DE69904344T2 - Mikrofluidisches reaktions- und transfersystem - Google Patents

Mikrofluidisches reaktions- und transfersystem

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung oder ein Verbrauchsgut, das z. B. von einer Karte gebildet wird, welche es erlaubt, in ihrem Inneren eine Reaktion oder zumindest zwei Reaktionen gleichzeitig durchzuführen, und welche eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, die untereinander durch einen Rand verbunden sind. Jede der Reaktionen, welche physikalisch voneinander getrennt sind, erfolgt in zumindest einem unabhängigen Kanal, in welchem durch ein Überbringungsmittel ein Fluidfluss erzeugt werden kann.
  • Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein System zur Überbringung eines Fluidflusses zwischen zwei Vorrichtungen oder Karten, sowie ein Verfahren zur Überbringung eines Fluidflusses zwischen zwei Vorrichtungen oder Karten, wie dies nachstehend beschrieben wird.
  • Der Stand der Technik wird durch das Dokument US-A-4,106,675 gebildet, welches eine Apparatur zur Entnahme einer Flüssigkeit beschreibt, die einen rohrförmigen Abschnitt aus einem flexiblen Werkstoff besitzt, in dem der Durchgang von Flüssigkeit möglich ist. Die Apparatur verfügt gleichfalls über ein Mittel zum Steuern des Fluidflusses, welches aus einem steifen Ventil besteht, das in dem flexiblen Rohr angebracht ist. Dieses Rohr ist stromabwärts an das Mittel zum Steuern angeschweißt und schmiegt sich an dieses Mittel stromaufwärts an. Wenn ein Fluidfluss auf das Mittel zum Steuern trifft, kann dieser seinen Durchgang durch dieses Rohr nicht mehr fortsetzen. Aus diesem Grund sammelt sich die Flüssigkeit im Bereich des Ventils an, erlaubt stromaufwärts die Aufweitung des flexiblen Rohres, wodurch eine seitliche Öffnung des Mittels zum Steuern freigesetzt wird, durch die die Flüssigkeit ihren Durchgang fortsetzen kann.
  • Die Verwendung von solchen Vorrichtungen erfordert die Schaffung eines Überdrucks im Bereich des Mittels zum Steuern. Dies wiederum macht die Kombination von mehreren Mitteln zum Steuern dieses Typs, ohne Zuhilfenahme von anderen Elementen zur kontrollierten Öffnung und/oder Schließung der Kanäle, auf einer einzelnen Karte unmöglich.
  • Das Dokument US-A-4,585,623 beschreibt eine Apparatur zur schnellen Durchführung von chemischen oder immunochemischen Versuchen in einer einzelnen Stelle. Diese Apparatur besteht aus einem Körper aus gegossenem Kunststoff, welcher miniaturisiert werden kann, und verfügt über mehrere Rohre, welche die Reagenzien enthalten, ein Rohr, welches die Probe enthält, und ein kleineres Rohr zur Aufnahme der Reaktion. Jedes dieser Rohre ist mit einem Stempel verbunden, wobei es möglich ist, die Apparatur in einen programmierbaren Automaten einzusetzen.
  • Diese Apparatur ist relativ voluminös, wenn auch eine Miniaturisierung möglich ist, wobei allerdings die Position der Apparatur sowie der verschiedenen Pleuelstangen, die es erlauben, die Stempel zu bedienen, vorhergesehen werden muss. Des Weiteren ist es nicht möglich, mehr als eine einzelne Reaktion mit einer solchen Apparatur durchzuführen; wenn mehrere Reaktionen durchgeführt werden sollen, müssen mehrere Apparaturen und gleichzeitig Zeit zum Auffüllen dieser mit den passenden Reagenzien und den Proben vorhergesehen werden.
  • Das Dokument WO-A-97/27324 betrifft eine Kassette zum gleichzeitigen Durchführen von Reaktionen, welche über eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung zur Überbringung der Probe(n), welche in die Kassette eingeführt werden soll(en), verfügt. Gewisse Bereiche der Kassette besitzen eine spezielle Bauweise (Bursapak-Kammer, Kolbenventil, Kugelventil), welche es erlaubt, durch eine kontinuierliche äußere Einwirkung einen Kanal geschlossen zu halten. Es handelt sich hierbei um Ventile, die aus zwei Teilen bestehen; dies ist erstens eine Folie mit einer speziellen Form, welche deformierbar ist, und des Weiteren ein Tauchkolben zum Öffnen und Schließen des Ventils durch Verformen der Folie.
  • Diese Konstruktion weist zahlreiche Nachteile auf. Die beiden Hauptnachteile liegen zum einen in der Gefahr einer Kontamination innerhalb der Kassette, da diese vor ihrer Benutzung unter Atmosphärendruck gelagert wird, und zum anderen in den Mitteln zum Betätigen der Kassette im Bereich der Bursapak-Kammern, welche aus Kolbenventilen und Kugelventilen bestehen, deren Vorhandensein seinerseits notwendig ist, und zwar mit einer solchen Stärke, daß die betreffenden Kanäle in einer geschlossenen Position gehalten werden. Diese Mittel zum Betätigen bilden allerdings keinen integralen Bestandteil dieser Kassette, diese sind angebaut und nicht einstückig mit der Kassette und sind daher im Bereich einer Apparatur angebracht, welche es ermöglicht, die Reaktionen im Inneren der Karte zu steuern. Diese Kontamination und/oder das Nichthalten einer geschlossenen Position der Kanäle kann zu späteren Fehlern bei der Benutzung der Kassette führen. Die besagte Beibehaltung einer geschlossenen Position macht eine schwere und teure Apparatur notwendig, die die Verwendung solcher Kassetten unerschwinglich macht. Schlussendlich führt die sehr spezielle Form der Folie zu Mehrkosten bei der Herstellung und Bearbeitung.
  • Der Artikel „Prototype Miniature Blood Gas Analyser Fabricated on a Silicon Wafer" von Shoji et al., der in SENSORS AND ACTUATORS (Band 14, 24. Oktober 1986 – 24. September 1987, Seiten 101–107), Referenznummer XP002101654, publiziert wurde, behandelt eine kleine Apparatur zur Berechnung des pH-Wertes von Blut. Im Wesentlichen ist diese Apparatur mit Mikroventilen ausgestattet. Hierbei besteht das Ventil aus einem ersten und einem zweiten Mittel. Es handelt sich hierbei um eine Folie und einen Glaszylinder, die mit der Apparatur ein einzelnes Werkstück bilden. Die Betätigung des Glaszylinders erfolgt über eine Feder aus Memory-Metall, bei der es notwendig ist, sie von außen mit einem elektrischen Strom zu betätigen.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit, die Stromversorgung aufrechtzuerhalten, wenn das Mikroventil in offener oder geschlossener Position gehalten werden soll. Mit der Erfindung der Anmelderin ist ein Betätigungsmittel von außen, nachdem dieses Betätigungsmittel von außen einmal auf das Ventil eingewirkt hat, im Allgemeinen nicht mehr notwendig.
  • Das Dokument US-A-3,881,513 beschreibt einen Verteiler für Flüssigkeiten auf zahlreiche Kanäle. Dieser Verteiler beinhaltet Ventilsitze, in deren Bereich je eine Kugel vorhanden ist. Diese Kugel, welche mit der kegelstumpfförmigen Form des ihr zugehörigen Sitzes verbunden ist, erlaubt oder verhindert den Durchgang eines Fluides gemäß der Flussrichtung dieses Fluides.
  • Man kann hierbei nicht von einer wirklichen Betätigungsmöglichkeit für diese Art von Kugelventil sprechen, das eher die Rolle einer Fluiddiode spielt. Das Ventil gemäß der Erfindung der Anmelderin besitzt ein Betätigungsmittel, welches einen Teil des Ventils bildet, somit ein Teil des selben Werkstücks wie die Vorrichtung ist, und das die Schließung dieses Ventils in Abhängigkeit seiner Position aktiviert oder nicht.
  • Das Dokument EP-A-0.875.291 betrifft eine Stegplatte, die eine gewisse Anzahl von Gefäßen aufweist, welche in linearer Weise angeordnet sind. Von diesen Gefäßen sind die ersten beiden die interessantesten. Jede Kammer enthält die Reagenzien für eine Amplifikationstechnik, wie die TMA. Ein Kanal verbindet die beiden Gefäße und besitzt ein Ventil. Die interessanteste Ausführungsform besteht hierbei aus einem flexiblen Kanal, welcher ein Ventil aufweist, das aus einer darin eingekapselten Kugel gebildet wird. Die Freigabe dieses Ventils kann daher als Einwirkung von zwei Armen beschrieben werden, die die Deformation des flexiblen Kanals und daher das Verschieben der Kugel in Richtung einer Stelle ermöglicht, wo der Kanal von einem größeren Durchmesser ist, und wo die Kugel den Kanal nicht mehr verschließt.
  • Im Gegensatz zu jener Erfindung sind die Ventile gemäß dieser Erfindung vielmalig zu betätigen, wobei ihre offene und geschlossene Position reversibel ist.
  • Erfindungsgemäß löst die vorgeschlagene Vorrichtung die oben aufgezählten Probleme dadurch, daß ein Verbrauchsgut vorgeschlagen wird, welches zuverlässig und nicht teuer in der Herstellung ist. Die Ventile bilden hierbei in ihrer Gesamtheit einen Teil des Werkstücks der Vorrichtung, und für ihre Aktivierung und Deaktivierung wird nicht mehr als eine punktuelle oder zeitlich sehr limitierte Betätigung durch einen äußeren Einfluss benötigt. Des Weiteren sind diese Ventile mehrmals zu betätigen.
  • Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, welche es erlaubt, eine Reaktion oder zumindest zwei Reaktionen gleichzeitig oder nacheinander, in ihrem Inneren durchzuführen, welche folgendes aufweist, nämlich:
    • – eine obere Fläche und eine untere Fläche, welche untereinander durch einen Rand verbunden sind,
    • – zumindest einen Kanal, in dem durch ein Überbringungsmittel ein Fluidfluss erzeugt werden kann, um die Überbringung von zumindest einer zu behandelnden und/oder zu analysierenden Probe zu ermöglichen, und
    • – zumindest ein Ventil, das in jedem Kanal inkorporiert ist, wodurch die räumliche Anordnung jeder Probe und folglich die Steuerung der Überbringung der Reaktionen und der Analysen in der Vorrichtung möglich ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventil durch zwei mit der Vorrichtung verbundene Mittel gebildet wird, wobei das erste Mittel zwischen einer Ruheposition, in der die Überbringung des Fluids möglich ist, und einer aktiven Position, in der die Überbringung nicht möglich ist, beweglich ist, und das zweite Mittel zwischen einer Ruheposition, in der es sich nicht in Berührung mit dem ersten Mittel befindet, und einer aktiven Position beweglich ist, in der es das erste Mittel deformiert, damit die Überbringung nicht möglich wird, wobei das zweite Mittel durch ein externes Betätigungsmittel der Vorrichtung aktiviert wird, das punktuell und einzig dazu wirkt, um das zweite Mittel aus seiner Ruheposition in seine aktive Position und umgekehrt zu bewegen.
  • Das erste und zweite Mittel sind im Bereich einer der Flächen der Vorrichtung angeordnet, bei der der Kanal liegt.
  • Genauer sind das erste und das zweite Mittel in der sich längs erstreckenden Verlängerung der Öffnung des Teils des Kanals angeordnet, welcher stromaufwärts oder stromabwärts des Ventils liegt.
  • Des Weiteren ist das zweite Mittel zwischen zwei Positionen beweglich, einer ersten Ruheposition, in der die Überbringung eines Fluids möglich ist, und einer zweiten verformten und stabilen Position, in der es das erste Mittel im Bereich des Kanals zusammendrückt, um diesen zu verschließen.
  • In einer besonders interessanten Ausführungsform wird das erste Mittel, das deformierbar ist, aus einer flexiblen Folie, wie beispielsweise einem Elastomer, gebildet, die ganz oder teilweise die obere Fläche oder die untere Fläche der Vorrichtung bedeckt.
  • In einer weiteren Ausführungsform, welche ebenfalls besonders interessant ist und welche sich an die vorhergehende Ausführungsform des ersten Mittels, welches deformierbar ist, anschließt, wird das zweite Mittel zur Betätigung durch eine bewegliche Nase gebildet, welche einen Stempel zum Drücken auf das erste Mittel besitzt, und einer schrägen Fläche, welche mit einer Schulter verbunden ist, um die bewegliche Nase in ihrer deformierten Position zu halten.
  • Unabhängig von der Ausführungsform ist das zweite Mittel einstückig ausgebildet und von der Außenseite der Vorrichtung zu bedienen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Mittel, welches zu einer indirekten Schließung des Kanals führen kann, mit einer Kugel verbunden, welche sich in dem Kanal befindet.
  • Des Weiteren wird die Kugel mittels eines Freiraums in dem Kanal in Position gehalten, welcher stromabwärts oder stromaufwärts des Ventils in einer sich längs erstreckenden Verlängerung der Öffnung eines Teils des Kanals angeordnet ist.
  • Die Kugel weist hierbei einen Durchmesser auf, der etwa gleich, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Kanals ist, so dass sich die Kugel in dem Kanal verklemmt, wenn das erste Mittel sich in der zweiten deformierten Position befindet, in der die Überbringung des Fluids nicht möglich ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Mittel aus zwei Armen gebildet, die untereinander über einen Verbindungsarm verbunden sind, wodurch eine Klammer wesentlich in Form eines U gebildet wird, in deren Vertiefung die Karte aufgenommen ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform weist die Klammer ein Betätigungsmittel für die Klammer auf.
  • Immer noch gemäß dieser Ausführungsform ist die Klammer reversibel zwischen zwei Positionen beweglich, nämlich einer ersten Ruheposition, in der die Überbringung eines Fluids möglich ist, und einer zweiten verformten und stabilen Position, in der diese das erste Mittel im Bereich des Kanals zusammendrückt, um diesen zu schließen, wobei diese mit den Positionierungsmitteln in ihren beiden Extrempositionen zusammenwirkt.
  • Das Netz der Kanäle befindet sich bezüglich der Umgebung, in der die Vorrichtung angeordnet ist, im Unterdruck, wodurch es möglich ist, im Inneren des Netzes zumindest eine zu behandelnde und/oder zu analysierende Probe durch eine Eintrittsöffnung der Vorrichtung zu überbringen, und dass jedes Ventil, das in der Vorrichtung inkorporiert ist, die räumliche Anordnung jeder überbrachten Probe und demzufolge die Steuerung der Reaktion in der Vorrichtung ermöglicht.
  • Vorzugsweise weist jede dieser Vorrichtungen zumindest drei Ventile auf, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Ventilen konstant ist und sich vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm bewegt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein erstes System zur Überbringung eines Fluidflusses zwischen zwei Vorrichtungen, wie sie oben beschrieben sind, welches folgendes aufweist, nämlich:
    • – einen Überbringungskanal für jede Vorrichtung, der aus zwei Abschnitten gebildet ist, einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der nicht in Kontakt mit der Außenseite der Vorrichtung steht, und einem zweiten Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, der in Kontakt mit der Außenseite steht,
    • – eine Kugel, die in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser eines jeden Überbringungskanals angeordnet ist, und
    • – ein Rohr, das die Abschnitte mit kleinem Durchmesser der Vorrichtung verbinden kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein zweites System zur Überbringung eines Fluidflusses zwischen zwei Vorrichtungen, wie die oben beschriebenen, welches folgendes aufweist, nämlich:
    • – einen Überführungskanal für jede Vorrichtung, der durch zwei Abschnitte gebildet ist, einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der sich nicht in Kontakt mit dem Kanal befindet, der mit der Austrittsöffnung und demzufolge mit der Außenseite der Vorrichtung in Kontakt steht, und einem zweiten Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, der in Kontakt mit der genannten Öffnung und demzufolge mit der Außenseite steht,
    • – eine Kugel, die in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser jedes Überführungskanals angeordnet ist, und
    • – ein Rohr, das die Abschnitte mit kleinem Durchmesser der Vorrichtung verbinden kann.
  • Unabhängig davon, welches System verwendet wird, ist der kleine Durchmesser jedes Überbringungskanals oder Überführungskanals etwa gleich oder kleiner des Durchmessers jeder Kugel und dem Außendurchmesser des Rohres, um eine Abdichtung zu der Außenseite jeder einzelnen Vorrichtung oder der beiden Vorrichtungen, die durch das Überbringungssystem zusammengehörig sind, zu schaffen.
  • Schließlich beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überbringung eines Fluidflusses zwischen zwei Vorrichtungen, wie die beschriebenen, unter Verwendung eines Systems, wie dieses oben beschrieben wurde, welches folgendes aufweist, nämlich:
    • – Positionieren jedes freien Endes des Rohres im Bereich des zweiten Abschnittes mit kleinem Durchmesser des Überbringungskanals entgegen der Kugel jeder Vorrichtung,
    • – Annähern der beiden Vorrichtungen entlang der Achse des Rohres, derart, dass das Rohr jede Kugel aus dem zweiten Abschnitt mit geringem Durchmesser des Überbringungskanals oder Überführungskanals in den ersten Abschnitt mit großem Durchmesser des Kanals verbringt.
  • Die beiliegenden Figuren dienen zur Erläuterung und sind in keiner weise von einschränkendem Charakter. Sie tragen zum besseren Verständnis der Erfindung bei. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform entlang der Linie A-A von 1, wobei das erste Mittel, das deformierbar ist, und das zweite Mittel zur Betätigung in Ruheposition sind und die Überbringung eines Fluides möglich ist.
  • 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B von 1, wobei das erste Mittel sich in deformierter Position, unter Einfluss des zweiten Mittels befindet, und wobei die Überbringung eines Fluids nicht möglich ist.
  • 4 einen Schnitt durch die zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei das erste Mittel, welches deformierbar ist, sich in Ruheposition befindet und wobei die Überbringung eines Fluides nicht möglich ist.
  • 5 einen Schnitt identisch zu 4, wobei das erste Mittel sich in einer teilweise deformierten Position befindet, unter Einfluss des zweiten Mittels, und wobei die Überbringung eines Fluides nicht möglich bleibt.
  • 6 einen Schnitt identisch zu dem von den 4 und 5, wobei das erste Mittel, welches deformierbar ist, und das zweite Mittel zur Betätigung sich in Ruheposition befinden und die Überbringung eines Fluides möglich ist.
  • 7 einen Schnitt identisch zu dem von den 4 bis 6, wobei ein drittes Mittel unter Einfluss eines vierten Mittels in deformierter Position ist, wobei die Überbringung eines Fluides unmöglich wird. Es ist hierbei zu bemerken, dass das erste und das dritte Mittel zum einen und das zweite und das vierte Mittel zum anderen die gleichen Techniken sind.
  • 8 eine schematische Darstellung von zwei Vorrichtungen oder Karten, wie diese in den vorhergehenden Figuren beschrieben wurden, welche die Umsetzung eines Systems zur Überbringung gemäß der Erfindung ermöglichen.
  • 9 eine Darstellung identisch zu der von 8, wobei allerdings das Rohr zur Verbindung der beiden Karten eingebracht ist.
  • 10 eine Darstellung identisch zu der von 9, wobei die beiden Karten einander angenähert sind, um eine Überbringung zu ermöglichen.
  • 11 eine Darstellung identisch zu der aus den 9 und 10, nachdem die Überbringung erfolgt ist und die beiden Karten wieder von neuem voneinander getrennt wurden.
  • 12 eine schematische Darstellung eines Ventils in geschlossener Position.
  • 13 eine schematische Darstellung eines Ventils in offener Position.
  • 14 einen Schnitt durch ein Ventil entlang der Linie C-C von 12.
  • 15 einen Schnitt durch ein Ventil entlang der Linie D-D von 13.
  • 16 einen Schnitt identisch zu dem in 15 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 17 einen Schnitt durch zwei Vorrichtungen oder Karten gemäß einer zweiten Ausführungsform, wie diese in den vorhergehenden Figuren beschrieben wurde, die die Umsetzung eines Überbringungssystems gemäß der Erfindung ermöglicht.
  • 18 eine perspektivische Darstellung einer Klammer, die als zweites Mittel zur Betätigung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient.
  • 19 eine perspektivische Darstellung einer Analysekarte, welche über ein Netzwerk von Kanälen verfügt, in denen die Fluide mit Hilfe von Ventilen, die mit Klammern gemäß 18 ausgerüstet sind, gelenkt werden.
  • 20 einen Schnitt entlang der Linie E-E von 19, wobei die Klammer das Ventil schließt.
  • 21 eine Ansicht identisch zu der von 20, wobei die Klammer das Ventil offen lässt.
  • 22 eine Draufsicht gemäß 19, in der zwei von drei dargestellten Ventilen offen sind, und
  • 23 einen Schnitt entlang der Linie F-F gemäß 22.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1, welche sich aus einer Karte 1 zusammensetzt, die im Wesentlichen in 1 dargestellt ist. Diese Karte 1 besteht aus einer oberen Fläche 2, welche in dieser Figur gut zu sehen ist, und einer unteren Fläche 3, die besser in den 2 und 3 dargestellt ist. Zwischen den zwei Flächen 2 und 3 liegt ein Rand 4, der die beiden Flächen 2 und 3 verbindet. Der Zusammenbau der Karte 1 wird im Wesentlichen durch einen Körper 23, welcher sich in unten liegender Position befindet, gebildet, wie dies in den Darstellungen im Schnitt in den 2 und 3 zu sehen ist, was bedeutet, dass der Körper 23 die untere Fläche 3 und einen Teil des Randes 4 bildet.
  • Dieser Körper 23 ist von Bohrungen 25 und Nuten 26 durchzogen, welche die Gesamtheit des Netzes an Kanälen 5 bilden. Über der oberen Fläche 2 befindet sich eine obere Folie 16, während über der unteren Fläche 3 sich eine untere Folie 17 befindet. Es ist leicht verständlich, dass diese Anordnung nicht zwingend ist. Des Weiteren können die Folien 16 und 17 transparent oder undurchsichtig, z. B. eine Aluminiumfolie, sein. Unabhängig von der Ausführungsart sind die Folien 16 und 17 auf die Vorrichtung aufgeklebt oder aufgeschweißt, mit allen möglichen Arten der Befestigung.
  • Das Netzwerk der Kanäle 5 ermöglicht die Bewegung einer Probe oder aller Arten von Fluiden, die gasförmig oder flüssig sein können, und die in den Figuren mit der Bezugsziffer 6 versehen sind. Die Probe kann daher die Kanäle 5 durchqueren und gemäß der Öffnung oder Schließung der Ventile 8 oder 18, welche in die Karte 1 eingebaut sind, die eine oder andere Ausrichtung annehmen, in Abhängigkeit von den freien Kanälen oder Öffnungen, die sich ihr darstellen.
  • Gemäß der Ausführungsform der 2 und 3, in denen ein Ventil 8 im Längsschnitt dargestellt ist, kann das Fluid das Ventil 8 über den Kanal 5 passieren und darauf dem Verlauf, welcher durch die Pfeile gemäß F1 der 2 dargestellt ist, folgen. Gemäß 3, in der das Ventil 8 geschlossen ist, wird das Fluid 6 gemäß F2 zurückgehalten und wird auf einer Position im Bereich der Bohrung 25 gehalten. Es ist leicht verständlich, dass das Fluid 6, welches im Bereich der 3 vorhanden ist, in einen anderen Kanal 5 geleitet werden kann, dessen Ventil 8 offen ist.
  • Das Ventil 8 besteht im Wesentlichen aus einem einstückigen Bauelement, welches auf dem Körper 23 der Karte 1 mit Hilfe der Befestigungsmittel 24 befestigt ist. Dieses einstückige Ventil 8 weist zwei Mittel auf.
  • Ein erstes Mittel 9, welches deformierbar ist, und welches aus einer flexiblen Folie, z. B. einem Elastomer, besteht. Dieses erste Mittel 9 kann entweder auf der ganzen oder auf einem Teil der oberen Fläche 2 vorhanden sein. So kann das Mittel 9 aus einer einfachen elastischen Scheibe bestehen, wie dieses in den 2 und 3 dargestellt ist.
  • Das zweite Mittel 10 dient als Betätiger des ersten Mittels 9. Dieser Betätiger 10 besteht ebenfalls aus zwei Teilen. Dies ist zuerst eine mobile Nase 11, welche in den 2 und 3 links angeordnet ist und die gemäß F4 verschwenkt werden kann. Zum anderen ist ein Stempel 14 vorhanden, der mit der Nase 11 zusammenarbeitet und der ebenfalls verschwenkbar angebracht ist, gemäß F3. Wie in den beiden Figuren gut zu sehen ist, sind die Nase 11 und der Stempel 14 mit schrägen Flächen ausgestattet, die mit den jeweiligen Bezugsziffern 12 und 15 bezeichnet sind und die ein Wippen der Nase 11 gemäß F4 ermöglichen, wenn der Stempel gemäß F3 eingedrückt wird. Wenn der Stempel 14 vollständig die schräge Fläche 12 passiert hat, ruht dieser Stempel 14 gegen die Schulter 13 der Nase 11. In dieser Position, welche in 3 dargestellt ist, ist das Ventil 8 in einer Position, die den Kanal 5 in einer stabilen Weise verschließt, und ohne Einwirkung von außen ist das Ventil 8 blockiert. Diese Eigenschaft ist besonders interessant, da sie zeigt, dass es möglich ist, auf einer einzelnen Karte eine Anzahl von Ventilen zu haben, die, wenn sie einmal durch einen Manipulator oder einen Automaten betätigt wurden, eine stabile Schließung des Ventils 8 erlauben.
  • Es ist leicht verständlich dabei, dass die umgekehrte Handlung ebenso möglich ist. In diesem Fall ist es nötig, auf die Zunge 27 einzuwirken, welche sich an der Nase 11 befindet, und die Schwenkbewegung gemäß F4 zu wiederholen, um den Stempel 14 zu entriegeln und dadurch das Ventil 8 von neuem zu öffnen. Im Gegensatz zu Ventilen nach dem Stand der Technik, die eine andauernde Einwirkung von außen benötigen, wenn eine Schließung des Ventils erhalten werden soll, ermöglicht es 8, nachdem einmal Druck auf den Stempel 14 ausgeübt wurde, die blockierte Position aufrechtzuerhalten, ohne dass dabei weiterer Druck auf das Ventil 8 ausgeübt werden muss.
  • Gemäß dieser und bereits beschriebener Ausführungsformen ist die Einheit, die aus der Nase 11 und dem Stempel 14 besteht, einstückig und an dem Körper 23 angebracht. Es ist nichtsdestoweniger möglich, sich vorzustellen, dass die Nase 11 und der Stempel 14 nicht einstückig sind, und dass die beiden unabhängig voneinander auf der Karte 1 angebracht sind. In der gleichen Art ist es vorstellbar, dass die Nase 11 und der Stempel 14 einstückig mit dem Rest des Körpers 23 sind.
  • Die Bedeutung des Vorhandenseins einer oberen Folie 16 und/oder einer unteren 17, welche biegsam sind, um mit dem Niederdrücken des Stempels 14 auf das erste Mittel 9, welches verformbar ist, mitzuwirken und sich diesem anzupassen, ist leicht verständlich. Nichtsdestoweniger ist es vorstellbar, dass die einfache Folie flexibel ist und dazu fähig ist, von sich aus die für das Ventil 8 nötige Dichtigkeit zu schaffen. In diesem Fall würde das erste Mittel 9 durch die obere Folie 16 gebildet.
  • In einer zweiten Ausführungsform, welche in den 4 bis 7 dargestellt ist, funktioniert das Ventil 18 auf eine etwas andere Weise. Hierbei bestehen die Kanäle 5 ebenfalls aus Bohrungen 25 und Nuten 26. In dieser speziellen Ausführungsform besitzt die Bohrung 25 auf einem Teil ihrer Länge die Form eines Kegelstumpfes. Diese Kegelstumpfform dient als Freiraum 22 für eine sich darin befindende Kugel 21.
  • In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform hat der Freiraum 22 auf Grund seiner Kegelstumpfform einen größeren Durchmesser und einen kleineren Durchmesser. Der kleinere Durchmesser ist dabei in etwa identisch oder kleiner als der Außendurchmesser der Kugel 21. Aus diesem Grund und wie in 4 gut zu sehen ist, ist die Kugel 21 der Form des Abschnitts des Kanals 5 mit dem kleinen Durchmesser angepasst. In dieser Position ist der Kanal 5 verstopft, und das Fluid 6 kann nicht hindurchgehen.
  • Wenn der Durchmesser der Kugel 21 etwas größer ist, ist der Werkstoff, aus dem der Körper 23 der Karte 1 besteht, ein solcher, der sich unter dem Druck der Kugel 21 verformt und zu einer Abdichtung führt, was bedeutet, dass die Kugel 21 in einer stabilen Position in einem runden Kanal dadurch gehalten wird, dass sie über die Gesamtheit ihres Umfangs eingeklemmt ist, siehe 14.
  • Dieser Zustand definiert die Position „Ventil geschlossen", siehe 12.
  • Um die Stellung zu entriegeln und das Ventil 18 zu öffnen, verfügt 18 nach Beispiel des vorhergehenden Ventils 8 über ein erstes Mittel 19, welches deformierbar ist, und welches in den Figuren aus einer oberen verformbaren Folie besteht. Im Bereich der Bohrung 25, in der sich die Kugel 21 befindet, wirkt ein zweites Mittel 20 des Ventils 18, welches als Betätiger dient, gemäß F5 auf das erste Mittel 19 ein, und erlaubt es zum anderen, die Kugel 21 in einen Raum des Kanals 5, welcher einen größeren Durchmesser hat, hinauszuschieben. Aus diesem Grund und wie dieses in 6 dargestellt ist, wird es dem Fluid 6 möglich, den Kanal 5 zu durchqueren.
  • Die Kugel wird axial in einen Raum mit einem viel größeren Durchmesser, siehe 15, oder mit gleichem Durchmesser, jedoch mit Austrittsöffnungen 22, siehe 16, verbracht. Das Spiel zwischen dem Kanal 5 und der Kugel 21 ist dann genug, um den Durchgang des Fluids zu ermöglichen.
  • Diese Stellung definiert die Position „Ventil offen", 13.
  • Um eine umgekehrte Bewegung zu ermöglichen, das bedeutet, eine Bewegung zum Schließen des Ventils 18, wie dieses in der 7 dargestellt ist, ist es möglich, einen Mechanismus zu verwenden, der identisch zu dem ist, der in 5 dargestellt ist. Dieser wird allerdings auf die andere Seite der Karte 1 angewendet. Das Verbringen der Kugel 21 geschieht durch ein Gerät, welches außerhalb, oder auch nicht, der Karte liegt, über die Biegsamkeit der oberen Folie 7, welche ein drittes Mittel 28 bildet, welches deformierbar ist. Dieses dritte Mittel 28 arbeitet mit einem vierten Mittel 29 zusammen, welches als Betätiger gemäß F6 wirkt und welches eine erneute Positionierung der Kugel 21 im Inneren des Kanals 5 im Bereich des kleineren Durchmessers erlaubt. Dieses stellt die Schließung des Ventils 18 wieder her, wie dieses in 4 dargestellt ist.
  • Eine weitere Ausführungsform des zweiten Mittels, welches ein Teil eines Ventils bildet und eine flexible Folie 39 deformieren kann, deren Struktur ähnlich derer ist, die zuvor mit den Bezugsziffern 16 und 17 bezeichnet wurden, ist in den 18 bis 23 dargestellt. Diese Ausführungsform weist Klammern auf.
  • Gemäß dieser Ausführungsform, welche in 18 dargestellt ist, wird das zweite Mittel 40 durch eine Klammer gebildet, welche als Betätiger dient. Diese Klammer 40 wird im Wesentlichen aus zwei Armen gebildet, die in etwa parallel zueinander sind, einem ersten Arm 42 in oberer Position und einem zweiten Arm 43 in unterer Position in dieser Figur. Die zwei Arme 42 und 43 sind an einem ihrer Enden durch einen Verbindungsarm 45, der etwa senkrecht zu den zwei vorgenannten Armen 41 und 42 steht, verbunden. Das freie Ende der beiden Arme 42 und 43 ist speziell dazu ausgelegt, die Klammer 40 auf der Karte 1 in Position zu halten, wobei der erste Arm 42 einen Stempel 44 und der zweite Arm 43 eine Haltenocke 46 aufweist. Der Abstand zwischen dem Stempel 44 und der Nocke 46 ist kleiner als der Abstand zwischen den Armen 42 und 43 im Bereich des Verbindungsarms 45.
  • Wie aus den 1923 zu entnehmen ist, nehmen die Klammern 40 die Karte 1 in Ihrem Inneren auf. Aus diesem Grund ist die Dicke der Karte 1 größer als der Abstand zwischen dem Stempel 44 und der Haltenocke 46, aber kleiner als der Abstand zwischen den Armen 42 und 43 im Bereich des Verbindungsarms 45. Die Klammer wird daher durch die Elastizität der Werkstoffe, aus denen diese Klammer 40 gefertigt wurde, in Position gehalten, ein solcher Werkstoff könnte aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen.
  • In den 20 und 21 ist die Klammer 40 zwischen zwei Stellungen beweglich, einer aktiven Position, in der der Stempel 44 das Ventil 38 schließt, wie dieses in 20 dargestellt ist, und einer Ruheposition, in der die Klammer nicht auf das Ventil 38 einwirkt. Es ist möglich, gemäß F9 in 20, von der aktiven Position in die Ruheposition überzugehen und gemäß F10 der 21 von der Ruheposition in die aktive Position überzugehen. Um dieses zu tun, verfügt der erste Arm 42 über einen kleinen U-förmigen Einschnitt und eine Auffaltung des inneren Teils dieses Ausschnitts, um eine Betätigungsnase 41 zu bilden, welche etwa senkrecht auf der Ebene steht, die durch den ersten Arm 42 gebildet wird. Diese Nase 41 kann mit dem Fachmann bekannten Betätigungsmitteln zusammenwirken, wie z. B. Elektromagneten oder Systeme von Pleuelstangen oder Nocken, die es ermöglichen, eine Hin- und Herbewegung gemäß F9 und F10 zu erhalten.
  • Wenn man sich jetzt nur auf die 20 und 21 bezieht, versteht man die Funktionsweise des Ventils 38 besser. Dieses Ventil 38 besteht aus einem Kanal 5, der die Karte 1 durchquert aber dessen Form verbreitert ist, und der einen Sitz 47 des Ventils 38 auf der oberen Seite der Karte 1 bildet, gemäß der Darstellung in den Figuren. Im Bereich des Sitzes 47 besteht ein Kanal in Längsrichtung 5, welcher im rechten Winkel zum vorhergehenden Kanal 5 steht, und von dem nur die Form eines Halbkreises in der 21 zu sehen ist. Wenn der Stempel 44 die flexible Folie 39 im Bereich des Sitzes 47 zusammendrückt, ist es leicht zu verstehen, dass der Stempel 44 jedes Überbringen von Fluid 6, das aus den Kanälen 5 stammt, verhindert. Dies ist in 23 gut ersichtlich, in der das Fluid 6 leicht gemäß F11 abfließt und gemäß F12 im Bereich des einzigen ge schlossenen Ventils 38, d. h. das in dieser Figur rechts gelegene Ventil, zurückgehalten wird. Für die anderen Stellungen befinden sich die Klammern 40 in der offenen Stellung, entsprechend 22.
  • In der Ruhestellung ist die Klammer 40 in einer versetzten Stellung im Vergleich zum Ventil 38, der Stempel 44 passt sich hierbei in die Form einer halbkreisförmigen Nut 36 ein, die eine stabile Ruhestellung der Klammer 40 sicherstellt.
  • In den 22 und 23 wird im Übrigen auch besser verständlich, dass es zwei Eintrittskanäle 5 gibt, die sich beidseits eines Austrittskanals 5 befinden, was durch die Pfeile F11 und F12 angedeutet ist. Die beiden seitlichen Ventile 38 erlauben die Steuerung des Eintritts oder Nichteintritts eines Fluides 6, welches in jedem der seitlichen Kanäle 5 enthalten ist, während das mittlere Ventil 38 es erlaubt, die Entnahme oder Nichtentnahme der Mischung oder einer der Fluide 6 zu regeln, welche in dieses eingeführt wurden und welche es durchqueren.
  • In den 19 und 22 sind die Klammern 40 in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Es besteht daher ein Abstand zwischen zwei benachbarten Klammern. Vorzugsweise nimmt dieser Abstand Werte an, wie sie auf dem Gebiet der Elektronik verwendet werden, d. h. 3,96 mm, 2,54 mm oder 1,28 mm. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Betätiger gleichmäßig diesen Abstand einnehmen, was ein Beweis für die Zuverlässigkeit, die Wettbewerbsfähigkeit und die Flexibilität der so ausgerüsteten Analyseapparaturen darstellt. Des Weiteren können die Klammern vorteilhafterweise in einer Nut, welche auf der unteren Fläche der Karte verwirklicht wurde, geführt werden, was eine relativ genaue Positionierung zwischen dem Kanal 5 und dem Stempel 44 garantiert.
  • Es ist selbstverständlich, dass diese Ausführungsformen nicht einschränkend sind, und es ist einfach vorstellbar, dass die Ruhestellung und die aktive Stellung auf der Karte umgedreht sind, d. h. dass gedrückt werden muss, um ein Ventil zu deaktivieren, bezogen auf die letzte Ausführungsform.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform, die nicht in den Figuren dargestellt ist, verfügt die Karte 1 über Trennwände zwischen den Klammern 40, deren Abmessungen z. B. von der Form jeder Klammer 40 bei deren Bewegung gemäß F9 und F10 abhängen. Solche Trennwände sind in den Figuren nicht dargestellt.
  • Um kurz zusammenzufassen, es sind sechs Ausführungsformen der Ventile beschrieben und in den Figuren dargestellt.
  • Die erste Ausführungsform des Ventils 8 entspricht den 1 bis 3, in denen das erste Mittel aus einer flexiblen Folie 9 gebildet wird und in denen das zweite Mittel durch eine einzelne flexible Zunge 10 gebildet wird, die als Betätiger wirkt, welche auf der Karte 1 ruhen.
  • Die zweite Ausführungsform des Ventils 18 entspricht den 4 bis 7, in denen das erste Mittel durch die flexible Folie 19 gebildet wird, und in denen das zweite Mittel durch einen externen Betätiger 20 gebildet wird, wobei die Handlung dieses Betätigers 20 im Inneren des Ventils 18 mit Hilfe einer Kugel 21 weitergeführt wird, es handelt sich hierbei um die einzige indirekte Schließung eines Ventils, wie dies beschrieben und in den Figuren dargestellt ist.
  • Die dritte Ausführungsform des Ventils 38 entspricht den 18 bis 23, in der das erste Mittel durch die flexible Folie 39 gebildet wird, und in der das zweite Mittel von einer angebauten Klammer 40 gebildet wird, deren Einwirkung im Bereich des besagten Ventils 38 konstant ist, gemäß der Position der Klammer 40 in Bezug auf die Vorrichtung oder die Karte 1. Diese Klammer 40 wird durch einen nicht in den Figuren dargestellten Betätiger bewegt (F9 und F10), aber die Position der Klammer 40 ist stabil nach jeder Einflussnahme dieses Betätigers.
  • Das Prinzip des zweiten Ventils 18 wird wiederaufgenommen, um die Überbringung von Fluiden 6 zwischen zwei Vorrichtungen oder Karten 1 von gleicher oder unterschiedlicher Struktur zu ermöglichen. Es ist leicht verständlich, dass jede Karte 1 ungeachtet der Ventile 8 und/oder 18, die diese aufweist, eine Eintrittsöffnung 7 für das Fluid oder die Probe 6 benötigt. Diese Öffnung 7 wird für jede Karte 1 durch einen Kanal 30 gebildet, der eine in etwa ähnliche Struktur zu dem durchgehenden Kanal 25 hat, welcher in den 4 bis 7 dargestellt ist.
  • Dieser Kanal 30 verfügt über einen ersten Teil mit einem kleinen Durchmesser, welcher am nächsten der Öffnung 7 gelegen ist, und einem zweiten Teil mit großem Durchmesser, der im Inneren der Karte 1 gelegen ist. Der kleine Durchmesser des Kanals 30 ist dabei etwa gleich oder kleiner dem Außendurchmesser einer Kugel 31, die in seinem Inneren vorhanden ist.
  • Gemäß 8 ist verständlich, dass die beiden Kugeln 31 den Austritt eines Fluides 6 verhindern, welches in einer der beiden Karten vorhanden ist, und welches dazu bestimmt ist, von einer auf die andere Karte 1 überzugehen.
  • Um die Überbringung der Probe 6 zu ermöglichen, ist es erforderlich, ein Rohr 32 zu verwenden, um jede Kugel 31 aus dem Kanal 30 mit einem kleinen Durchmesser zu drücken und jede Kugel 31 in den Bereich des großen Durchmessers zu bringen. In dieser Position, welche in 10 dargestellt wird, werden die Karten 1 gemäß F7 und F8 einander angenähert, und das Fluid 6 kann zwischen den beiden Karten 1 übergehen. In diesem Fall dient die Eintrittsöffnung 7 einer der beiden Karten 1 als Austrittsöffnung 7. Wenn man den Übergang des Fluids unterbrechen möchte, ist es nötig, wie in 11 dargestellt, z. B. ein Mittel zum Erhitzen zu verwenden, um das Rohr 32 zu durchschneiden und damit zwei halbe Rohre 33 zu schaffen, von denen jedes durch einen Verschluss 34, welcher aus dem Erhitzen des Rohres 32 und dessen Schmelzen resultiert, an der Außenseite isoliert ist. Um dies durchzuführen, ist es notwendig, ein Rohr 32 aus einem Material zu verwenden, das mit einer einfachen Wärmequelle zu schneiden und zu verschmelzen ist.
  • Die halben Rohre 32 könnten auch mit einem Stopfen oder mit jedem anderen Mittel verschlossen werden.
  • Es ist leicht verständlich, dass für jede Karte 1 eine gewisse Anzahl von Eintrittsöffnungen 7 vorgesehen werden können, um Übergänge mit mehreren anderen Karten 1 zu ermöglichen.
  • Um zu verstehen, auf welche Weise das Füllen einer Karte 1 oder der Übergang von einer vollen Karte 1 auf eine leere Karte 1 erfolgt, muss erwähnt werden, dass das Netz der Kanäle 5 unter einem Druck steht, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, in einer Weise, dass, wenn das Netz der Kanäle 5 mit einer Probe 6, welche unter Umgebungsdruck steht, in Kontakt gebracht wird, der Übergang in das Innere der Karte 1 automatisch stattfindet.
  • Nichtsdestoweniger können alle Mittel zur Überbringung, welche dem Fachmann bekannt und den speziellen oben genannten Bedingungen angepasst sind, verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die in 17 dargestellt ist, kann der Übergang der Flüssigkeit folgender sein. Eine Karte 1 beinhaltet ein Ventil 18, das in direkter Verbindung mit einer Eintrittsöffnung 7 steht. Dieses Ventil 18 mit der Kugel 21 könnte auch durch ein Ventil 8 mit einem Elastomer gebildet werden. Die Eintrittsöffnung 7 beinhaltet eine Aushöhlung in Form eines Kegelstumpfes. Es gibt daher eine konische Kupplung zwischen dem zylindrischen Kupplungsrohr 32 und dem Dichtungskegel. In dieser Ausführungsform erfolgt der Betrieb der Ventile 18 seitlich im Vergleich zu der Karte 1.
  • Vorteilhafterweise kann das Rohr 32 zuvor in eine der beiden Karten 1 eingeführt werden.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 1
    Vorrichtung oder Karte
    2
    Obere Fläche der Karte 1
    3
    Untere Fläche der Karte 1
    4
    Rand, welcher die Flächen 2 und 3 verbindet
    5
    Kanal
    6
    Probe oder Fluid
    7
    Eintritts- oder Austrittsöffnung der Karte 1
    8
    Ventil, welches in die Karte 1 eingebaut ist
    9
    Erstes Mittel des Ventils 8, das deformierbar ist, oder flexible Folie
    10
    Zweites Mittel des Ventils 8, das als Betätiger dient
    11
    Bewegliche Nase des Mittels 10
    12
    Schräge Fläche der Nase 11
    13
    Schulter der Nase 11
    14
    Stempel des Mittels 10
    15
    Schräge Fläche des Stempels 14
    16
    Obere durchsichtige Folie
    17
    Untere durchsichtige Folie
    18
    Ventil, das in die Karte 1 eingebaut ist
    19
    Erstes Mittel des Ventils 18, das deformierbar ist
    20
    Zweites Mittel des Ventils 18, das als Betätiger dient
    21
    Kugel, die in Kanal 5 angeordnet ist
    22
    Freiraum des Kanals 5, in dem sich die Kugel 21 befindet
    23
    Körper der Karte 1
    24
    Mittel zur Befestigung des ersten und des zweiten Mittels 9 und 10 am Körper 23
    25
    Bohrungen, die die Kanäle 5 bilden
    26
    Nuten, die die Kanäle 5 bilden
    27
    Zunge der Nase 11
    28
    Drittes Mittel des Ventils 18, das deformierbar ist
    29
    Viertes Mittel des Ventils 18, das als Betätiger dient
    30
    Überbringungskanal, der mit der Öffnung 7 verbunden ist
    31
    Kugel des Kanals 30
    32
    Rohr zur Verbindung der zwei Kanäle 30
    33
    Halbes Rohr
    34
    Abschluss
    35
    Dichtungskegel der Eintrittsöffnung 7
    36
    Halbkreisförmige Nut
    38
    Ventil, welches in die Karte 1 eingebaut ist
    39
    Erstes Mittel des Ventils 38, das deformierbar ist, oder flexible Folie
    40
    Zweites Mittel des Ventils 38, das als Betätiger dient, oder Klammer
    41
    Betätigungsnase der Klammer 40
    42
    Erster Arm der Klammer 40
    43
    Zweiter Arm der Klammer 40
    44
    Stempel der Klammer 40
    45
    Verbindungsarm zwischen dem ersten und dem zweiten Arm 42 und 43
    46
    Haltenocke des zweiten Arms 43
    47
    Sitz des Ventils 38
    F2
    Fluidfluss, wenn das Mittel 9 deformiert ist und der Übergang nicht möglich ist
    F3
    Eindrücken des Stempels 14 des zweiten Mittels 10
    F4
    Wippen der Nase 11 des Mittels 10 während des Vorgangs F3
    F5
    Eindrücken
    F6
    Eindrücken in umgekehrte Richtung zu F5
    F7 und F8
    Annäherung der beiden Karten 1
    F9
    Verschieben der Klammer 40, welches die Öffnung des Ventils 38 ermöglicht
    F10
    verschieben der Klammer 40, welches das Schließen des Ventils 38 ermöglicht
    F11
    Fluidfluss, wenn das Mittel 39 in Ruheposition und ein Überbringen möglich ist
    F12
    Fluidfluss, wenn das Mittel 39 deformiert und ein Überbringen nicht möglich ist
    P
    Entfernung zwischen zwei benachbarten Klammern 40

Claims (19)

  1. Vorrichtung (1), die es ermöglicht, eine Reaktion oder zumindest zwei Reaktionen parallel oder in Serie in ihrem Inneren durchzuführen, wobei diese folgendes aufweist, nämlich: – eine obere Fläche (2) und eine untere Fläche (3), die über einen Rand (4) untereinander verbunden sind; – zumindest einen Kanal (5), in dem durch Überbringungsmittel ein Fluidfluß (F1 oder F2) erzeugt werden kann, um die Überbringung von zumindest einer zu behandelnden und/oder zu analysierenden Probe (6) zu ermöglichen, und – zumindest ein Ventil (8, 18 oder 38), das in jedem Kanal (5) inkorporiert ist, wodurch die räumliche Anordnung jeder Probe (6) und folglich die Steuerung der Überbringung, der Reaktionen und der Analysen in der Vorrichtung (1) möglich ist, wobei jedes Ventil (8, 18 oder 38) durch zwei mit der Vorrichtung (1) verbundene Mittel (9, 19 oder 39 und 10, 20 oder 40) gebildet ist, wobei das erste Mittel (9, 19 oder 39) zwischen einer Ruheposition, in der die Überbringung des Fluids (6) möglich ist, und einer aktiven Position, in der die Überbringung nicht möglich ist, beweglich ist, und das zweite Mittel (10, 20 oder 40) zwischen einer Ruheposition, in der es sich nicht in Berührung mit dem ersten Mittel (9, 19 oder 39) befindet, und einer aktiven Position beweglich ist, in der es das erste Mittel (9, 19 oder 39) deformiert, damit die Überbringung (6) nicht möglich wird, wobei das zweite Mittel (10, 20 oder 40) durch ein externes Betätigungsmittel der Vorrichtung (1) aktiviert wird, das punktuell und einzig dazu wirkt, um das zweite Mittel (10, 20 oder 40) aus seiner Ruheposition in seine aktive Position und umgekehrt zu bewegen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Mittel (9, 19 oder 39 und 10, 20 oder 40) im Bereich einer der Flächen (2 oder 3) der Vorrichtung (1) angeordnet sind, bei der der Kanal (5) liegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Mittel (9, 19 oder 39 und 10, 20 oder 40) sich in der längs erstreckenden Verlängerung der Öffnung des Teiles des Kanals (5) angeordnet sind, welcher stromaufwärts oder stromabwärts des Ventils (8, 18 oder 38) liegt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mittel (10, 20 oder 40) zwischen zwei Positionen beweglich ist, einer ersten Ruheposition, in der die Überbringung eines Fluids (6) möglich ist, und einer zweiten verformten und stabilen Position, in der es das erste Mittel (9, 19 oder 39) im Bereich des Kanals (5) zusammendrückt, um diesen zu verschließen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel (9, 19 oder 39) aus einer flexiblen Folie (9, 19 oder 39), wie bspw. einem Elastomer, gebildet ist, die ganz oder teilweise die obere Fläche (2) oder die untere Fläche (3) der Vorrichtung (1) bedeckt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel (19), das das indi rekte Verschließen des Kanals (5) nach sich ziehen kann, einer Kugel (21) zugehörig ist, die in dem Kanal (5) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mittel (10) durch eine bewegliche Nase (11) und einen Stempel (15) zum Drücken auf das erste Mittel (9) und durch eine schräge Fläche (12) gebildet ist, die einer Schulter (13) zugehörig ist, um die bewegliche Nase (11) in der verformten Position zu halten.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (10) einstückig ausgebildet sind, und von der Außenseite der Vorrichtung (1) bedienbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (21) mittels eines Freiraumes (22) in dem Kanal (5) in Position gehalten wird, welcher stromabwärts oder stromaufwärts des Ventiles (18) in einer sich längserstreckenden Verlängerung der Öffnung eines Teiles des Kanals (5) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (21) einen Durchmesser aufweist, der etwa gleich, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Kanals (5) ist, so daß sich die Kugel (21) in dem Kanal (5) verklemmt, wenn das erste Mittel (19) sich in der zweiten deformierten Position befindet, in der die Überbringung des Fluids (6) nicht möglich ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Mittel (40) durch zwei Arme (42) und (43) gebildet wird, die über einen Verbindungsarm (45) miteinander verbunden sind, wodurch eine Klammer (40) wesentlich in Form eines U gebildet wird, in deren Vertiefung die Karte (1) aufgenommen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer (40) ein Betätigungsmittel (41) für die Klammer (40) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammer (40), die reversibel zwischen zwei Positionen beweglich ist, nämlich einer ersten Ruheposition, in der die Überbringung eines Fluids (6) möglich ist, und einer zweiten verformten und stabilen Position, in der diese das erste Mittel (39) im Bereich des Kanals (5) zusammendrückt, um diesen zu schließen, mit Positioniermittel (47 und 36) in seinen beiden Extrempositionen zusammenwirkt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Netz an Kanälen (5) bezüglich der Umgebung, in der die Vorrichtung angeordnet ist, im Unterdruck befindet, wodurch es möglich ist, im Inneren des Netzes (5) zumindest eine zu behandelnde und/oder zu analysierende Probe (6) durch eine Eintrittsöffnung (7) der Vorrichtung zu überbringen, und daß jedes Ventil (8, 18 oder 38), das in der Vorrichtung (1) inkorporiert ist, eine räumliche Anordnung jeder überbrachten Probe (6) und demzufolge die Steuerung der Reaktionen in der Vorrichtung ermöglicht.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die zumindest drei Ventile (8, 18 und/oder 38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand, der zwei benachbarten Ventile (8, 18 und/oder 38) voneinander trennt, konstant ist und vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm liegt.
  16. System zum Überbringen eines fluiden Stromes (6) zwischen zwei Vorrichtungen (1), wobei jede Vorrichtung entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist, nämlich: – einen Überbringungskanal (30) für jede Vorrichtung (1), der aus zwei Abschnitten gebildet ist, einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der nicht in Kontakt mit der Außenseite der Vorrichtung (1) steht, und einem zweiten Abschnitt kleinen Durchmessers, der in Kontakt mit der Außenseite steht, – eine Kugel (31), die in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser jeden Überbringungskanals (30) angeordnet ist, und – ein Rohr (32), das die Abschnitte mit kleinem Durchmesser der beiden Vorrichtungen (1) verbinden kann.
  17. System zum Überbringen eines fluiden Stromes (6) zwischen zwei Vorrichtungen (1), wobei jede Vorrichtung (1) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist, nämlich: – einen Überführungskanal (25) für jede Vorrichtung (1), der durch zwei Abschnitte gebildet ist, einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser, der sich nicht in Kontakt mit dem Kanal (5) befindet, der mit der Austrittsöffnung (7) in Kontakt steht, und demzufolge mit der Außenseite der Vorrichtung (1) und einem zweiten Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der in Kontakt mit der genannten Öffnung (7) steht, und demzufolge mit der Außenseite; – eine Kugel (21), die in dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser jedes Überführungskanals (25) angeordnet ist, und – ein Rohr (32), das die Abschnitte mit kleinem Durchmesser der beiden Vorrichtungen (1) verbinden kann.
  18. System nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Durchmesser jedes Überbringungskanals (30) oder Überführungskanals (25) etwa gleich oder kleiner dem Durchmesser jeder Kugel (31 oder 21) und dem Außendurchmesser des Rohres (32) ist, um eine Abdichtung zu der Außenseite jeder einzelnen Vorrichtung (1) oder der beiden Vorrichtungen (1), die durch das Überbringungssystem zusammengehörig sind, zu schaffen.
  19. Verfahren zum Überbringen eines fluiden Stromes (6) zwischen zwei Vorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist, nämlich: – Positionieren jedes freien Endes des Rohres (32) im Bereich des zweiten Abschnittes kleinen Durchmessers des Überbringungskanals entgegen der Kugel (31) jeder Vorrichtung, – Annähern der beiden Vorrichtungen (1) längs der Achse des Rohres (32) derart, daß das Rohr (32) jede Kugel (31 oder 21) aus dem zweiten Abschnitt mit geringem Durchmesser des Überbringungskanals (30) oder Überführungskanals (25) in den ersten Abschnitt mit großem Durchmesser des Kanals (30) verbringt.
DE1999604344 1998-09-08 1999-09-08 Mikrofluidisches reaktions- und transfersystem Active DE69904344T2 (de)

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