen das dritte Dichtungsmittel gezwungenen Position verrastet werden kann. Das ermöglicht eine besonders einfache Montage der Nachweiseinrichtung. Der Deckel weist auf einer der Leitungsplatte im montiertem Zustand zugewandten Seite immobilisierte Sonden auf. Vorzugsweise besteht der Deckel aus einem bruchfesten Material, wie z. B. Kunststoff oder einem Verbundstoff. Als besonders geeignet haben sich vernetzte Harze mit den Deckel durchspannenden Kohlenstoffelektroden oder Polymethylmetacrylat (PMMA) erwiesen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann je nach Aufgabenstellung mit einer dafür besonders geeigneten Nachweiseinrichtung bestückt werden. Der Nachweis der Bindung nachzuweisender Stoffe an die Sonden erfolgt bevorzugt optisch oder elektrochemisch.
Das erste, zweite und dritte Dichtungsmittel können aus demselben Material hergestellt sein. Das ermöglicht es, das Dichtungsmittel in einem Schuss im Spritzgussverfahren herzustellen. Bei dem Schuss kann es sich zweckmäßigerweise um den zweiten Schuss im 2K-Spritzgussverfahren bei der Herstellung des Anschlusselements handeln.
Die Verschlussplatte weist in einem dem Boden der Nachweiskammer gegenüberliegenden Abschnitt zweckmäßigerweise einen vierten Durchbruch auf. Das ermöglicht ein besonders nahes Heranführen einer Heizeinrichtung an den Boden und damit einen besonders effektiven Wärmeübergang durch den Boden in die Nachweiskammer.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein das Anschlusselement zumindest teilweise überdeckendes Aufnahmeelement zur Aufnahme mindestens einer mit einem der zweiten Durchbrüche verbindbaren Patrone vorgesehen. Das Aufnahmeelement dient dem Führen der Patrone sowie zweckmäßigerweise einer unverlierbaren Aufnahme der Patrone. Zur unverlierbaren Aufnahme der Patrone können an der Innenseite von im Aufnahmeelement vorgesehenen Patronenführungen Vorsprünge oder Haken vorgesehen sein, welche bei einem vollständigen Einsetzen der Patronen ein Herausfallen aus den Patronenführungen verhindern. Dabei ist ein Abstand zwischen den Vorsprüngen oder Haken und dem an den ersten Dichtungsmitteln vorgesehenen Wulst so auf die Länge der Patrone abgestimmt, dass die Patrone in den das Anschlusselement eingesetzten Zustand zwischen dem Wulst und dem Vorsprung bzw. Haken gehalten wird. Sie wird dabei insbesondere so im Aufnahmeelement aufgenommen, dass sie nicht über das Aufnahmeelement hervorsteht und versehentlich über den durch den Wulst gebildeten Widerstand hinweg gegen den Dorn gedrückt und damit vorzeitig oder unbeabsichtigt an das Leitungssystem angeschlossen werden kann.
Zum Anschluss einer Patrone an das Leitungssystem ist es nach der vorgeschlagenen Ausgestaltung lediglich erforderlich, die in der Patronenführung unverlierbar aufgenommene Patrone in den ersten Anschlussstutzen einzudrücken, so dass der Dorn eine an der Patrone vorgesehene Versiegelung durchbohrt und ein Anschlussabschnitt der Patrone dichtend am zweiten Dichtungsmittel anliegt. Das vereinfacht die Bestückung der Vorrichtung mit Patronen. Das Aufnahmeelement kann insbesondere bei der Verwendung lichtempfindlicher Nachweisreagenzien eine dunkle oder schwarze Farbe aufweisen, so dass darin die entsprechenden Patronen geschützt vor Licht aufgenommen sind. Abgesehen davon erleichtert die Ausgestaltung des Aufnahmee-lements die Handhabbarkeit der vorgeschlagenen Vorrichtung.
Das Aufnahmeelement überdeckt zweckmäßigerweise lediglich einen Abschnitt des Anschlusselements. Der Abschnitt umfasst das erste Feld, das zweite Feld und den zweiten Anschlussstutzen zweckmäßigerweise nicht. Das erste Feld wird zum Eingriff von Betätigungsmitteln zum Bewegen des ersten Dichtungsmittels gegen die erste Oberseite und das zweite Feld zur Kontaktierung der Nachweiseinrichtung mit einer elektrischen oder optischen Auswertevorrichtung freigehalten.
Eine Gehäusewand des Aufnahmeelements kann so ausgebildet sein, dass zwischen der Gehäusewand und dem zweiten Hohlzylinder ein Schlitz zum Durchführen eines Kühl-/Heizfluids gebildet ist. Das ermöglicht eine zyklische Erwärmung und Abkühlung einer im zweiten Hohlzylinder aufgenommenen Flüssigkeit, z. B. zur Durchführung einer PCR-Reaktion. Infolge der vorgeschlagenen geometrischen Ausgestaltung des Aufnahmeele-ments können die Geometrie einer daran anzuschließenden Heiz-vorrichtung vereinfacht und damit die Herstellung der Heizvorrichtung verbilligt werden. Insbesondere kann auf eine komplizierte Mechanik zum Ankuppeln der Heizeinrichtung verzichtet werden. Bei dem Kühl-/Heizfluid kann es sich um Kalt-/Warmluft handeln. Der zweite Hohlzylinder ist zu diesem Zweck zweckmäßigerweise am Rand der Leitungsplatte angebracht. Das erleichtert einen Anschluss einer Kühl-/Heizvorrichtung.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leitungselement, vorzugsweise die Leitungsplatte und/oder die Verschlussplatte, aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellt. Besonders zweckmäßig ist es, dass zumindest eines, bevorzugt mehrere, besonders bevorzugt alle, der folgenden Elemente in einstückiger Ausbildung mit dem Leitungselement, vorzugsweise der Leitungsplatte, hergestellt ist/sind: Dorn, erster Hohlzylinder, zweiter Hohlzylinder, dritter Hohlzylinder, Rastfeder, Behälter, Zentrierzapfen, Boden, Wulst, Kammer.
Die vorgeschlagene Herstellung des Leitungselements aus einem spritzgegossenen Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, gewährleistet eine hohe Formstabilität. Durch die Formstabilität wird eine präzise Kontrolle der Flüssigkeitsströme in der Vorrichtung ermöglicht. Aus Kunststoff hergestellte Spritzgussteile können preisgünstig auch in komplizierten Geometrien hergestellt werden. Es lassen sich in einfacher Weise Funktionselemente, insbesondere in Kombination mit weiteren Kunststoffspritzgussteilen realisieren.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leitungsplatte aus einem für einen Laserstrahl absorbierenden ersten Kunststoff hergestellt. Das Anschlusselement und/oder die Ver-schlussplatte können dagegen aus einem für den Laserstrahl transparenten zweiten Kunststoff hergestellt sein. Das ermöglicht ein Fügen des Anschlusselements und/oder der Verschlussplatte mittels Laserschweißen.
Das Anschlusselement kann ein aus dem zweiten Kunststoff hergestelltes Strukturelement umfassen. Das erste, zweite und dritte Dichtungsmittel ist zweckmäßigerweise aus einem dritten, insbesondere für den Laserstrahl im Wesentlichen transparenten, Kunststoff gebildet, welcher im 2K-Verfahren am Strukturelement angespritzt ist. Das ermöglicht eine besonders einfache und effektive Herstellung des Anschlusselements. Bei dem dritten Kunststoff handelt es sich um ein im Spritzgussverfahren verarbeitbares Elastomer. Durch das Anspritzen des dritten Kunststoffs im 2K-Spritzgussverfahren wird eine besonders zuverlässige und dichte Verbindung zwischen den Dichtungsmitteln und dem Strukturelement erreicht. Durch das Strukturelement wird das daran angespritzte Dichtungsmittel zuverlässig an Ort und Stelle gehalten. Dadurch wird insbesondere die Montage des Anschlusselements an der Leitungsplatte vereinfacht.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, dass der erste und der zweite Kunststoff, abgesehen von der Absorptionsfähigkeit gegenüber Laserstrahlen, identisch und insbesondere aus Polycarbonat gebildet sind. Im Übrigen ermöglicht aber die Wahl desselben Kunststoffs für den ersten und zweiten Kunststoff ein sicheres und zuverlässiges Verbinden der Montageelemente mittels Schweißen, insbesondere Laser- oder Orbitalschweißen, oder mittels Anlösen unter Verwendung von Lösungsmitteln oder durch Verkleben.
Die als besonders vorteilhaft angesehene Herstellung der Verschlussplatte, Leitungsplatte, des Anschlusselements sowie des Aufnahmeelements im Spritzgussverfahren ermöglicht eine besonders kostengünstige Produktion. Es können hohe Stückzahlen bei gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden. Spritzgussteile können im Reinraum gefertigt werden.
Die vorgeschlagene modulare Bauweise, beispielsweise umfassend eine Verschlussplatte, Leitungsplatte, ein Anschlussele-ment und Aufnahmeelement, ermöglicht eine einfache Herstellung der Vorrichtung lediglich unter Verwendung weniger Teile. Die Montage kann einfach mittels Laserschweißen, durch Stecken und/oder mittels Rastverbindungen erfolgen. Die vorgeschlagene Vorrichtung lässt sich kostengünstig herstellen, ist universell und ermöglicht einen kontaminationsfreien Nachweis biochemischer Zielmoleküle. Die vorgeschlagene Verbindung mittels Laserschweißen ermöglicht eine hohe Herstel-lungsgeschwindigkeit, einen hohen Automatisierungsgrad und gewährleistet eine besonders feste und flüssigkeitsdichte Verbindung der Module. Es können hohe Stückzahlen bei gleichbleibend hoher Qualität hergestellt werden. Abgesehen davon lassen sich Laserschweißverfahren ohne Weiteres im Reinraum durchführen. Außerdem ist eine optische Qualitätskontrolle während oder nach dem Laserschweißen möglich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie aus wenigen Montageelementen, nämlich insbesondere einem Leitungselement, einem Anschluss- und einem Aufnahmeelement hergestellt werden kann. Die Herstellung der Vorrichtung aus den vorgenannten wenigen Montageelementen ermöglicht eine kostengünstige und einfache Montage infolge der Verwendung des vorgeschlagenen Anschlusselements kann auf eine gesonderte Montage von Dichtelementen verzichtet werden. Damit können erheblich Kosten für eine gesonderte Montage von Dichtelementen und/oder Ventilen eingespart werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verschlussmit-tel eine aus Kunststoff, insbesondere aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellte Verschlussplatte oder aus einer Folie gebildet. Eine Folie kann besonders preisgünstig zur Verfügung gestellt werden. Das Vorsehen einer aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellten Verschlussplatte erleichtert die Montage.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Leitungsplatte aus einem für einen Laserstrahl im Wesentlichen absorbierenden ersten Kunststoff hergestellt. Dabei ist die Absorptionsfähigkeit des ersten Kunststoffs so gewählt, dass er durch Einwirkung des Laserstrahls auf eine Temperatur im Bereich der Schmelztemperatur erwärmbar ist. Das Anschlusselement und die Verschlussplatte sind zweckmäßigerweise aus einem für den Laserstrahl im Wesentlichen transparenten zweiten Kunststoff hergestellt. Die Transparenz des zweiten Kunststoffs ist so gewählt, dass durch Einwirkung des Laserstrahls dessen Schmelztemperatur nicht erreicht wird. Damit ist ein Verbinden von aus dem ersten und dem zweiten Kunststoff hergestellten und aneinander liegenden Montageelementen mittels Einwirken von Laserstrahlen möglich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Anschlusselement ein aus dem zweiten Kunststoff hergestelltes Strukturelement. Das Strukturelement verleiht dem Anschlusselement eine formstabile Struktur. Am Strukturelement sind nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung im 2K-Spritzgussverfahren aus einem, vorzugsweise für Laserstrahlen im Wesentlichen transparenten, dritten Kunststoff gebildete Dichtungsmittel angespritzt. Bei dem dritten Kunststoff handelt es sich um ein im 2K-Spritzgussverfahren verarbeitbares Elastomer.
Mit den vorgeschlagenen ersten, zweiten und dritten Kunststoffen ist es möglich, das Verschlussmittel, insbesondere die Verschlussplatte, und/oder das Anschlusselement, mittels Laserschweißen mit der Leitungsplatte zu verbinden. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, dass das Verbinden des Verschlussmittels mit der Leitungsplatte, insbesondere durchgängig, entlang von Rändern von in der Leitungsplatte und/oder im Verschlussmittel vorgesehenen Kanälen durchgeführt wird, Damit wird eine zuverlässige Abdichtung der Kanäle und damit die Herstellung dichter Leitungen gewährleistet. Es können insbesondere auch die Dichtungsmittel abschnittsweise mittels Laserschweißen mit der Leitungsplatte verbunden werden. Damit kann in verfahrensmäßig einfacher und effizienter Weise eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Montageelementen hergestellt werden. Zur Realisierung einer Ventilfunktion können die Dichtungsmittel in dem Bereich um die erste Ausnehmung herum mittels Laserschweißen mit der Leitungsplatte verbunden werden. In die erste Ausnehmung münden die ersten Durchbrüche.
Nach dem Schritt lit. b) kann ein aus spritzgegossenem Kunststoff hergestelltes Aufnahmeelement an einer der ersten Oberseite abgewandten dritten Oberseite des Anschlusselements angebracht werden. Das Anschlusselement und das Aufnahmeelement können mittels davon sich erstreckender Zentrier- und Rastzapfen in eine vorgegebenen Montageposition gebracht, und anschließend miteinander verrastet werden. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in wenigen Montageschritten fertig gestellt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können anschließend Patronen, welche ein Aufbereitungs- oder Nachweisreagenz enthalten können, in dafür vorgesehene Aufnahmen am Aufnahmeelement so eingesteckt werden, dass sie lediglich an den dafür vorgesehenen Anschlussstutzen anliegen. Die Patronen sind an einem Anschlussabschnitt, beispielsweise mit einer Folie, versiegelt. Im in die Aufnahmen eingesteckten Zustand liegt der Anschlussabschnitt beispielsweise an einem am ersten Dichtungsmittel vorgesehenen Wulst auf. Zur Herstellung einer Flüssigkeitsverbindung zwischen den Patronen und den Anschlussstutzen können diese in einem zweiten Schritt in die Anschlussstutzen eingedrückt werden. Dabei wird durch die ersten Dichtungsmittel eine sichere und zuverlässige Dichtung erreicht. Mittels des im Anschlussstutzen vorgesehenen Dorns wird dabei gleichzeitig die Versiegelung der Patrone durchstoßen, so dass die in der Patrone enthaltene Flüssigkeit durch die leitungsartigen Durchbrüche in das Leitungssystem gelangen kann.
Des Weiteren kann die Vorrichtung durch Verrasten einer geeigneten Nachweisvorrichtung unter Verwendung der von der ersten Oberseite sich erstreckenden Rastfedern verrastet werden. Je nach analytischer Fragestellung können unterschiedlich ausgebildete Nachweiseinrichtungen vorgehalten werden.
Es ist möglich, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung je nach Aufgabenstellung individuell durch Auswahl einer geeigneten Nachweisvorrichtung sowie dafür geeigneter, in Patronen vorgehaltener Reagenzien zu konfektionieren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung,
2a eine Draufsicht auf eine erste Oberseite der Lei tungsplatte gemäß 1,
2b eine Draufsicht auf eine erste Unterseite der Leitungspiatte gemäß 1,
2c eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in 2a,
2d eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 2c,
2e eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts V in 2d,
2f eine Schnitt ansieht gemäß der Schnittlinie C-C in 2a,
2g eine Schnittansicht eines Dorns gemäß der Schnittlinie B-B in 2a,
3a eine Draufsicht auf eine zweite Oberseite der Verschlussplatte,
3b eine Seitenansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 3a,
3c eine Draufsicht auf eine zweite Unterseite der Verschlussplatte gemäß 3a,
3d eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C in 3a,
4a eine Draufsicht auf eine dritte Oberseite eines An-Schlusselements,
4b eine Draufsicht auf eine dritte Unterseite des Anschlusselements,
4c eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 4a,
4d eine Schnittansieht gemäß der Schnittlinie B-B in 4a
5a eine Draufsicht auf eine vierte Oberseite eines Aufnahmeelements,
5b eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C in 5a und
5c eine Draufsicht auf eine vierte Unterseite des Aufnahmeelements.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung umfasst ein aus einer Verschlussplatte 1 und einer Leitungsplatte 2 gebildetes Leitungselement, ein Anschlusselement 3, eine Nachweiseinrichtung 4 und ein Aufnahmeelement 5. Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine herkömmliche Monovette^TM zur Aufnahme von Blut und mit dem Bezugszeichen 7 allgemein Patronen zur Aufnahme von beispielsweise Pufferlösungen, Nachweisreagenzien, Ionenaustauscher oder dgl. bezeichnet.
Die Verschlussplatte 1 und die Leitungsplatte 2 und das Anschlusselement 3 sind zweckmäßigerweise aus einem spritzgegossenen Kunststoff, vorzugsweise aus Polycarbonat, herge-stellt. Das Aufnahmeelement besteht bevorzugt aus Aczylnitril/Butadien/Styrol (ABS). Am Anschlusselement 3 kann zusätzlich ein aus einem Kunststoffmaterial hergestelltes elastisches Dichtungsmittel, beispielsweise im 2K-Verfahren, angespritzt sein.
Vorteilhafterweise ist die Leitungsplatte 2 aus einem für Laser im Wesentlichen undurchlässigen Material und die Verschlussplatte 1 und das Anschlusselement 3 aus einem für Laser transparenten Kunststoff hergestellt. Das ermöglicht ein Verschweißen der vorgenannten Komponenten mittels Laserschweißen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die vorgenannten Komponenten mit anderen Fügetechniken, beispielsweise durch Verkleben, miteinander zu verbinden. An den vorgenannten Komponenten bzw. Montageelementen können auch zueinander korrespondierende Rastelemente angebracht sein. Das ermöglicht ein Verrasten der Montageelemente. Nach dem Verrasten befinden sich die Montageelemente in einer korrekten Montageposition. Sie können in dieser Position zusätzlich durch weitere Fügetechniken, beispielsweise Schweißen, insbesondere Laserschweißen, miteinander verbunden werden.
Die 2a bis 2g zeigen in verschiedenen Ansichten die Leitungsplatte 2. An einer ersten Unterseite U1 sind eine Vielzahl von Kanälen 8 vorgesehen, weiche ein zur ersten Unterseite U1 hin offenes Kanal System bilden. Von den Kanälen 8 erstrecken sich zu einer ersten Oberseite 01 erste leitungsartige Durchbrüche 9. Die ersten Durchbrüche 9 sind paarweise in einem ersten Feld F1 an der ersten Oberseite 01 angeordnet. Wie insbesondere aus 2e ersichtlich ist, öffnen sich die ersten Durchbrüche 9 in muldenartige erste Ausnehmungen 10 an der ersten Oberseite 01. Die ersten Ausnehmungen 10 sind ringförmig von der ersten Oberseite 01 sich erhebenden Wülsten 11 umgeben. Am Rand des ersten Felds F1 sind von der ersten Oberseite 01 sich erstreckende erste Rastfedern 12 angespritzt.
Von der ersten Oberseite 01 erstrecken sich ferner erste Hohlzylinder 13. In der Mitte jedes der ersten Hohlzylinder 13 befindet sich ein von der ersten Oberseite 01 sich erstreckender hohler Dorn 14. Der hohle Dorn 14 ist mit von den Kanälen 8 sich erstreckenden leitungsartigen zweiten Durchbrüchen 15 verbunden, so dass Flüssigkeit durch den hohlen Dorn 14 in das Kanal- bzw. Leitungssystem fließen kann. Der hohle Dorn 14 ist vergrößert in 2g dargestellt. Der Dorn 13 weist zwei Spitzen zum Durchstechen einer Verschlussfolie einer Patrone 7 auf. Das Vorsehen von zwei Spitzen ermöglicht ein zuverlässiges Aufreißen der Verschlussfolie und verhindert zuverlässig, dass sich ein Stück der Verschlussfolie auf die Öffnung des hohlen Doms 14 legt und dadurch den Flüssigkeitsdurchtritt behindert oder verhindert.
Wie aus 2d weiter ersichtlich ist, erstreckt sich von der ersten Oberseite 01 ein zweiter Hohlzylinder 16, der über einen leitungsartigen dritten Durchbruch 17 mit dem Leitungssystem verbunden ist.
Ein aus 2c ersichtlicher, sich ebenfalls von der ersten Oberseite 01 erstreckender dritter Hohlzylinder 18 ist über einen leitungsartigen vierten Durchbruch 19 mit den Kanälen 8 verbunden. Der dritte Hohlzylinder 18 wird in der Nähe der ersten Oberseite 01 teilweise von einer Kammer 20 umgriffen, welche sich zur ersten Unterseite U1 hin öffnet. In die Kammer 20 kann bei Bedarf ein Heizmittel eingeschoben werden. Ferner ist es möglich, an den dritten Hohlzylinder 18 einen Magneten anzulegen, um damit beispielsweise magnetische Beads an Ort und Stelle zu halten, an welche wiederum zu analysierende Nukleinsäuren gebunden sind. Damit ist eine Abtrennung von Nukleinsäuren ohne großen Aufwand möglich.
Von der ersten Oberseite 01 erstreckt sich ferner ein Behälter 21. Mehrere Kanäle 8 münden in den Behälter 21, welcher zur Aufnahme verbrauchter Reagenzien, Pufferlösungen oder dgl. dient.
Der Behälter 21 weist an seinem oberen Ende einen in einen vierten Hohlzylinder 20a mündenden Entlüftungsdurchbruch 20b auf. Der vierte Hohlzylinder 20a dient der Aufnahme eines Quellfilters. Der Quellfilter hat die Eigenschaft, bei Kontakt mit Flüssigkeit aufzuquellen und somit automatisch den Entlüftungsdurchbruch 20b zu versperren. Infolgedessen ist ein Austritt der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommenen Flüssigkeiten in die Umgebung unmöglich.
Aus 2d ist erkennbar, dass sich von der ersten Oberseite 01 ein Boden 22 erhebt, von dem leitungsartige fünfte Durchbrüche 23 sich zu den Kanälen 8 erstrecken. Der Boden 22 bildet ein zweites Feld F2 auf der ersten Oberseite 01. Auf den Boden 22 kann ein zur Detektion nachzuweisender Biomoleküle geeigneter Chip gedrückt werden. Der Chip rastet dabei durch die zweiten Rastfedern 24 ein. Er wird von den zweiten Rastfedern 24 so gehalten, dass sich zwischen dem Boden 22 und dem Chip ein Raum bildet, der durch die fünften Durchbrüche 23 mit Flüssigkeit gefüllt, werden kann. Die Flüssigkeit kann dabei die nachzuweisenden Biomoleküle, z. B. Nukleinsäuren, enthalten. Auf dem Chip können beispielsweise Nukleinsäuren als Sonden immobilisiert sein, die zu den nachzuweisenden Nukleinsäuren komplementär sind.
Die 3a bis 3d zeigen verschiedene Ansichten der Verschlussplatte 1. Die Verschlussplatte 1 weist einen zur Größe des Bodens 22 korrespondierenden sechsten Durchbruch 25 auf. Siebte Durchbrüche 26 dienen dem Eingriff in dazu korrespondierend ausgebildete, an der ersten Unterseite U1 vorgesehene erste Zentrierzapfen 27. Achte Durchbrüche 28 werden durch vertikal verlaufende Stege 29 in zwei Teile geteilt.
Wie in Zusammensicht mit 1 ersichtlich ist, liegt im Montagezustand eine zweite Oberseite 02 der Verschlussplatte 1 an der ersten Unterseite U1 der Leitungsplatte 2 an. Die Verschlussplatte 1 weist an dem im Montagezustand mit der Kammer 20 gegenüberliegenden Ende eine zweite Ausnehmung 30 auf. Die zweite Ausnehmung 30 ist so ausgebildet, dass die Verschlussplatte 1 im Montagezustand die Öffnung der zweiten Kammer 20 nicht überdeckt.
Die 4a bis 4d zeigen verschiedene Ansichten des Anschlusselements 3. Von einer dritten Oberseite 03 des Anschlusselements 3 erstrecken sich erste Anschlussstutzen 31 sowie ein zweiter Anschlussstutzen 32. Ein neunter Durchbruch 33 ist korrespondierend zur Kontur des Behälters 21 ausgebil-det, so dass der Behälter 21 im Montagezustand den neunten Durchbruch 33 durchgreift. In einem im Montagezustand dem ersten Feld F1 gegenüberliegenden dritten Feld F3 sind zehnte Durchbrüche 34 vorgesehen, von deren Umfangsrand sich vierte Hohlzylinder 20a erstrecken. Eine umlaufende Wand der vierten Hohlzylinder 20a liegt im Montagezustand jeweils den Wülsten 11 gegenüber.
In einem im Montagezustand dem zweiten Feld F2 gegenüberliegenden vierten Feld F4 ist ein etwa quadratisch ausgebildeter elfter Durchbruch 35 vorgesehen. Eine Ecke des elften Durchbruchs 35 ist abgeschrägt ausgebildet. Die Nachweiseinrichtung 4 ist korrespondierend zur Form des elften Durchbruchs 35 ausgebildet. Infolge der abgeschrägten Ausbildung der einen Ecke des elften Durchbruchs 35 kann die Nachweiseinrichtung 4 lediglich in einer Orientierung in dem elften Durchbruch 35 eingesetzt werden. Dabei durchgreifen die zweiten Rasthaken 24 den elften Durchbruch 35 und an der Nachweiseinrichtung 4 vorgesehene Rasthaken-Durchbrüche 35a. Eine umlaufende, korrespondierend zur Kontur des Bodens 22 ausgebildete Wand 36 ist innerhalb des elften Durchbruchs 35 angeordnet und abschnittsweise am Rand des elften Durchbruchs 35 angespritzt.
An einem mit den vorgenannten Merkmalen versehenen, aus einem transparenten Kunststoff hergestellten Strukturelement ist, vorzugsweise im 2K-Verfahren, ein elastisches Dichtungsmittel angespritzt: Die ersten Anschlussstutzen 31 sind an ihren Innenwänden mit ringförmigen bzw. zylindrischen ersten Dichtungsmitteln 37 versehen. Die ersten Dichtungsmittel 37 sind über Angusskanäle 33 im 2K-Verfahren angespritzt. Ein zweites Dichtungsmittel 39 ist nach Art einer Membran ausgebildet, und überdeckt an einer dritten Unterseite U3 das dritte Feld F3 und die darin vorgesehenen zehnten Durchbrüche 34. Ein drittes Dichtungsmittel 40 ist am inneren Umfangsrand sowie der dritten Oberseite 03 der Wand 36 angespritzt. Zwischen dem Boden 22, der umlaufenden Wand 36 bzw. dem daran angespritzten dritten Dichtungsmittel 40 und der mittels der zweiten Rasthaken 24 gegen das dritte Dichtungsmittel 40 gezwungenen Nachweiseinrichtung 4 wird eine Nachweiskammer gebildet. Dabei beträgt ein Abstand zwischen dem Boden 22 und der Nachweiseinrichtung 4 lediglich 100 bis 200 μm. Das dritte Dichtungsmittel 40 kann, vorzugsweise in einstückiger Ausbildung, einen inneren und einen äußeren Dichtring umfassen. Der innere Dichtring weist, zweckmäßigerweise eine kleinere Höhe als der äußere Dichtring auf. Durch die Höhe des inneren Dichtrings kann der Abstand zwischen dem Boden 22 oder der Nachweiseinrichtung 4 zuverlässig vorgegeben werden. Gleichzeitig kann mit dem äußeren Dichtring eine zuverlässige Dichtwirkung erreicht werden.
Das Anschlusselement 3 weist darüber hinaus zwölfte Durchbrüche 41 zum Durchgriff der ersten Rasthaken 12 sowie zum Eingriff von der ersten Oberseite 01 der Leitungsplatte 2 sich erstreckender zweiter Zentrierzapfen 42 auf.
Die 5a bis 5c zeigen verschiedene Ansichten des Aufnahmeelements 5. Das Aufnahmeelement 5 weist vier erste Aufnahmen 43 zum Einsetzen großer Patronen 7a und zweite Aufnahmen 44 zum Einsetzen kleiner Patronen 7b auf. An einem oberen Umfangsrand der Öffnungen der Aufnahmen 43 und 44 sind jeweils in gegenüberliegender Anordnung Rastnasen 45 angespritzt, mit denen eine in die Aufnahme 43, 44 eingesetzte Patrone 7a, 7b darin unverlierbar gehalten wird.
Wie insbesondere in Zusammensicht mit 1 ersichtlich ist, überdeckt das Aufnahmeelement 5 im Montagezustand die ersten Anschlussstutzen 31 und den Behälter 21. Dabei werden mit dem Aufnahmeelement 5 die Patronen 7a, 7b in den Aufnahmen 43, 44 so gehalten, dass sie mit ihren Anschlussabschnitten in die jeweiligen Anschlussstutzen 31 geführt werden. Das Aufnahmeelement 5 überdeckt jedoch nicht das dritte F3 und das vierte Feld F4 sowie den zweiten Hohlzylinder 16. Eine Gehäusewand 46 des Aufnahmeeiements 5 weist eine konkave dritte Ausnehmung 47 auf, welche im Montagezustand den zweiten Hohlzylinder 16 unter Ausbildung eines Schlitzes teilweise umgreift. An einem montageseitigen unteren Rand des Aufnahmeelements 5 sind dritte Zentrierzapfen 48 vorgesehen, mit denen das Aufnahmeelement 5 durch Eingriff in dazu korrespondierende Ausnehmungen am Anschlusselement 3 in eine vorgegebene Montageposition eingesteckt werden kann.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dazu wird die Verschlussplatte 1 an der ersten Unterseite U1 der Leitungsplatte 2 mittels Laserschweißen angebracht. Das Verschweißen erfolgt vorzugsweise durchgängig entlang der Kanäle 8. Ferner wird das Anschlusselement 3 mittels Laserschweißen fest an der ersten Oberseite 01 der Leitungsplatte 2 angebracht. Zur Realisierung dichter und stabiler Ventile erfolgt das Verschweißen durchgängig um die paar- oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche herum zwischen dem Strukturelement des Anschlusselements 3 und der Leitungsplatte 2 und zwischen dem Dichtungsmittel des Anschlusselements 3 und der Leitungsplatte 2. Das Aufnahmeelement 5 wird durch Verrasten mit der dritten Oberseite 03 des Anschlusselements 3 verbunden. Weiterhin werden die zwei-ten und dritten Hohlzylinder mit hier nicht dargestellten Kolben versehen.
Anschließend wird die solchermaßen vorbereitete Vorrichtung – je nach durchzuführendem Nachweisverfahren – mit Patronen 7, 7a, 7b vorkonfektioniert, in denen die zur Durchführung des jeweiligen Verfahrens geeigneten Nachweisreagenzien, Pufferlösungen und dgl. enthalten sind. Die Vorrichtung kann solchermaßen vorkonfektioniert eine verkaufsfertige Einheit bilden.
Zur Detektion bestimmter Zielmoleküle kann sodann eine Monovette 6, in der beispielsweise eine Blutprobe enthalten ist, am zweiten Anschlussstutzen 32 angeschlossen werden. Dabei durchbohrt, der im zweiten Anschlussstutzen 32 vorgesehene hohle Dorn 14 eine Versiegelung in der Monovette 6, so dass das darin aufgenommene Blut nunmehr durch die Kanäle 8 beispielsweise in den dritten Hohlzylinder 18 gedrückt werden kann. Durch eine geeignete Steuerung der im ersten Feld F1 ausgebildeten Membranventile und einer vorgegebenen Abfolge von Kolbenbewegungen in den Patronen 7 kann dann das Blut zum Aufschluss der darin enthaltenen Blutkörperchen mit Puffern inkubiert werden. Die vorgenannten Schritte zur Aufreinigung der Probe finden in einem Aufreinigungsabschnitt der Vorrichtung statt. In diesem Aufreinigungsabschnitt können beispielsweise aus den Blutkörperchen freigesetzte Nukleinsäuren an magnetische Beads gebunden werden und es können störende Verbindungen, beispielsweise Proteine oder Lipide, durch geeignete Waschschritte entfernt werden. Zur Erzielung einer besonders effektiven Entfernung störender Verbindungen können die magnetischen Beads abwechselnd zwischen dem dritten Hohlzylinder 18 und einer in dessen Nachbarschaft angeschlossenen großen Patrone 7a hin- und hergepumpt werden. Anschließend können die an den magnetischen Beads gebundenen Nukleinsäuren, beispielsweise DNA, durch Inkontaktbringen mit einem Elutionspuffer gelöst und anschließend zu einem Amplifikationsabschnitt der Vorrichtung weitertransportiert werden. Im Amplifikationsabschnitt werden die Nukleinsäuren mit Reagenzien zur Durchführung der PCR-Reaktion gemischt. Dazu können mit den Nukleinsäuren versehene Reagenzien zwischen zwei benachbart angeschlossenen kleinen Patronen 7b alternierend hin- und hergepumpt werden. Die dabei gebildete Mischung kann dann in den zweiten Hohlzylinder 16 geleitet werden. Der zweite Hohlzylinder 16 kann anschließend durch Umspülen einer mit einer (hier nicht gezeigten) Heiz/Kühlvorrichtung erzeugten Heiß- und Kaltluft abwechselnd aufgeheizt und abgekühlt werden, so dass eine Vervielfältigung der Nukleinsäuren nach dem Prinzip der PCR-Reaktion erfolgt.
Anschließend wird die die amplifizierten Nukleinsäuren enthaltende Lösung in einen Detektionsabschnitt der Vorrichtung gefördert. Dabei kann der Lösung ein geeigneter Puffer zugemischt werden, welcher eine Hybridisierungsreaktion beschleunigt und unspezifische Bindungen an Elektrodennachweisein-richtung 4 unterdrückt. Die Mischung mit dem vorgenannten Puffer kann alternativ durch ein alternierendes Hin- und Her-pumpen zwischen zwei Patronen 7a, 7b erfolgen.
Anschließend wird die Lösung in die Nachweiskammer geführt, welche durch die Nachweiseinrichtung 4 abgedeckt ist. Ein Abstand zwischen dem Boden 22 und den an der Nachweiseinrichtung 4 vorgesehenen, den Boden 22 zugewandten Elektroden beträgt lediglich 100 bis 200 μm. Es können bis zu 100 Elektroden an der Nachweiseinrichtung 4 vorgesehen sein. Jede der Elektroden kann mit einer spezifischen Sonde beschichtet sein, welche mit den amplifizierten Nukleinsäuren hybridisieren kann. Sofern in der Lösung mit den Sonden komplementäre Nukleinsäuren enthalten sind, kommt es zur Ausbildung einer doppelsträngigen Nukleinsäure. Mittels eines Waschpuffers werden nicht-komplementäre Nukleinsäuren von der mit den Elektroden belegten Oberfläche der Nachweiseinrichtung 4 gespült. Damit wird sichergestellt, dass bei einem anschließenden Messvorgang nur spezifisch gebundene Nukleinsäuren durch elektrochemische Messsignale an den Elektroden erfassbar sind. Aus den erfassten Signalen kann das Vorliegen einer spezifischen Nukleinsäure erkannt werden.
Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur kann ein Reizmittel an die erste Unterseite U1 der Leitungsplatte 2 im Bereich des Bodens 22 durch den sechsten Durchbruch 25 herangeführt werden.
Verbrauchte Pufferlösungen, Nachweisreagenzien und dgl. können durch die Kanäle 8 in den Behälter 21 überführt werden. Der Behälter 21 weist eine Entlüftungsöffnung auf, welche mit einer Quelldichtung versehen ist, die bei Flüssigkeitskontakt die Entlüftungsöffnung verschließt. Damit kann einerseits sichergestellt werden, dass keinerlei Lösungen aus der Vorrichtung in die Umgebung gelangen. Andererseits kann ein Einschleppen von Kontaminierungen in die Vorrichtung verhindert. werden.

1: Verschlussplatte
2: Leitungsplatte
3: Anschlusselement
4: Nachweiseinrichtung
5: Aufnahmeelement
6: Monovette
7: Patrone
7a: große Patrone
7b: kleine Patrone
8: Kanal
9: erster Durchbruch
10: erste Ausnehmung
11: Wulst
12: erste Rastfeder
13: erster Hohlzylinder
14: Dorn
15: zweiter Durchbruch
16: zweiter Hohlzylinder
17: dritter Durchbruch
18: dritter Hohlzylinder
19: vierter Durchbruch
20: Kammer
20a: vierter Hohlzylinder
20b: Entlüftungsdurchbruch
21: Behälter
22: Boden
23: fünfter Durchbruch
24: zweite Rastfeder
25: sechster Durchbruch
26: siebter Durchbruch
27: erster Zentrierzapfen
28: achter Durchbruch
29: Steg
30: zweite Ausnehmung
31: erster Anschlussstutzen
32: zweiter Anschlussstutzen
33: neunter Durchbruch
34: zehnter Durchbruch
35: elfter Durchbruch
35a: Rasthaken-Durchbruch
36: Wand
37: erstes Dichtungsmittel
38: Angusskanal
39: zweites Dichtungsmittel
40: drittes Dichtungsmittel
41: zwölfter Durchbruch
42: zweiter Zentrier
43: erste Aufnahme
44: zweite Aufnahme
45: Rastnase
46: Gehäusewand
47: dritte Ausnehmung
48: dritter Zentrierzapfen
F1: erstes Feld
F2: zweites Feld
F3: drittes Feld
F4: viertes Feld
01: erste Oberseite
02: zweite Oberseite
03: dritte Oberseite
U1: erste Unterseite
U2: zweite Unterseite
U3: dritte Unterseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5229297 [0002]
- WO 2005/00279 [0005]
- WO 03/015922 A1 [0006]
- US 6391541 B1 [0007]
- WO 2004/096443 A1 [0012]
- WO 2005/002729 A1 [0012]

Claims

Vorrichtung zum Nachweis biochemischer Zielmolekule, umfassend ein plattenartiges Leitungselement mit einem darin angeordneten, eine Mehrzahl an in einer Ebene angeordneten Leitungen (8) zum Leiten einer Flüssigkeit aufweisenden Leitungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement eine aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellte Leitungsplatte (2) und ein damit verbundenes Verschlussmittel umfasst, dass vom Leitungssystem sich leitungsartige Durchbrüche (9) bis zu einer ersten Oberseite (01) der Leitungsplatte (2) erstrecken, dass an der ersten Oberseite (01) ein plattenartiges, aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestelltes Anschlusselement (3) angebracht ist, welches an einer der ersten Oberseite (01) abgewandten dritten Oberseite (03) korrespondierend zu den Durchbrüchen (9) angeordnete erste Anschlussstutzen (31) zum Einstecken eines Anschlussabschnitts einer ein Aufbereitungs- oder Nachweisreagenz enthaltenden Patrone (7, 7a, 7b) aufweist, und dass des Weiteren Dichtungsmittel (37, 39, 40) zur Herstellung einer fiüssigkeitsdichten Verbindung zwischen den Anschlussabschnitten und den ersten Anschlussstutzen (31) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verschlussmittel eine Folie oder eine aus Kunststoff, insbesondere aus spritzgegossenem Kunststoff, hergestellte Verschlussplatte (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer der ersten Oberseite (01) der Leitungsplatte (2) gegenüberliegenden ersten Unterseite (U1) ein zur ersten Unterseite (U1) hin sich öffnendes Kanalsystem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussmittel das Kanalsystem überdeckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Unterseite (U1) des Leitungselements im Wesentlichen eben und an einer der ersten Unterseite (U1) zugewandten zweiten Oberseite (02) der Verschlussplatte (1) ein zur zweiten Oberseite (02) hin sich öffnendes Kanalsystem ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtungsmittel (37, 39, 40) fest mit dem Anschlusselement (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer Innenwand der ersten Anschlussstutzen ringförmig ausgebildete erste Dichtungsmittel (37) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der dritten Oberseite (03) ein zweiter Anschlussstutzen (32) mit einem Profil zur Herstellung eines Bajonetteverschlusses vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei leitungsartige erste Durchbrüche (9) paar- oder gruppenweise mit einem Abstand von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Durchbrüche (9) in einem an der ersten Oberseite (01) dafür vorgesehenen ersten Feld (F1) angeordnet sind, wobei das erste Feld (F1) weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 20%, der ersten Oberseite (01) einnimmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zweite Dichtungsmittel (39) im Bereich des ersten Felds (F1) nach Art einer das erste Feld (F1) überdeckenden Membran ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die paar- oder gruppenweise angeordneten ersten Durchbrüche (9) sich jeweils in eine gemeinsame an der ersten Oberseite (01) vorgesehene, vorzugsweise als Mulde (10) ausgebildete, erste Ausnehmung (10) öffnen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die paarweise angeordneten ersten Durchbrüche (9) jeweils von einem sich von der ersten Oberseite (01) erhebenden ringartigen Wulst (11) umgeben sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membran umlaufend um die Mulde, vorzugsweise mit dem Wulst (11), flüssigkeitsdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein vom Leitungssystem zur ersten Oberseite (01) sich erstreckender leitungsartiger zweiter Durchbruch (15) in einen von der ersten Oberseite (01) sich erstreckenden ersten Hohlzylinder (13) mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb des ersten Hohlzylinders (13) ein von der ersten Oberseite (01) sich erstreckender Dorn (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Durchbruch (15) sich in den hohl ausgebildeten Dorn (14) öffnet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Durchmesser und eine Höhe des ersten Hohlzylinders (13) korrespondierend zum ersten Anschlussstutzen (31) ausgebildet sind, so dass bei auf der ersten Oberseite (01) angebrachtem Anschlusselement (3) der erste Anschlussstutzen (31) den ersten Hohlzylinder (13) umgibt und das ringförmige erste Dichtungsmittel (37) an einer Innenwand des ersten Hohlzylinders (13) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vom Leitungssystem zur ersten Oberseite (01) sich erstreckender leitungsartiger dritter Durchbruch (17) von einem sich von der ersten Oberseite (01) erstreckenden zweiten Hohlzylinder (16) umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich von der ersten Oberseite (01) erstreckende Befestigungsmittel, vorzugsweise Rastfedern (12, 24), zur Befestigung eines Nachweiseinrichtung (4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vom Leitungssystem zur ersten Oberseite (01) sich erstreckender Leitungsartiger vierte Durchbruch (19) von einem vierten Hohlzylinder (18) umgeben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungssystem mit einem von der ersten Oberseite (01) sich erstreckenden Behälter (21} verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein an der ersten Oberseite (01) vorgesehenes zweites Feld (F2) den Boden (22) einer Nachweiskammer bildet.
Vorrichtung nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Deckel der Nachweiskammer durch die Nachweiseinrichtung (4) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckel gegen den Boden (22) durch ein umlaufendes, drittes Dichtungsmittel (40) abgedichtet ist, welches an einer am Anschlusselement (3) vorgesehenen umlaufenden Wand (36) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschlussplatte (1) in einem dem Boden (22) der Nachweiskammer gegenüberliegenden Abschnitt einen sechsten Durchbruch (25) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein das Anschlusselement (3) zumindest teilweise überdeckendes Aufnahmeelement (5) zur Aufnahme zumindest einer mit einem der zweiten Durchbrüche (15) verbindbaren Patrone (7, 7a, 7b) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (5) lediglich einen Abschnitt des Anschlusselements (3) überdeckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschnitt das erste Feld (F1), das zweite Feld (F2) und den zweiten Anschlussstutzen (32) nicht umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Gehäusewand (46) des Aufnahmeelements (5) so ausgebildet ist, dass zwischen der Gehäusewand (46) und dem zweiten Hohlzylinder (16) ein Schlitz zum Durchführen eines Kühl-/Heizfluids gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines, bevorzugt mehrere, insbesondere alle, der folgenden Elemente in einstückiger Ausbildung mit dem Leitungselement, vorzugsweise der Leitungsplatte (2), hergestellt ist/sind: Dorn (14), erster Hohlzylinder (13), zweiter Hohlzylinder (16), dritter Hohlzylinder (18), Rastfeder (12, 24), Behälter (21), Zentrierzapfen (27), Boden (22), Wulst (11).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitungsplatte (2) aus einem für einen Laserstrahl im Wesentlichen absorbierenden ersten Kunststoff hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei das Anschlusselement (3) und/oder die Verschlussplatte (1) aus einem für den Laserstrahl im Wesentlichen transparenten Kunststoff hergestellt ist/sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei die Verschlussplatte (1) und/oder das Anschlusselement (3) mittels Laserschweißen mit der Leitungsplatte (2) verbunden ist/sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlussmittel mit der Leitungsplatte (2) durchgängig entlang von Rändern von in der Leitungsplatte (2) und/oder im Verschlussmittel vorgesehenen Kanälen (8) verschweißt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlusselement (3) ein aus dem zweiten Kunststoff hergestelltes Strukturelement umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste (37), zweite (39) und dritte Dichtungsmittel (40) aus einem, insbesondere für den Laserstrahl im Wesentlichen transparenten, dritten Kunststoff gebildet ist; welcher im 2K-Verfahren am Strukturelement angespritzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Kunststoff identisch und insbesondere aus Polycarbonat gebildet sind.