EP2675562A1 - Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen bevorratung von flüssigkeiten für ein mikrofluidisches system - Google Patents

Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen bevorratung von flüssigkeiten für ein mikrofluidisches system

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EP2675562A1
EP2675562A1 EP11810611.1A EP11810611A EP2675562A1 EP 2675562 A1 EP2675562 A1 EP 2675562A1 EP 11810611 A EP11810611 A EP 11810611A EP 2675562 A1 EP2675562 A1 EP 2675562A1
Authority
EP
European Patent Office
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cavity
microfluidic system
sealing cone
fluid
connection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11810611.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Rothacher
Christian Dorrer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer

Definitions

  • microfluidic systems e.g. Lab-on-chip (LOC) systems
  • LOC Lab-on-chip
  • Detection methods often require several reagents in the chip system for molecular diagnostic tests. It is not always an easy-to-use and user-friendly on-chip storage in dried form, for example, lyophilized, possible. Another major difference between most molecular diagnostic tests and lateral flow test tires is the need to handle large volumes of analyte or wash solutions that are difficult to integrate on the chip due to their large volume of up to several milliliters. To meet these requirements, e.g. External chip storage vessels used with external syringe pumps and connections to the chip. Alternatively, the reagents are added manually to the reservoirs or reaction chambers of the chip. While it can easily pump in the first variant to impurities or air pulling the syringes, make in the second variant, especially operator errors by the user is a problem. In addition, are also
  • WO 2006053588 describes for this purpose an apparatus for use in a microfluidic system, in which a liquid is stored in a blister reservoir. After the blister has been associated with the microfluidic system, a film is pierced between the blister reservoir and the microfluidic system, so that creates a fluid connection between the blister reservoir and the microfluidic system. Subsequently, the liquid is brought into a channel of the microfluidic system by manual pressure on the blister reservoir. In order to prevent premature puncturing of the foil between the blister reservoir and the microfluidic system, the system of blister reservoir and microfluidic system comprises a special holding device.
  • WO 2008076395 Another device is disclosed in WO 2008076395.
  • several blister reservoirs are brought into direct contact with the microfluidic system only at the moment and opened by needles in which the liquids stored in them are to be used.
  • the system allows individual substances in the microfluidic system to be mixed.
  • the present invention is an apparatus for hermetically sealed storage of liquids for a microfluidic system having at least one cavity for receiving a fluid and at least one sealing cone, above which a fluidic connection to the microfluidic system can be produced.
  • hermetically sealed storage of liquids is understood in the following as a storage of liquid already contained in the device or introduced by the user into the device until it is used in a microfluidic system which is completely sealed off and sealed off from the outside, so that none Impurities can penetrate.
  • a "microfluidic system” is a miniaturized fluid system, such as icro-Total-Analysis-Systems (pTAS) or LOC-systems, which has the advantage of summarizing and automating individual steps while reducing them to a microscale
  • pTAS icro-Total-Analysis-Systems
  • LOC-systems which has the advantage of summarizing and automating individual steps while reducing them to a microscale
  • the term "cavity for receiving a fluid” referred to a space defined by outer boundaries space "which is suitable for containing liquids.
  • the at least one cavity of at least two is connected into sub-areas to each other, preferably welded or glued, parts
  • the cavity consists of two polymer plates, for example, by means of injection molding, milling, deep-drawing or hot stamping, which are connected to one another by welding or gluing, for example ,
  • the at least one cavity is formed from at least two thermoformed polymer films or plates which are welded or bonded together in partial surfaces, so that cavities are created between the non-connected partial regions which are suitable for receiving the fluids.
  • Suitable materials are in particular suitable plastics which are thermoformed or pressed.
  • the cavity is bounded by an elastomeric membrane, which is connected in some areas with a polymer foil or plate, for example welded or glued, so that arise between the non-connected portions cavities, which are suitable for receiving the fluids ,
  • This embodiment has the advantage that no ventilation opening is required, since the elastomeric membrane inflates during filling and, as liquid is dispensed into the microfluidic system, contracts again. If necessary, the connection to the microfluidic system can also be achieved via the elastomeric membrane.
  • a one-piece construction for example as a thermoformed plastic molding, possible.
  • thermoplastic materials such as polystyrene, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polymethyl (meth) acrylate, cyclic olefin copolymers or cyclic olefin polymers can be used as materials.
  • thermoplastic materials such as polystyrene, polycarbonate, polyethylene, polypropylene, polymethyl (meth) acrylate, cyclic olefin copolymers or cyclic olefin polymers can be used as materials.
  • the intervening cavities have a volume of from 10 ⁇ l to 10 ml, preferably from 20 ⁇ l to 5 ml, particularly preferably from 200 ⁇ l to 1 ml, the end values of the ranges and all individual values between them being included.
  • the base of the cavity may, for example, be circular, oval or rectangular.
  • the cavity may also be used as a channel, i. significantly longer than wide and high, e.g. be designed as a meandering channel. This embodiment has the advantage that the inclusion of air bubbles or incomplete emptying is avoided during pressure-driven filling or emptying.
  • the cavity additionally has a channel structure through which the fluids, e.g. Reagents, solvents or gases for venting.
  • the channel structure has the advantage that optionally a metered addition of the fluids is possible and greater flexibility is achieved with respect to the placement of the at least one sealing cone.
  • the at least one cavity is designed as a blister structure, ie it has a bubble-shaped configuration.
  • Blisters offer the advantage that they can be produced inexpensively from, for example, thermoformed plastics, and that the flexibility also makes it possible to squeeze out the fluids.
  • the use of a blister has the advantage of not requiring a vent since the blister collapses as the fluid is dispensed into a microfluidic system. It is also possible a compound of both structures, ie a bubble-shaped reservoir and a subsequent channel.
  • the device has more than one cavity for receiving different fluids.
  • the device has at least one cavity for receiving reagents in the form of a fluid.
  • the device has at least one cavity for receiving a sample to be analyzed as a fluid.
  • the device has at least one cavity as a waste reservoir or at least one cavity is used as a waste reservoir for receiving reagents or for receiving a sample to be analyzed after emptying into the microfluidic system.
  • waste reservoir in the following refers to a collecting device for already used fluids from the microfluidic system, which has the advantage that used media can be safely stored without contaminating the system Design as a disposable item, a simple and safe disposal together with the invention
  • the device be made. If the device has more than one cavity, any number of them can serve as a waste reservoir. In this case, it is also possible that the device comprises a first non-fluid-filled cavity, which later serves as a waste reservoir.
  • the cavity initially filled with reagents, sample or solvent will not serve as a waste reservoir until the fluid has escaped from the cavity after establishing connection to the microfluidic system.
  • the fluid contained in the cavity has special properties, which are for the use of the cavity as
  • Waste reservoir are crucial, such as a disinfectant.
  • the waste reservoir in a preferred embodiment may contain an absorbent material, preferably a superabsorbent or superabsorbent particles or fibers, so that nothing can escape from the device in the return flow of waste fluid. This is particularly advantageous if the device is aligned vertically in the application and the waste reservoir is filled from below.
  • the at least one cavity has a ventilation opening, preferably a ventilation channel. This can during the
  • vent Draining the fluid from the cavity to flow air and vice versa when filling the cavity escape the air or other gases contained therein.
  • the vent is closed, so that no fluid can escape or contaminants can penetrate from the outside.
  • this vent only consists of each other! foil areas not welded in this area. As long as the device is held vertically, air can escape through the intermediate gap, but fluids do not. Thus, the contamination of other system components such as the laboratory device or connecting hoses is avoided.
  • the capillary venting channel is closed after filling the cavity, e.g. by welding, clamping or with an adhesive film, so that leakage or contamination of the liquid during storage and during operation is particularly reliably avoided.
  • the vent opening is closed by a sealing cone.
  • a fluid-moderate connection to the microfluidic system is produced and the aeration takes place through the microfluidic system.
  • This embodiment also has the advantage that leakage or contamination of the liquid during storage is avoided particularly reliably.
  • this embodiment has the advantage that the ventilation opening can be opened simultaneously with the other fluidic connections, whereby the handling is simplified.
  • the device has one or more cavities configured as blisters, which do not require vent openings and, in addition, comprises one or more cavities which are not configured as blisters and may require vent openings if they serve, for example, as a waste reservoir.
  • the at least one cavity of the device has a filling opening, preferably a funnel-shaped filling nozzle.
  • the user can fill in the sample to be examined via the filling opening, for example, while further cavities without a filling opening already contain reagents that have already been introduced.
  • diagnostic tests such as blood, sputum, urine, plasma "serum, washes or secretions are possible as a sample.
  • the sample can be added to the filling opening by means of syringes or icropipettes. Filling and ventilation openings are then closed.
  • preferably automatic welding devices, plugs, seals, clamps or adhesive films are used.
  • sealing cone designates a component, by way of which a fluidic connection can be produced between the at least one cavity and the microfluidic system Moreover, the sealing cone serves for closing the at least one cavity In the simplest embodiment, however, filling and emptying of the cavity takes place only via the sealing cone, ie the hermetically sealed storage takes place only by closing and opening the sealing cone fluidic functionality and the number of cavities, the device also has a plurality of sealing cones.
  • a fluidic connection between the at least one cavity of the device, and a microfluidic system is provided, so that the passage of liquid is made possible.
  • the connection is at the same time fluid-tight, that is to say no unwanted escape of fluid from the connection between the cavity and the microfluidic system is possible.
  • the sealing cone comprises at least one of the following components, over which a. Connection between the sealing cone and the mikrofluid ischen system can be produced: predetermined breaking point, pin, elastomer seal and / or foil.
  • predetermined breaking point designates a securing element that is designed such that it breaks deliberately under mechanical stress and thus establishes a connection.
  • the pin can also be integrated into the microfluidic system and, similar to a key, result in pressing or pressing the device against the microfluidic system for opening the sealing cone.
  • An elastomer seal is an elastically deformable plastic seal » which deforms elastically under tensile and compressive load and returns to its original shape when the load is released.
  • the elastomeric seal can be designed as a sealing film. This has the advantage that it closes again after the connection to a channel of the microfluidic system has been established, as soon as the device is separated from the microfluidic system.
  • the sealing cone can have various shapes.
  • the shapes of the sealing cone are based on the shape of the connection point of the microfluidic system in order to ensure the highest possible connection between the device and the microfluidic system.
  • the sealing cone preferably fits a key directly into the connection point of the microfluidic system, which forms the associated lock.
  • sealing cones When opening the sealing cones, it is possible that by pressure on a point several sealing cones are opened simultaneously, e.g. if they are superimposed or sequentially connected to each other and are opened by a pressure point. Conversely, it is possible that by pressure on a sealing cone liquid can pass from several cavities, since all cavities are closed by the same sealing cone. This is particularly advantageous when fluids from different cavities, e.g. Sample and buffer solution, to be mixed together. In another variant, it is possible to open several cavities in succession by sequentially pressing a plurality of sealing cones.
  • the device has a plurality of cavities, which are arranged as on a punched card.
  • the movable roller is therefore similar to a peristaltic pump. Due to the speed of the roller and the cross-section of the cavities in the device, the volume flow in the microfluidic system can also be controlled.
  • the sealing cone serves as an adjustment aid when inserting or arranging the device on a microfluidic system, since the sealing cone is inserted accurately into the system.
  • the device is stored until the liquid is used together with or separately from the microfluidic system. If the device is stored together with the microfluidic system, this is already arranged on the microfluidic system and connected to this fixed and irreversible, possibly also flexible with an intermediate clearance. For establishing the connection, various techniques are conceivable, for example by
  • the present invention relates to the use of the device described above in a microfluidic system. In this case, the use of the following steps:
  • Step b) establishing a fluidic connection between the device and the microfluidic system via the sealing cone of the device.
  • Step b) may be e.g. with regard to reagents directly to the manufacture of the device, or at least partially, e.g. with regard to the sample to be analyzed, carried out by the user himself. In the same way, this applies to step c).
  • step d) a connection is made between the device according to the invention and the microfluidic system via the opening of the sealing cone.
  • the sealing cone can be opened, for example, by manually placing the device and the microfluidic system together and then compressing, so that the device is opened upon compression , Alternatively, the opening takes place as an automated step and is carried out automatically within a laboratory device accordingly. Alternatively, when the device and the microfluidic system are placed on top of one another, they can snap into place.
  • the sealing cone is opened in step d) by pressing against a mechanical resistance on the microfluidic system, or with the aid of a mandrel or a needle in the microfluidic system.
  • the mandrel or the needle may also be integrated into the device for storing the liquids.
  • step d) the opening can be carried out by the laboratory device, by the pressing by a mechanical actuator, such as an electric or pneumatic linear actuator, is made.
  • a mechanical actuator such as an electric or pneumatic linear actuator
  • Preferred embodiments of needles have at the tip a notch, a hole with transverse bore or openings, which ensure that in the pierced opening of the sealing cone remains a liquid-free opening.
  • the needle must be designed so that a secure seal between
  • Needle and mikroftuidischem system or needle and device is created, comparable to a seal through a septum.
  • the at least one needle or the at least one mandrel is arranged so that it can not come to an early opening of the sealing cone during the joint storage of the device with the microfluidic system. This is achieved for example by a separate storage of the needle.
  • the arrangement of the needle or the dome on the microfluidic system or alternatively on the device itself is of course such that there is no risk of injury to the user
  • the microfluidic system has an elastomeric sealing membrane which is opened together with the sealing cone of the device in step d) for producing the fluidic connection.
  • the elastomer seal is usually located on the opposite side of the sealing cone of the microfluidic system.
  • the use of the device of the invention allows the controlled addition of stored liquid to a microfluidic system.
  • a precise control of the liquid volumes supplied to the system of up to several milliliters is possible.
  • the entire stored in the cavity of the device liquid is delivered to the microfluidic system. This will ensure that a predetermined amount of fluid is released into the microfluidic system.
  • the liquid enters the microfluidic system by gravity, capillary forces and / or slight overpressure in the cavity.
  • a manual or mechanical pressing in particular in a blister structure of the device, possible.
  • the cavity of the device is arranged over a channel of the microfluidic system, so that the liquid after establishing the connection to the microfluidic system by Gravity enters the channel.
  • a pressure on the cavity can be exerted via a mechanical actuator contained in the laboratory device, for example an electric or pneumatic linear actuator.
  • a pneumatic top pressure can be applied to the entire outside of the device.
  • a pump is located inside the microfluidic system, for example a peristaltic pump, which sucks the fluid out of the cavity.
  • Fig. 1 shows schematically various embodiments of the sealing cone
  • FIG. 2A schematically shows a sealing cone 201 comprising a predetermined breaking point 202 and a pin 203.
  • FIG. 2 B shows, in addition to the sealing cone 201, which includes a predetermined breaking point 202 and a pin 203, a microfluidic system 205 which has a sealing foil 206 and a channel 207.
  • the sealing cone 201 is already arranged on the microfluidic system 205. It is shown how when a force is exerted - indicated by the arrow 204 - on the sealing cone 20, the predetermined breaking point 202 by the pin 203 which abuts the film 206, is pressed so that the sealing cone via the connection to the channel 207 of Microfluidic system 205 is produced.
  • FIG. 3 A schematically shows a device 300 for storing fluids for a microfluidic system 303, comprising a fluid-filled cavity 302, designed here as a channel, and a sealing cone 301, via which a connection to a channel 305 of the microfluidic system 303 can be produced is and closes the cavity 302.
  • the microfluidic system 303 comprises a sealing film 304.
  • the device 300 is stored together with the microfluidic system 303, so there is a so-called multi-layer structure. It is not shown that in this example the liquid-filled cavity 302 designed as a channel is also closed at its end remote from the cone.
  • FIG. 3B schematically illustrates how, by applying a force 306, either to the device 300, or to the microfluidic system 303, or both, the sealing cone 301 is opened to connect to the channel 305 of the microfluidic system 303 ,
  • Flg. 4A schematically shows three views of the same device 400.
  • the device comprises three sealing cones 401 and three hollow spaces 402, 403 and 404 designed as a bead.
  • the cavity 403 serves as a reagent reservoir.
  • Cavity 402 is a sample reservoir and cavity 404 is a waste reservoir.
  • About the Dichtkonen 401 is a connection to a microfluidic system, not shown to produce.
  • FIG. 4B shows a schematic view of the underside of the device 400 from FIG. 4A, in which the liquid passes in the direction of gravity from the device into the microfluidic system (not shown).
  • the device comprises, in addition to the three sealing cones 401 and the three cavities 402, 403 and 404 configured as blisters, a venting channel 405 and a filling channel 407.
  • the connection to cavity 403 is sealed by a pinch weld 406.
  • the channel 407 for filling the sample reservoir 402 is closed by a plug 408. This allows the reservoir to be filled with a sample and hermetically sealed before the device is placed on the microfluidic system, not shown.
  • FIG. 5 A schematically shows a needle 501 with a V notch 502.
  • FIG. 5B schematically shows a hollow needle 503 with a transverse bore 504.
  • These types of needles may, for example, be used to pierce the sealing cone and to establish a connection between the at least one cavity of the device and the at least one channel of the microfluidic system.
  • FIG. 6A schematically shows a device 600 comprising a sealing cone 601 and a liquid-filled cavity 602, and a microfluidic system 603 comprising a channel 604 and an elastomeric seal 605, here an elastomeric membrane. Further shown is a V-notched needle 606 which has been stored separately from the device.
  • FIG. 6B schematically shows how the V-notch V-notch 60 has pierced the sealing cone 601 and thus fluidically interconnected the fluid-filled cavity 602 and the channel 604 of the microfluidic system 603 via the sealing cone 601.
  • the liquid is then forced out of the cavity 602 by means of a force (indicated by the block arrow) exerted, for example, by a plunger 607.
  • FIG. 7 schematically shows a microfluidic system 701 comprising a sheet 702, a channel 703 and an undercut needle 704.
  • the undercut needle pierces the sealing tone 705 of the device when placed on the microfluidic system 701.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen Bevorratung von Flüssigkeiten für ein mikrofluidisches System, das mindestens einen Hohlraum und mindestens einen Dichtkonus, über den eine Verbindung zum mikrofluidischen System herstellbar ist und der den Hohlraum verschliesst, aufweist. Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen Bevorratung von Flüssigkeiten für ein, mikrofluidisches System
In mikrofluidischen Systemen, z.B. Lab-on-Chip (LOC)-Systemen, ist es notwendig, die biochemischen Reagenzien und die Probe auf beziehungsweise in den Chip zu leiten. Im Gegensatz zu einfachen Lateral-Flow-Teststreifen für z.B. immunologische
Nachweismethoden werden für molekulardiagnostische Tests oft mehrere Reagenzien im Chip-System benötigt. Dabei ist nicht immer eine einfach zu handhabende und benutzerfreundliche on-Chip-Lagerung in getrockneter Form, zum Beispiel lyophilisiert, möglich. Ein weiterer gravierender Unterschied zwischen den meisten molekulardiagnostischen Tests und Lateral-Flow-Testreifen besteht darin, dass häufig große Mengen an Analyt- oder Waschlösungen gehandhabt werden müssen, die sich aufgrund ihres großen Volumens von bis zu mehreren Millilitern schwer auf dem Chip integrieren lassen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden z.B. Chip-externe Vorratsgefäße mit externen Spritzenpumpen und Verbindungen zum Chip verwendet. Alternativ erfolgt die Zugabe der Reagenzien in die Vorratsbehälter oder Reaktionskammern des Chips manuell. Während es bei der ersten Variante leicht zu Verunreinigungen oder Luftziehen der Spritzen pumpen kommen kann, stellen bei der zweiten Variante vor allem Bedienungsfehler durch die Anwender ein Problem dar. Daneben sind auch
Systeme mit druckluftgetriebener Zugabe von Fluiden bekannt, bei denen sich jedoch nur schwer reproduzierbare Volumina zuführen lassen und Druckluft in das fluidische System gelangen kann. Daher wurden Systeme entwickelt, bei denen die Bevorratung der Reagenzien direkt integriert auf dem Chip erfolgt. Die WO 2006053588 beschreibt hierzu eine Vorrichtung zur Verwendung in einem mikrofluidischen System, in der eine Flüssigkeit in einem Blisterreservoir gespeichert wird. Nachdem der Blister mit dem mikrofluidischen System in Verbindung gebracht worden ist, wird zwischen dem Blisterreservoir und dem mikrofluidischen System eine Folie durchstochen, so dass zwischen dem Blisterreservoir und dem mikrofluidischen System eine Fluidverbindung entsteht. Anschließend wird die Flüssigkeit durch manuellen Druck auf das Blisterreservoir in einen Kanal des mikrofluidischen Systems gebracht Um ein frühzeitiges Durchstechen der Folie zwischen dem Blisterreservoir und dem mikrofluidischen System zu verhindern, umfasst das System aus Blisterreservoir und mikrofluidischem System eine spezielle Haltevorrichtung.
Eine weitere Vorrichtung wird in der WO 2008076395 offenbart. Bei dieser Vorrichtung werden mehrere Blisterreservoire erst in dem Moment in direkten Kontakt mit dem mikrofluidischen System gebracht und durch Nadeln geöffnet, in dem die in ihnen gespeicherten Flüssigkeiten verwendet werden sollen. Zudem ermöglicht es das System durch abwechselndes Zusammendrücken der Blisterreservoire, einzelne Substanzen im mikrofluidischen System zu mischen. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen Bevorratung von Flüssigkeiten für ein mikrofluidisches System, das mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme eines Fluids und mindestens einen Dichtkonus, Ober den eine fluidische Verbindung zum mikrofluidischen System herstellbar ist, aufweist.
Unter „hermetisch abgeschlossener Bevorratung von Flüssigkeiten" wird im Folgenden eine Bevorratung von bereits in der Vorrichtung enthaltener oder vom Anwender in die Vorrichtung eingebrachter Flüssigkeit bis zu ihrer Verwendung in einem mikrofluidischen System verstanden, die vollkommen dicht und nach außen hin abgeschlossen ist, so dass keine Verunreinigungen eindringen können.
Ein„mikrofluidisches System" ist ein miniaturisiertes Fluidsystem. Hierbei handelt es sich z.B. um icro-Total-Analysis-Systeme (pTAS) oder LOC-Systeme. Sie haben den Vorteil, dass einzelne Arbeitsschritte zusammengefasst und automatisiert und dabei gleichzeitig auf einen Mikromaßstab reduziert werden. Das Potential derartiger Systeme liegt vor allem in der Automatisierbarkelt, den schnellen Reaktionszeiten und in der Reduzierung der Proben- und Reagenzienvolumina, so dass ein Analyse- Labor in Form eines miniaturisierten Systems möglich wird. Vorzugsweise handelt es sich bei den Fluiden um Reagenzien, Proben bzw. Analyten und/oder Lösungsmitte!, Bei den LOC-Systemen wird der Chip zur Analyse In ein Laborgerät eingelegt bzw, platziert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den notwendigen Fluiden wird dabei entweder in das LOC-System integriert und fest mit diesem verbunden' oder aber separat vom LOC-System gelagert und erst im Betrieb fest mit dem LOC-System verbunden.
Der Begriff „Hohlraum zur Aufnahme eines Fluids" bezeichnet im Folgenden einen durch äußere Begrenzungen definierten Raum» der zur Aufnahme von Flüssigkeiten geeignet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Hohlraum aus mindestens zwei miteinander in Teilflächen verbundenen, vorzugsweise verschweißten oder verklebten, Teilen geformt, wobei die Teile ausgewählt sind aus der Gru pe von Polymerfolie, Polymerplatte und elastomerer Membran. In einer Variante dieser Ausführungsform besteht der Hohlraum aus zwei beispielsweise mittels Spritzguss, Fräsen, Tiefziehen oder Heißprägen strukturierten Polymerplatten, die z.B. über Schweißen oder Kleben miteinander verbunden sind.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform wird der mindestens eine Hohlraum aus mindestens zwei miteinander in Teilflächen verschweißten oder verklebten thermogeformten Polymerfolien oder -platten geformt, so dass zwischen den nicht verbundenen Teilbereichen Hohlräume entstehen, die zur Aufnahme der Fluide geeignet sind. Als Material kommen insbesondere geeignete Kunststoffe in Frage, die thermogeformt oder gepresst werden.
In einer dritten Variante dieser Ausführungsform wird der Hohlraum durch eine elastomere Membran begrenzt, die in Teilbereichen mit einer Polymerfolie- oder platte verbunden, z.B. verschweißt oder verklebt, ist, so dass zwischen den nicht verbundenen Teilbereichen Hohlräume entstehen, die zur Aufnahme der Fluide geeignet sind. Dies führt dazu, dass die elastomere Membran im unbefüllten Zustand auf der Polymerfolie oder -platte aufliegt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass keine Belüftungsöffnung benötigt wird, da sich die elastomere Membran beim Befüllen aufbläst und, während Flüssigkeit in das mikrofluidische System abgegeben wird, wieder zusammenzieht. Über die elastomere Membran lisst ggf. auch die Verbindung zum mikrofluidischen System herstellen. Alternativ ist auch ein einteiliger Aufbau, z.B. als thermogeformtes Kunstoffformteil, möglich.
Bei der Auswahl der Materialien ist insbesondere darauf zu achten, dass sie gegenüber den darin zu bevorratenden Fluiden inert sind. Beispielsweise können als Materialien thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise Polysterol, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polymethy(meth)acrylat, Cyclische-Olefin-Copolymere oder Cyclische-Olefin-Polymere zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang ist es ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass sie als Einwegartikel gefertigt sein kann.
Generell weisen die dazwischenliegenden Hohlräume ein Volumen von 10 pl bis 10 ml, vorzugsweise von 20 μΙ bis 5ml, besonders bevorzugt von 200 μΙ bis 1 ml, wobei die Endwerte der Bereiche und alle Einzelwerte dazwischen mit umfasst werden. Die Grundfläche des Hohlraums kann beispielsweise kreisförmig, oval oder rechteckig sein. Alternativ kann der Hohlraum auch als Kanal, d.h. deutlich länger als breit und hoch, z.B. als mäanderförmiger Kanal, ausgeführt sein. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass beim druckgetriebenen Befüllen bzw. Entleeren der Einschluss von Luftblasen bzw. ein unvollständiges Entleeren vermieden wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Hohlraum zusätzlich eine Kanalstruktur auf, durch die die Fluide, z.B. Reagenzien, Lösungsmittel oder Gase zum Entlüften, strömen können. Die Kanaistruktur hat den Vorteil, dass gegebenenfalls eine dosierte Zugabe der Fluide möglich wird und eine größere Flexibilität in Bezug auf die Platzierung des mindestens einen Dichtkonus erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Hohlraum als Blisterstruktur ausgeführt, d.h. er besitzt eine blasenförmige Ausgestaltung. Blister bieten den Vorteil, dass sie kostengünstig aus z.B. thermogeformten Kunststoffen herstellbar sind und durch die Flexibilität auch ein Herauspressen der Fluide möglich ist. Ferner hat die Verwendung eines Blisters den Vorteil, dass keine Entlüftungsöffnung benötigt wird, da der Blister, während die Flüssigkeit in ein mikrofluidisches System abgegeben wird, in sich zusammen fällt. Möglich ist auch eine Verbindung aus beiden Strukturen, d.h. ein blasenförmiges Reservoir und ein sich daran anschließender Kanal.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Vorrichtung mehr als einen Hohlraum zur Aufnahme verschiedener Fluide aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme von Reagenzien in Form eines Fluid auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme einer zu analysierenden Probe als Fluid auf. Eine Vorrichtung mit mindestens zwei Hohlräumen, d.h. einem zur Aufnahme von Reagenzien und einem zur Aufnahme einer Probe, ist natürlich auch möglich.
In einer weiteren Ausfuhrungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Hohlraum als Abfallreservoir auf oder es wird mindestens ein Hohlraum zur Aufnahme von Reagenzien oder zur Aufnahme einer zu analysierenden Probe nach der Entleerung in das mikrofluidische System als Abfallreservoir genutzt. Der Begriff .Abfallreservoir" bezeichnet im Folgenden eine Auffangeinrichtung für bereits verbrauchte Fluide aus dem mikrofluidischen System. Dies hat den Vorteil, dass verbrauchte Medien sicher aufbewahrt werden können ohne das System zu kontaminieren. Außerdem kann so auf weitere externe Abfallreservoire verzichtet werden und, bei einer Ausführung als Einwegartikel, eine einfache und sichere Entsorgung mitsamt der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorgenommen werden. Falls die Vorrichtung mehr als einen Hohlraum aufweist, können beliebig viele von ihnen als Abfallreservoir dienen. In diesem Fall ist es auch möglich, dass die Vorrichtung einen zunächst nicht mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum umfasst, der später als Abfallreservoir dient.
In den meisten Fällen wird der zunächst mit Reagenzien, Probe oder Lösungsmittel gefüllte Hohlraum erst als Abfallreservoir dienen, wenn das Fluid nach dem Herstellen der Verbindung zum mikrofluidischen System aus dem Hohlraum entwichen ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass das im Hohlraum befindliche Fluid spezielle Eigenschaften aufweist, die für die Verwendung des Hohlraums als
Abfallreservoir entscheidend sind, z.B. ein Desinfektionsmittel. Sofern der Hohlraum von vornherein als Abfallreservoir genutzt wird, kann das Abfallreservoir in einer bevorzugten Ausführungsform ein Absorptionsmaterial, vorzugsweise einen Superabsorber bzw. superabsorbierende Partikel oder Fasern, enthalten, so dass beim Rückfluss von Abfallfluid nichts aus der Vorrichtung entweichen kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Vorrichtung bei der Anwendung senkrecht ausgerichtet ist und das Abfallreservoir von unten befüllt wird.
In einer Ausführungsform weist der mindestens- eine Hohlraum eine Entlüftungsöffnung, vorzugsweise einen Entlüftungskanal, auf. Dadurch kann beim
Entleeren des Fluids aus dem Hohlraum Luft nachströmen und umgekehrt beim Befüllen des Hohlraums die darin enthaltene Luft oder andere Gase entweichen. Während der Lagerung der Vorrichtung ist die Entlüftungsöffnung jedoch geschlossen, so dass kein Fluid entweichen kann oder Kontaminationen von Außen eindringen können. Im einfachsten Fall besteht diese Entlüftungsöffnung nur aus aufeinander! iegenden, in diesem Bereich nicht verschweißten, Folienbereichen. Solange die Vorrichtung senkrecht gehalten wird, kann durch den zwischenliegenden Spalt Luft austreten, Fluide jedoch nicht. So wird auch die Kontamination weiterer System komponenten wie des Laborgeräts oder Verbindungsschläuchen vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der kapillare Entlüftungskanal nach dem Befüllen des Hohlraums verschlossen, z.B. durch Verschweißen, Zusammenklemmen oder mit einer Klebefolie, so dass ein Austreten bzw. eine Kontamination der Flüssigkeit während der Lagerung und im Betrieb besonders sicher vermieden wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Entlüftungsöffnung durch einen Dichtkonus verschlossen. In diesem Fall wird durch das öffnen des Dichtkonus eine fluid mäßige Verbindung zum mikrofluid ischen System hergestellt und die Belüftung erfolgt durch das mikrofluid ische System hindurch. Auch diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Austreten bzw. eine Kontamination der Flüssigkeit während der Lagerung besonders sicher vermieden wird. Zusätzlich hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Belüftungsöffnung gleichzeitig mit den übrigen fluidischen Verbindungen geöffnet werden kann, wodurch die Handhabung vereinfacht wird.
Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung einen oder mehrere als Blister ausgestaltete Hohlräume aufweist, die keine Entlüftungsöffnungen benötigen und daneben einen oder mehrere Hohlräume umfasst, die nicht als Blister ausgestaltet sind und gegebenenfalls Entlüftungsöffnungen benötigen, falls sie z.B. als Abfallreservoir dienen. ln einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Hohlraum der Vorrichtung eine Befüllöffnung, vorzugsweise einen trichterförmigen Befüllstutzen, auf. Ober die Befüllöffnung kann der Anwender z.B. die zu untersuchende Probe einfüllen, während z.B. weitere Hohlräume ohne Befüllöffnung bereits vorgelegte Reagenzien enthalten. Bei diagnostischen Untersuchungen sind als Probe z.B. Blut, Sputum, Urin, Plasma» Serum, Waschlösungen oder Sekrete möglich. Die Probe kann mit Hilfe von Spritzen oder ikropipetten in die Befüllöffnung gegeben werden. Befüll- und Entlüftungsöffnungen werden anschließend verschlossen. Dazu werden vorzugsweise automatische Verschweißeinrichtungen, Stöpsel, Siegel, Klemmen oder Klebefolien verwendet.
Der Begriff „Dichtkonus" bezeichnet im Folgenden eine Komponente, über die eine fluidische Verbindung zwischen dem mindestens einen Hohlraum und dem mikrofluid ischen System herstellbar ist Darüber hinaus dient der Dichtkonus zum Verschließen des mindestens einen Hohlraums. Generell kann der Hohlraum an anderen Stellen auch durch weitere Einrichtungen, z.B. Deckel oder ähnliches, verschlossen werden. In der einfachsten Ausführung findet jedoch sowohl das Befüllen als auch das Entleeren des Hohlraums nur über den Dichtkonus statt. Die hermetisch abgeschlossene Bevorratung erfolgt also nur über das Schließen und Öffnen des Dichtkonus. In Abhängigkeit von der fluidischen Funktionalität und der Anzahl der Hohlräume weist die Vorrichtung auch mehrere Dichtkonen auf.
Durch das Öffnen des Dichtkonus wird eine fluidische Verbindung zwischen dem mindestens einen Hohlraum der Vorrichtung, und einem mikrofluid ischen System geschaffen, .so dass der Durchtritt von Flüssigkeit ermöglicht wird. Die Verbindung ist gleichzeitig fluiddicht, d.h.. es ist kein ungewolltes Austreten von Flüssigkeit aus der Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem mikrofluid ischen System möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Dichtkonus mindestens eine der folgenden Komponenten, über die eine. Verbindung zwischen dem Dichtkonus und dem mikrofluid ischen System herstellbar ist: Sollbruchstelle, Pin, Elastomerdichtung und/oder Folie. Der Begriff Sollbruchstelle bezeichnet im Folgenden ein Sicherungselement, das so konstruiert ist, dass es bei mechanischer Belastung gezielt bricht und so eine Verbindung hergestellt wird. Durch die Verwendung eines Pins, insbesondere in Kombination mit einer Sollbruchstelle, wird durch das Eindrücken des Pins solange gezielt Druck auf den Dichtkonus ausgeübt, bis dieser nachgibt und eine Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem mikrofluidischen System freigegeben wird. Alternativ kann der Pin auch in das mikrofluidische System integriert sein und ähnlich einem Schlüssel durch das Andrücken bzw. Anpressen der Vorrichtung an das mikrofluidische System zum Öffnen des Dichtkonus führen. Bei einer Elastomerdichtung handelt es sich um elastisch verformbare Kunststoffdichtungen» die sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen und bei Nachlassen der Belastung in ihre ursprüngliche Form zurückgehen. Konkret kann die Elastomerdichtung als Dichtfolie ausgeführt sein. Diese hat den Vorteil, dass sie sich nach Hersteilen der Verbindung zu einem Kanal des mikrofluidischen Systems wieder verschließt, sobald die Vorrichtung von dem mikrofluidischen System getrennt wird.
Der Dichtkonus kann verschiedenste Formen aufweisen. Beispielsweise richten sich die Formen des Dichtkonus nach der Form der Anschlussstelle des mikrofluidischen Systems, um eine möglichst dichte Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem mikrofluidischen System zu gewährleisten. Dabei passt der Dichtkonus vorzugsweise einem Schlüssel gleich in die Anschlussstelle des mikrofluidischen Systems, die das dazugehörige Schloss bildet.
Beim öffnen der Dichtkonen ist es möglich, dass durch Druck auf einen Punkt mehrere Dichtkonen gleichzeitig geöffnet werden, z.B. wenn diese übereinander liegen oder sequenziell miteinander verbunden sind und über einen Druckpunkt geöffnet werden. Umgekehrt ist es möglich, dass durch Druck auf einen Dichtkonus Flüssigkeit aus mehreren Hohlräume treten kann, da alle Hohlräume von demselben Dichtkonus verschlossen werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn Fluide aus unterschiedlichen Hohlräumen, z.B. Probe und Pufferlösung, miteinander vermischt werden sollen. In einer anderen Variante ist durch sequenzielles Drücken mehrerer Dichtkonen das öffnen mehrerer Hohlräume nacheinander möglich.
In einer besonderen Ausführungsform weist die Vorrichtung mehrere Hohlräume auf, die wie auf einer Lochkarte angeordnet sind. So kann z.B. eine Rolle, die über die Vorrichtung fährt, die Hohlräume in einer vorher festgelegten Reihenfolge auspressen. Die verfahrbare Rolle ähnelt daher einer Schlauchpumpe. Durch die Geschwindigkeit der Rolle und den Querschnitt der Hohlräume in der Vorrichtung kann außerdem der Volumenstrom im mikrofluidischen System gesteuert: werden.
Es ist jedoch auch möglich, dass im Hohlraum ein leichter Oberdruck herrscht. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit nach Herstellen einer Verbindung zum mikrofluidischen System Ober den Dichttonus den Hohlraum schneller verlässt und kein zusätzlicher Druck auf den Hohlraum ausgeübt werden muss.
Selbstverständlich kann man diese verschiedenen Möglichkeiten auch beliebig kombinieren.
Durch die Verwendung eines Dichtkonus hat sich Oberraschenderweise herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sicherere Lagerung der
Fluide sowie eine einfachere Handhabung gewährleistet, da auf sehr druckempfindliche Verbindungsmaterialien wie dünne Folien und je nach Ausführung gegebenenfalls auch auf die Verwendung von Nadeln oder Dornen etc. zum öffnen des Dichtkonus verzichtet werden kann. Darüber hinaus werden weniger Komponenten verwendet, als es bei den derzeit bekannten Vorrichtungen der Fall ist.
Ferner dient der Dichtkonus als Justierungshilfe beim Einlegen bzw. Anordnen der Vorrichtung an einem mikrofluidischen System, da der Dichtkonus passgenau in das System eingefügt wird. Die Vorrichtung wird bis zur Verwendung der Flüssigkeit zusammen mit dem oder getrennt vom mikrofluidischen System gelagert. Sofern die Vorrichtung zusammen mit dem mikrofluidischen System gelagert wird, ist diese bereits an dem mikrofluidischen System angeordnet und mit diesem fest und irreversibel, ggf. auch flexibel mit einem dazwischen liegenden Spielraum, verbunden. Für das Herstellen der Verbindung sind verschiedene Techniken denkbar, beispielsweise durch
Verschweißen, Kleben, Laminieren, mit doppelseitigem Klebeband oder Verkleben mit Zwischenlagen aus elastischen Materialien, z.B. Schaumgummi oder einem Elastomer. Auch in diesem Fall ist die Flüssigkeit in der Vorrichtung aber immer noch durch den Dichtkonus vom mikrofluidischen System getrennt, welcher erst im Betrieb geöffnet wird. Unter einer getrennten Lagerung wird die vom mikrofluidischen System separate Aufbewahrung der Vorrichtung verstanden, so z.B. als getrennter Bestandteil eines Kits, In diesem Fall werden die beiden Komponenten unmittelbar vor bzw. beim Einlegen in das Laborgerät verbunden, z.B. durch Kleben, Klemmen oder Aufeinanderlegen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung in einem mikrofluidischen System. Dabei weist die Verwendung folgende Schritte aus:
a) Bereitstellen einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben
b) Befüllen des mindestens einen Hohlraums mit einem Fluid,
c) Verschließen des mindestens einen Hohlraums, und
d) Herstellen einer fluidischen Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem mikrofluidischen System über den Dichtkonus der Vorrichtung. Wie bereits zuvor beschrieben, wird eine entsprechende Vorrichtung zur Bevorratung von Flüssigkeiten bereitgestellt und befüllt. Schritt b) kann sich dabei z.B. im Hinblick auf Reagenzien direkt an die Fertigung der Vorrichtung anschließen, oder aber zumindest teilweise, z.B. im Hinblick auf die zu analysierende Probe, vom Anwender selbst durchgeführt werden. In gleicher weise trifft dies auf Schritt c) zu.
Im Schritt d) wird über das Öffnen des Dichtkonus eine Verbindung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem mikrofluidischen System hergestellt Dabei kann der Dichtkonus z.B. durch manuelles Aufeinanderlegen der Vorrichtung und des mikrofluidischen Systems und anschließendes Zusammendrücken geöffnet werden, so dass beim Zusammendrücken ein öffnen der Vorrichtung erfolgt. Alternativ erfolgt das öffnen als automatisierter Schritt und wird entsprechend innerhalb eines Laborgeräts automatisch durchgeführt. Alternativ kann beim Aufeinanderlegen der Vorrichtung und des mikrofluidischen Systems ein Einrasten erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Dichtkonus in Schritt d) durch Andrücken gegen einen mechanischen Widerstand am mikrofluidischen System, oder mit Hilfe eines Dorns oder einer Nadel im mikrofluidischen System geöffnet. Alternativ kann der Dorn oder die Nadel auch in die Vorrichtung zur Bevorratung der Flüssigkeiten integriert sein. Sofern Schritt d) automatisiert ist, kann das Öffnen vom Laborgerät durchgeführt werden, Indem das Andrücken durch einen mechanischen Aktuator, z.B. einen elektrischen oder pneumatischen Linearaktuator, vorgenommen wird. Bevorzugte Ausführungsformen an Nadeln weisen an der Spitze eine Kerbe, ein Loch mit Querbohrung oder Öffnungen auf, die sicherstellen, dass in der durchstochenen Öffnung des Dichtkonus eine für die Flüssigkeit freie Öffnung verbleibt. Gleichzeitig muss die Nadel jedoch so ausgeführt sein, dass eine sichere Dichtung zwischen
Nadel und mikroftuidischem System beziehungsweise Nadel und Vorrichtung entsteht, vergleichbar mit einer Abdichtung durch ein Septum. Vorzugsweise ist die mindestens eine Nadei oder der mindestens eine Dorn so angeordnet, dass es zu keiner frühzeitigen Öffnung des Dichtkonus während der gemeinsamen Lagerung der Vorrichtung mit dem mikrofluidischen System kommen kann. Dies wird beispielsweise durch eine separate Lagerung der Nadel erreicht. Die Anordnung der Nadel oder des Doms am mikrofluidischen System oder alternativ an der Vorrichtung selbst erfolgt selbstverständlich so, dass für den Anwender keine Verletzungsgefahr besteht
In einer weiteren Ausführungsform weist das mikrofluid ische System eine elastomere Dichtungsmembran auf, die zusammen mit dem Dichtkonus der Vorrichtung in Schritt d) zur Herstellung der fluidischen Verbindung geöffnet wird. Die Elastomer-Dichtung liegt in der Regel an der dem Dichtkonus gegenüberliegenden Seite des mikrofluidischen Systems.
In jedem Fall ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das kontrollierte Hinzufügen von bevorrateter Flüssigkeit zu einem mikrofluidischen System. Außerdem ist eine genaue Kontrolle der dem System zugeführten Flüssigkeitsvolumina von bis zu mehreren Millilitern möglich. Hierzu wird nach Herstellen der Verbindung zum mikrofluidischen System die gesamte im Hohlraum der Vorrichtung bevorratete Flüssigkeit an das mikrofluidischen Systems abgegeben. Dadurch wird gewährleistet, dass eine im Voraus festgelegte Menge an Flüssigkeit in das mikrofluid ische System abgegeben wird.
Die Flüssigkeit gelangt in der Regel durch Schwerkraft, Kapillarkräfte und/oder leichten Überdruck im Hohlraum in das mikrofluidische System. Alternativ oder zusätzlich ist ein manuelles oder mechanisches Auspressen, insbesondere bei einer Blisterstruktur der Vorrichtung, möglich. Im einfachsten Fall ist der Hohlraum der Vorrichtung über einem Kanal des mikrofluidischen Systems angeordnet, so dass die Flüssigkeit nach Herstellen der Verbindung zum mikrofluidischen System durch Schwerkraft in den Kanal gelangt. Alternativ kann über einen im Laborgerät enthaltenen mechanischen Aktuator, z.B. einen elektrischen oder pneumatischen Linearaktuator, ein Druck auf den Hohlraum ausgeübt werden. Als wettere Alternative kann, insbesondere bei Verwendung einer Blisterstruktur» ein pneumatischer Oberdruck an die gesamte Außenseite der Vorrichtung angelegt werden. In einer weiteren Variante befindet sich im Inneren des mikrof luidischen Systems eine Pumpe, z.B. eine perista lösche Pumpe, die das Fluid aus dem Hohlraum ansaugt.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die Abbildungen und Ausführungsbeispiele veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Abbildungen und Ausführungsbeispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch verschiedene Ausführungsformen des Dichtkonus
101a -101g.
Fig. 2 A zeigt schematisch einen Dichtkonus 201 , der eine Sollbruchstelle 202 und einen Pin 203 umfasst.
Fig. 2 B zeigt schematisch neben dem Dichtkonus 201 , der eine Sollbruchstelle 202 und einen Pin 203 umfasst, ein mikrofluidisches System 205, das eine Dichtfolie 206 und einen Kanal 207 aufweist. Der Dichtkonus 201 ist bereits an dem mikrofluidischen Systems 205 angeordnet. Es ist dargestellt, wie bei Ausübung einer Kraft - angedeutet durch den Pfeil 204 - auf den Dichtkonus 20 die Sollbruchstelle 202 durch den Pin 203, der an die Folie 206 stößt, eingedrückt wird, so dass über den Dichtkonus eine Verbindung zu dem Kanal 207 des mikrofluidischen Systems 205 hergestellt wird.
Fig. 3 A zeigt schematisch einen Vorrichtung 300 zur Bevorratung von Flüssigkeiten für ein mikrofluidisches System 303, aufweisend einen mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 302, hier als Kanal ausgestaltet, und einen Dichtkonus 301 , über den eine Verbindung zu einem Kanal 305 des mikrofluidischen Systems 303 herstellbar ist und der den Hohlraum 302 verschließt. Das mikrofluidischen System 303 umfasst eine Dichtfolie 304. In diesem Beispiel wird die Vorrichtung 300 zusammen mit dem mikrofluidischen System 303 gelagert, somit liegt ein sogenannter Mehrschichtaufbau vor. Nicht gezeigt ist, dass in diesem Beispiel der als Kanal ausgestaltete, mit Flüssigkeit gefüllte Hohlraum 302 an seinem konusabgewandten Ende ebenfalls verschlossen ist.
Fig. 3 B zeigt schematisch, wie durch Ausüben einer Kraft 306, entweder auf die Vorrichtung 300, oder auf das mikrofluidische System 303, oder auf beide, der Dichtkonus 301 geöffnet wird und so eine Verbindung zu dem Kanal 305 des mikrofluidischen Systems 303 hergestellt wird.
Flg. 4 A zeigt schematisch drei Ansichten derselben Vorrichtung 400. Die Vorrichtung umfasst drei Dichtkonen 401 sowie drei als B lister ausgestaltete Hohlräume 402, 403 und 404. Hohlraum 403 dient als Reagenzienreservoir. Bei Hohlraum 402 handelt es sich um ein Proben reservoir und bei Hohlraum 404 um ein Abfallreservoir. Über die Dichtkonen 401 ist eine Verbindung zu einem nicht gezeigten mikrofluidischen System herstellbar.
Fig. 4 B zeigt eine schematische Ansicht der Unterseite der Vorrichtung 400 aus Fig, 4 A, bei der die Flüssigkeit in Richtung der Schwerkraft von der Vorrichtung in das nicht gezeigte mikrofluidischen System gelangt. An dieser Darstellung lässt sich erkennen, dass die Vorrichtung neben den drei Dichtkonen 401 und den drei als Blister ausgestaltete Hohlräume 402, 403 und 404 einen Entlüftungskanal 405 und einen Kanal zum Befüllen 407 umfasst. Zudem ist die Verbindung zu Hohlraum 403 durch eine Quetschschweißung 406 versiegelt. Ferner ist zu erkennen, dass der Kanal 407 zum Befüllen des Probenreservoirs 402 durch einen Stöpsel 408 verschlossen ist. Dieser ermöglicht es das Reservoir mit einer Probe zu befüllen und hermetisch zu verschließen, bevor die Vorrichtung am nicht gezeigten mikrofluidischen System angeordnet wird.
Fig. 5 A zeigt schematisch eine Nadel 501 mit einer V-Kerbe 502.
Fig. 5 B zeigt schematisch eine Hohlnadel 503 mit einer Querbohrung 504.
Diese Arten von Nadeln können beispielsweise benutzt werden, um den Dichtkonus zu durchstoßen und eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Hohlraum der Vorrichtung und dem mindestens einen Kanal des mikrofluidischen Systems herzustellen.
Fig. 6 A zeigt schematisch eine Vorrichtung 600 umfassend einen Dichtkonus 601 und einen mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 602, sowie ein mikrofluid isches System 603 aufweisend einen Kanal 604 und eine Elastomerdichtung 605, hier eine Elastomermembran. Ferner ist eine Nadel 606 mit V-Kerbe gezeigt, die getrennt von der Vorrichtung gelagert wurde.
Fig. 6 B ist schematisch gezeigt, wie die Nadel 606 mit V-Kerbe den Dichtkonus 601 durchstochen hat und somit über den Dichtkonus 601 eine fluidische Verbindung zwischen dem mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum 602 und dem Kanal 604 des mikrofluidisches Systems 603 hergestellt wurde. Die Flüssigkeit wird nun mit Hilfe einer Kraft (angedeutet durch den Blockpfeil), die z.B. durch einen Stempel 607 ausgeübt wird, aus dem Hohlraum 602 gedrückt. Fig. 7 zeigt schematisch ein mikrofluidisches System 701 umfassend eine Dtchtfolie 702, einen Kanal 703 sowie eine Nadel 704 mit Hinterschnitt. Die Nadel mit Hinterschnitt durchsticht den Dichttonus 705 der Vorrichtung, wenn diese am mikrofluidisches System 701 angeordnet wird.

Claims

Ansprüche
1, Vorrichtung zur hermetisch abgeschlossenen Bevorratung von Flüssigkeiten (300) für ein mikrofluidisches System (303),
aufweisend mindestens einen Hohlraum (302) zur Aufnahme eines Fluids und mindestens einen Dichtkonus (301 ) zum Verschließen des Hohlraumes (302), über den eine fluidische Verbindung zum mlkrofluidischen System (303) herstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (302) als Ganzes oder in Teilbereichen eine Kanal- und/oder Blisterstruktur aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (302) aus mindestens zwei miteinander in Teilflächen verbundenen, vorzugsweise verschweißten oder verklebten, Teilen geformt ist, wobei die Teile ausgewählt sind aus der Gruppe von Polymerfolie, Polymerplatte und elastomerer Membran.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (302) ein Volumen von 10 μΙ bis 10 ml, vorzugsweise von 20 μΙ bis 5 ml, besonders bevorzugt von 200 μΙ bis 1 ml, aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens einen Hohlraum (302) zur Aufnahme von Reagenzien als Fluid (403).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens einen Hohlraum (302) zur Aufnahme einer zu analysierenden Probe als Fluid (402).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens einen Hohlraum (302) als Abfallreservoir (404); oder mindestens einen Hohlraum (302) zur Aufnahme von Reagenzien als Fluid (403) oder mindestens einen Hohlraum (302) zur Aufnahme einer zu analysierenden Probe als Fluid (402), wobei diese nach der Entleerung als Abfallreservoir dienen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Äbfallreservoirs ein Absorptionsmaterial, vorzugsweise superabsorbierende 'Partikel oder Fasern, enthält.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (302) eine Befüllöffnung (407), vorzugsweise einen trichterförmigen Befüllstutzen, aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllöffnung durch einen Stöpsel, eine Quetschverschweißung, eine Klemme, ein Siegel oder ein Klebeband verschlossen ist.
1 1. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (302) eine Entlüftungsöffnung (405), vorzugsweise einen kapillaren Entlüftungskanal, aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkonus (301 ) mindestens eine der folgenden Komponenten umfasst, Über die eine Verbindung zwischen dem Dichtkonus (301 ) und dem mikrofluidischen System herstellbar ist Sollbruchstelle (202), Pin (203), Elastomerdichtung und/oder Folie.
13. Verwendung einer Vorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1 -12 in einem mikrofluidischen System (303) aufweisend die Schritte;
a) Bereitstellen einer Vorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1-9
b) Befüllen des mindestens einen Hohlraums (302) mit einem Fluid,
c) Verschließen des mindestens einen Hohlraums (302), und
d) Herstellen einer fluiden Verbindung zwischen der Vorrichtung (300) und dem mikrofluidischen System (303) über den Dichtkonus (301 ) der Vorrichtung (300).
14. Verwendung einer Vorrichtung (300) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkonus (301 ) in Schritt d) durch Andrücken gegen einen mechanischen Widerstand am mikrofluidischen System, oder mit Hilfe eines Doms oder einer Nadel im mikrofluidischen System geöffnet wird.
15. Verwendung einer Vorrichtung {300} nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mikrofluidische System eine elastomere Dichtungsmembran aufweist, die zusammen mit dem Dichtkonus (301) der Vorrichtung (300) in Schritt d) zum Herstellung der fiuidischen Verbindung geöffnet wird.
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