EP2759343A1 - Einheit zum Bevorraten eines Fluids und Verfahren zur Herstellung einer Einheit zum Bevorraten eines Fluids - Google Patents

Einheit zum Bevorraten eines Fluids und Verfahren zur Herstellung einer Einheit zum Bevorraten eines Fluids Download PDF

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EP2759343A1
EP2759343A1 EP13197727.4A EP13197727A EP2759343A1 EP 2759343 A1 EP2759343 A1 EP 2759343A1 EP 13197727 A EP13197727 A EP 13197727A EP 2759343 A1 EP2759343 A1 EP 2759343A1
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EP
European Patent Office
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fluid
piston
unit
passageway
base body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13197727.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Schmied
Thomas Brinz
Holger Behrens
Gustav Klett
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Publication of EP2759343A1 publication Critical patent/EP2759343A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/0005—Containers or packages provided with a piston or with a movable bottom or partition having approximately the same section as the container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L2400/0683—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers mechanically breaking a wall or membrane within a channel or chamber

Definitions

  • the present invention relates to a fluid storage unit, to a receptacle for receiving the fluid storage unit, to a system for providing the fluid, to a method of manufacturing the unit, and to a method of providing the fluid.
  • the present invention provides a fluid storing unit, a receiving device for storing the fluid reserving unit, a fluid supplying system, a method of manufacturing the unit and a fluid supplying method according to the main claims , Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
  • plastics can be permeable to certain substances while impermeable to other substances.
  • volatile substances can diffuse through the plastic and volatilize or contaminate other substances stored in adjacent chambers.
  • the reagents and excipients can be stored pre-portioned in diffusion-tight containers and these containers can be opened automatically only immediately before use and rearranged the reagents and excipients in a range of analysis become. In the analysis area, the reagents and excipients remain only for the duration of the analysis procedure. Then the whole analysis unit can be disposed of.
  • volatile reagents and auxiliaries can be stored in diffusion-tight containers.
  • the diffusion-tight containers may be diffusion-tight units with a diffusion-tight seal, which are opened in response to a rearrangement command so that the reagents and auxiliaries can flow into the analysis region.
  • the units can be stored within a receiving device.
  • a base body may be, for example, a hollow cylinder.
  • a passageway may be a bore or generally an aperture in the body.
  • the passageway may be rectilinear with substantially unchanged cross section through the body lead.
  • the passageway may have an irregular cross section.
  • the base body may have a prismatic shape.
  • the passageway may have as a cross section a reduced image of a cross section of the base body.
  • the passageway can also be formed independently of the cross section of the body.
  • the body of the outside correspond to a polygon, while the passageway is cylindrical.
  • a piston standardized for use in differently shaped basic bodies can be arranged in order to be able to use identical parts in several different units.
  • the piston may have a seal for sealing to the base body.
  • the piston may be movable along the passageway.
  • a cross-sectional area of the passageway may vary from unit to unit, depending on what is located in the passageway for a fluid. The cross-sectional area may be dependent on a required amount of the fluid in the biochemical analysis method. The amount of fluid may also be determined via a stroke length of the piston in the passageway.
  • a closure may be a lid.
  • the closure may also be a cap or a flap.
  • the main body, the piston and the closure can be made of the same material sin.
  • the main body, the piston and the closure can also be made of different materials.
  • bursting for example, a joint between the closure and the main body may burst.
  • the closure can burst itself.
  • the pressure may increase when the piston is pushed into the passageway towards the closure.
  • a cradle may be an interface to receive a unit.
  • the fluid can also be filled into a plurality of chambers within the through-channel. Then, several different species can be stored in a single port and co-pressed by the piston. When squeezing the species can be mixed.
  • the closure may be designed as a diffusion-tight film which is welded to the base body.
  • the closure can be a Have predetermined breaking point.
  • the film may be a laminate of different types of plastic and / or metal foil.
  • a predetermined breaking point may be a predetermined weak point of the closure, which fails first, for example due to notch effect, when the pressure is greater than the bursting pressure.
  • the closure may be configured to close when the pressure in the fluid is less than the bursting pressure by a tolerance pressure.
  • the closure may reseal fluid tightly when the plunger stops in one position, for example, because only a subset of the fluid is needed in the biochemical analysis. For example, the closure can muster restoring forces that close the closure again.
  • a length of the piston may be greater than or equal to a length of the passageway.
  • the piston and the passageway may form a press fit. If the piston is longer than or equal in length to the body, the piston can be pushed over the entire length of the passageway without tools.
  • a press fit may be an interference fit. If the piston has a slightly larger cross-section than the passageway, then the piston can seal to the body without requiring further sealing.
  • the piston may have, on a side facing the first end, an actuating surface which is aligned transversely to a direction of movement of the piston.
  • the piston may have a depth stop, which is designed to limit a penetration depth of the piston in the through-channel.
  • An actuating surface may, for example, be understood to mean a receptacle for a plunger for actuating the piston.
  • the actuating surface may provide a larger area for actuating the piston than the piston has cross-sectional area. This allows the piston to be depressed more easily.
  • the piston may have a thickening at an end protruding from the main body.
  • a depth stop may be a functional surface on the piston that abuts another functional surface when the piston reaches its maximum planned penetration depth.
  • the other Functional surface can be arranged on the main body.
  • the other functional surface can also be arranged on the receiving device.
  • the base body may have at least one locking device for non-detachable connection of the base body to the receiving device.
  • the main body can have at least one stop surface in order to limit an insertion depth of the main body into the receiving device.
  • the main body can have at least one handling surface for handling the unit by a handling system.
  • a locking device may for example be a latching lug. The locking device can not be reached in the locked state manually or by means of an instrument, d. H. be hidden so that the body can not be removed from the cradle.
  • the main body can also have an engagement surface for a locking device of the receiving device. Recording device and body can interlock.
  • An abutment surface may abut against a further abutment surface of the receiving device when the main body is arranged at a designated place.
  • a handling surface may for example be formed as a counterpart to a gripper. At the handling surface, the unit can be automatically grasped, for example, to be transported for filling or to be inserted into the receiving device.
  • FIG. 12 shows a block diagram of a system 100 for providing a fluid 102 for a biochemical analysis unit according to an embodiment of the present invention.
  • the fluid 102 is particularly useful as a reagent or adjuvant for a biochemical analysis method.
  • the fluid 102 may be alcohol or an alcohol mixture containing at least 75% alcohol.
  • the system 100 consists of a unit 104 for storing the fluid 102 and a receiving device 106.
  • the unit has a main body 108, a piston 110 and a closure 112.
  • the receiving device 106 has a receiving opening 114, a supply chamber 116 and a channel 118 to a biochemical analysis unit, not shown, for carrying out a biochemical analysis method.
  • the fluid storage unit 104 has been non-detachably inserted into the receiver 106 after the unit 104 has been manufactured.
  • the unit 104 and the receiving device 106 are connected to one another in a fluid-tight manner.
  • the main body 108 of the unit has a central passageway 120 in which the fluid 102 is disposed.
  • the main body 108 is made of a material that is impermeable to the fluid 102 and constituents of the fluid 102.
  • the passageway 120 extends from a first end to a second end of the body 108.
  • the piston 110 is axially movably supported in the passageway.
  • the piston 110 is sealed fluid-tight with respect to the main body 108.
  • the piston 110 is made of a material that is impermeable to the fluid and constituents of the fluid.
  • the piston 110 is accessible from the first end of the passageway.
  • the shutter 112 is disposed at the second end of the passageway 120.
  • the closure 112 is made of a material that is impermeable to the fluid and / or constituents of the fluid.
  • the closure 120 is fluid-tightly connected to the main body 108.
  • the closure 112 is configured to burst when a pressure in the fluid 102 is greater than a bursting pressure.
  • the receiving opening 114 is designed to receive the base body 108.
  • the receiving opening 114 is formed as a passageway from an outer side of the receiving device 106 to an inner side of the receiving device 106.
  • the receiving opening 114 is designed to seal fluid-tightly on an outer surface of the base body 108 when the base body 108 is arranged in the receiving opening 108.
  • the unit 104 may be made of a material that is diffusion-tight for solvents, especially alcohol.
  • the material may in particular be a polymer.
  • solvent-containing, in particular alcohol-containing fluids or liquids and / or pastes can be stored permanently lossless in the unit 104 until they are needed.
  • denaturing fluids can be protected in the unit from solvent vapors, especially alcohol vapors.
  • the receiving device 106 can in turn be made of a low-cost and easily moldable material, since the fluid and other fluids remain in the receiving device only for the duration of the biochemical analysis process and not enough time is available for diffusion processes.
  • a syringe container 104 can be used for the storage of alcohol as a fluid, an advantageous plastic (COC, PP, PE) or steel.
  • the plastic of the syringe container 104 can be selected independently of the plastic of the cartridge 106.
  • a inexpensive plastic can be used with high alcohol permeation rates in the design of the cartridge 106 (eg PC).
  • the actuation of the syringe 104 always expresses the fluid 102 at 100%, and results in no loss of expensive reagents in the LOC fluid network 116, resulting in cost optimization of expensive PCR primers.
  • the liquid 102 may be metered, resulting in improved performance. Small amounts (a few ⁇ l) of liquids 102 can be stored stable for a long time and provided 100% to the assay. This results in a quality improvement in the course of the assay.
  • low-viscosity liquids 102 can be stored and safely expressed. Expressing via volume displacement is a flexible and robust system.
  • the syringes 104 may be used as additional reservoirs during the process flow on the cartridge 100, thereby enabling size reduction.
  • a dual-chamber system within the syringe 104 may mix fluids 102 within the syringe 104, thereby allowing for further reduction in the size of the cartridge 100.
  • FIG. 12 shows a flow chart of a method 200 of manufacturing a fluid delivery unit according to an embodiment of the present invention.
  • the method 200 includes a step 202 of providing, a step 204 of filling, and a step 206 of placing.
  • step 202 of providing a base body with a through-channel and a piston which is mounted axially movable in the passage, provided.
  • the fluid can be arranged.
  • the body is impermeable to the fluid and / or constituents of the fluid.
  • the base body is designed to be connected in a fluid-tight manner to a receiving device of a biochemical analysis unit.
  • the passageway extends from a first end to a second end.
  • the piston is carried out with respect to the main body sealed fluid-tight and impermeable to the fluid and constituents of the fluid.
  • the piston is accessible from the first end of the passageway.
  • the passageway from the second end is filled with the fluid.
  • a closure becomes at the second end arranged the passageway.
  • the closure is impermeable to the fluid and constituents of the fluid and is fluid tightly connected to the body to produce the unit for providing the fluid.
  • the closure is configured to burst when a pressure in the fluid is greater than a bursting pressure.
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method 300 for providing a fluid for a biochemical analysis unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the method 300 includes a step 302 of providing and a step 304 of moving.
  • step 302 of providing a system for providing according to the approach presented here is provided.
  • step 304 of moving the piston is moved from the first end into the passageway until the pressure in the fluid is greater than the bursting pressure to provide the fluid at the second end of the passageway, on the inside.
  • Fig. 4 shows a sectional view of a section of a system 100 for providing a fluid for a biochemical analysis unit according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 thus shows a cross section of a clipped syringe 104 in the cartridge 106.
  • the system 100 corresponds to the system in FIG Fig. 1 .
  • the piston 110 has a length that is greater than a length of the main body 108.
  • the piston 110 projects beyond the base body 108 with a free end.
  • the piston 110 has an actuating surface 400 at the free end.
  • the actuating surface 400 is aligned transversely to a direction of movement of the piston 110.
  • the actuating surface 400 is many times greater than a cross-sectional area of the piston 110.
  • the size of the actuating surface 400, a movement of the piston 110 is simplified.
  • a collar 402 is arranged at one edge of the actuating surface 400.
  • the collar 402 is oriented transversely to the actuating surface 400 and points in the direction of the receiving device 106.
  • the collar 402 is designed to run around the actuating surface 400.
  • a cutting surface of the piston 110, the actuating surface 400 and the collar 402 has the shape of a capital letter T with serifs on the cross bar.
  • the piston 110 represents the stem of the letter, the actuating surface 400 the cross bar and the collar 402 the serifs.
  • the collar 402 is designed to to act as a depth stop for the piston 110.
  • the piston 110 can be pressed into the base body 108 until a stop surface 404 of the collar 402 bears against an outer side of the receiving device 106.
  • the main body 108 is designed in this embodiment as a hollow cylinder.
  • the main body has a locking device 406 for non-detachable connection of the main body 108 with the receiving device 106.
  • the locking device 406 is executed in this embodiment as a plurality of springs 406, which protrude from the base body 108.
  • the springs 406 are designed to be respectively bent during insertion of the unit 104 into the receiving device 106 and latch on a projection 408 of the receiving device 106.
  • the receiving device 106 in the region of the passage channel 114 pockets 410, which form the projections 408.
  • a sealing surface 412 is arranged, on which the unit 104 fluid-tightly seals the through-passage 114 when the unit 104 is connected to the receiving device 106.
  • the springs 406 are in the inserted state on the inner side of the pockets 410 and thus represent the abutment surface for limiting the insertion depth of the body 108.
  • the passage channel 114 has spacers to space for insertion of the springs 406 to provide. When the springs 406 are disposed in the pockets 410, they extend diagonally through the pockets 410 and prevent removal of the unit 104 from the receiver 106.
  • the passageway in the body 108 is as in FIG Fig. 1 covered by a foil as a closure 112.
  • the film is materially connected to the base body 108.
  • the film may have a predetermined breaking point.
  • a portion of a joint between the closure 112 and the body 108 may be made weaker than the remainder of the joint so as to fail the closure in the portion in a controlled manner.
  • the receiving device 106 has no provision chamber here.
  • the closure 112 is arranged directly in the channel 118, while the base 104 projects into the channel 118.
  • syringes 104 are filled into so-called syringes 104.
  • Fig. 4 10 shows a cross-section of a clipped-in syringe 104 in the cartridge 106. These syringes 104 may be filled outside the cartridge 106 and then sealed by an adhesive film 112. All syringes 104 are clipped into the cartridge 106 during the production process, with alternative attachment options also possible, such as screws or clamps. The syringes 104 may be replaced by a cap as in Fig. 5 be protected against unintentional operation during transport.
  • DxU Diagnostic Unit
  • a DxU Under a DxU can be understood an evaluation, in which the cartridge is inserted and operated by the cartridge becomes.
  • the evaluation unit also provides the interface to the operator in which the results are displayed.
  • the amount of reagent that is provided may be determined via the travel path and by a defined stop 404 in the cartridge 106.
  • the diameter of the piston 110 may vary the volume of the syringe 104.
  • no sealing elements are necessary between DxU and cartridge 100. The sealing elements are already integrated in the cartridge 106 and syringe 104.
  • FIG. 12 is an illustration of a system 100 for providing a two-unit fluid 104 according to one embodiment of the present invention.
  • the units 104 correspond to the unit in FIG Fig. 4 , Both units 104 are arranged side by side.
  • the units 104 are inserted in a common receiving device 106 and locked inextricably.
  • the receiving device 106 has two juxtaposed through holes.
  • the through holes may open into a common mixing chamber to mix the fluids of both units 104.
  • the through-holes can also lead to a respective provision chamber in order to be used separately for the biochemical analysis method.
  • the actuation surfaces 400 are covered by a protective hood 500.
  • the protective cover 500 is attached to the receiver 106 and is intended to be removed prior to use of the system 100, so that the Actuating surfaces are exposed.
  • the protective cover 500 also protects the units 104 from environmental influences, in particular soiling. This allows an analyzer to be kept clean upon deployment of the analyzer with the system 100 attached thereto for deployment.
  • Fig. 5 an LOC (Lab On Chip) 100 cartridge with integrated syringes 104 for reagent pre-storage.
  • LOC lab-on-chip
  • ⁇ TAS micro-fluidic platforms
  • the lab-on-chip platforms can be constructed as so-called cartridges, which receive and process the patient sample as a disposable article.
  • cartridges which receive and process the patient sample as a disposable article.
  • liquids are needed, which can either be stored on the cartridge or can be added later for the process flow by an operator.
  • the subsequent use of reagents, including alcoholic substances can be avoided by the approach presented here, as this is provided shortly before the end of the assay.
  • the high permeation rates of the alcohol in inexpensive plastics play no role.
  • the approach presented here allows a long-term stable storage of all reagents of a lab-on-chip assay on the cartridge 100. Particularly alcohol-containing reagents or reagents with small amounts can be safely stored within the LOC cartridge 100 with the storage units 104 presented here.
  • the system 100 shown ensures storage during transport and allows easy opening and provision of the reagents in the application. All the pistons of the syringes 104 of a cartridge 106 can be connected by a beam which is depressed by the DxU and thereby empties the syringes 104 simultaneously.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einheit (104) zum Bevorraten eines Fluids (102), insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren, wobei die Einheit (104) einen Grundkörper (108), einen Kolben (110) und einen Verschluss (112) aufweist. Der Grundkörper (108) weist ein Durchgangskanal (120) auf, in dem das Fluid (102) angeordnet ist. Der Grundkörper (108) ist undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102). Der Grundkörper ist dazu ausgebildet, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung (106) einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden. Der Durchgangskanal (120) verläuft von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Der Kolben (110) ist in dem Durchgangskanal (120) axial beweglich gelagert. Der Kolben (110) ist gegenüber dem Grundkörper (108) fluiddicht abgedichtet ausgeführt. Der Kolben (110) ist undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) und von dem ersten Ende des Durchgangskanals (120) zugänglich. Der Verschluss (112) ist an dem zweiten Ende des Durchgangskanals (120) angeordnet. Der Verschluss (112) ist undurchlässig für das Fluid (102) und Bestandteile des Fluids (102). Der Verschluss (112) ist fluiddicht mit dem Grundkörper (108) verbunden. Der Verschluss (112) ist dazu ausgebildet, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid (102) größer als ein Berstdruck ist.

Description

    Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einheit zum Bevorraten eines Fluids, auf eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen der Einheit zum Bevorraten des Fluids, auf ein System zum Bereitstellen des Fluids, auf ein Verfahren zum Herstellen der Einheit sowie auf ein Verfahren zum Bereitstellen des Fluids.
  • In modernen Analyseverfahren werden zunehmend kleine Einheiten für die Laboranalyse verwendet, die als Kartusche mit Komponenten eines Einweg-Labors aufgebaut ist. Die für eine Analyse benötigten Reagenzien sind hierbei in dieser Kartusche vorzuhalten. Die DE 10 2009 045 685 A1 beschreibt in diesem Zusammenhang einen mikrofluidischen Chip, der eine dehnbare Membran aufweist, welche unter Volumenverdrängung in ein Flüssigkeitsreservoir hinein dehnbar ist, um eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir durch einen Flüssigkeitskanalzugang in einen Flüssigkeitskanal des mikrofluidischen Chips zu bewegen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Einheit zum Bevorraten eines Fluids, eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen der Einheit zum Bevorraten des Fluids, ein System zum Bereitstellen des Fluids, ein Verfahren zum Herstellen der Einheit sowie ein Verfahren zum Bereitstellen des Fluids gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Kunststoffe können je nach Art permeabel für bestimmte Substanzen sein, während sie undurchlässig für andere Substanzen sind. Wenn verschiedene Substanzen in einer Analyseeinheit aus Kunststoff mit mehreren unmittelbar benachbarten Kammern gelagert werden, können leicht flüchtige Substanzen durch den Kunststoff diffundieren und sich verflüchtigen oder andere, in benachbarten Kammern gelagerte Substanzen verunreinigen.
  • Um die Verunreinigung durch eindiffundierende Substanzen bei Reagenzien und Hilfsstoffen innerhalb einer Analyseeinheit eines biochemischen Analyseverfahrens auszuschließen, können die Reagenzien und Hilfsstoffe vorportioniert in diffusionsdichten Behältnissen gelagert werden und diese Behältnisse können erst unmittelbar vor dem Gebrauch automatisiert geöffnet werden und die Reagenzien und Hilfsstoffe in einen Analysebereich umgelagert werden. Im Analysebereich verbleiben die Reagenzien und Hilfsstoffe nur für die Dauer des Analyseverfahrens. Anschließend kann die ganze Analyseeinheit entsorgt werden. Insbesondere können leicht flüchtige Reagenzien und Hilfsstoffe in diffusionsdichten Behältnissen gelagert werden. Die diffusionsdichten Behältnisse können diffusionsdichte Einheiten mit einem diffusionsdichten Verschluss sein, die ansprechend auf einen Umlagerungsbefehl geöffnet werden, sodass die Reagenzien und Hilfsstoffe in den Analysebereich fließen können. Die Einheiten können innerhalb einer Aufnahmevorrichtung gelagert werden.
  • Es wird eine Einheit zum Bevorraten eines Fluids, insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren vorgestellt, wobei die Einheit die folgenden Merkmale aufweist:
    • einen Grundkörper mit einem Durchgangskanal in dem das Fluid angeordnet ist, wobei der Grundkörper undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteile des Fluids ist und dazu ausgebildet ist, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden, wobei der Durchgangskanal von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende verläuft;
    • einen Kolben, der in dem Durchgangskanal axial beweglich gelagert ist, wobei der Kolben gegenüber dem Grundkörper fluiddicht abgedichtet ausgeführt ist und/oder der Kolben undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist und von dem ersten Ende des Durchgangskanals zugänglich ist; und
    • einen Verschluss, der an dem zweiten Ende des Durchgangskanals angeordnet ist, wobei der Verschluss undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteile des Fluids ist und fluiddicht mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei der Verschluss dazu ausgebildet ist, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid größer als ein Berstdruck ist.
  • Weiterhin wird eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen einer Einheit zum Bevorraten eines Fluids gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt, wobei die Aufnahmevorrichtung das folgende Merkmal aufweist:
    • eine Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen des Grundkörpers, wobei die Aufnahmeöffnung ein als ein Durchgangskanal von einer Außenseite der Aufnahmevorrichtung zu einer Innenseite der Aufnahmevorrichtung ausgebildet ist, wobei die Aufnahmeöffnung dazu ausgebildet ist, an einer Außenfläche des Grundkörpers fluiddicht abzudichten, wenn der Grundkörper in der Aufnahmeöffnung angeordnet ist.
  • Ferner wird ein System zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit vorgestellt, die die folgenden Merkmale aufweist:
    • eine Aufnahmevorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, wobei die Innenseite fluidisch mit der Analyseeinheit verbunden ist; und
    • eine Einheit zum Bevorraten eines Fluids gemäß dem hier vorgestellten Ansatz, wobei der Grundkörper in der Aufnahmeöffnung angeordnet ist und die Außenfläche des Grundkörpers gegen die Aufnahmeöffnung fluiddicht abgedichtet ist, wobei der Grundkörper unlösbar mit der Aufnahmevorrichtung verbunden oder verbindbar ist und der Verschluss auf der Innenseite angeordnet oder anordenbar ist.
  • Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Einheit zum Bereitstellen eines Fluids vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • Bereitstellen eines Grundkörpers mit einem Durchgangskanal und eines Kolbens, der in dem Durchgangskanal axial beweglich gelagert ist, wobei in dem Durchgangskanal das Fluid anordenbar ist und der Grundkörper undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist und dazu ausgebildet ist, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden, wobei der Durchgangskanal von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende verläuft, wobei der Kolben gegenüber dem Grundkörper fluiddicht abgedichtet ausgeführt ist und der Kolben undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteile des Fluids ist und von dem ersten Ende des Durchgangskanals zugänglich ist;
    • Füllen zumindest eines Teils des Durchgangskanals mit dem Fluid von dem zweiten Ende aus; und
    • Anordnen eines Verschlusses an dem zweiten Ende des Durchgangskanals, wobei der Verschluss undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteile des Fluids ist und fluiddicht mit dem Grundkörper verbunden wird, wobei der Verschluss dazu ausgebildet ist, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid größer als ein Berstdruck ist, um die Einheit zum Bereitstellen des Fluids herzustellen.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit vorgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
    • Bereitstellen eines Systems zum Bereitstellen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz; und
    • Bewegen des Kolbens von dem ersten Ende in den Durchgangskanal hinein, bis der Druck im Fluid größer ist, als der Berstdruck, um das Fluid am zweiten Ende des Durchgangskanals, auf der Innenseite bereitzustellen.
  • Ein Grundkörper kann beispielsweise ein Hohlzylinder sein. Ein Durchgangskanal kann eine Bohrung oder allgemein eine Öffnung in dem Grundkörper sein. Der Durchgangskanal kann geradlinig mit im Wesentlichen unverändertem Querschnitt durch den Grundkörper führen. Der Durchgangskanal kann einen unregelmäßigen Querschnitt aufweisen. Ebenso kann der Grundkörper eine prismatische Form aufweisen. Dabei kann der Durchgangskanal als Querschnitt ein verkleinertes Abbild eines Querschnitts des Grundkörpers aufweisen. Der Durchgangskanal kann auch unabhängig von dem Querschnitt des Grundkörpers geformt sein. Beispielsweise kann der des Grundkörpers außen einem Polygon entsprechen, während das Durchgangskanal zylindrisch ausgeführt ist. Dadurch kann beispielsweise die Einheit über den Querschnitt des Grundkörpers gekennzeichnet sein und ein Einstecken des Grundkörpers in die falsche Aufnahmevorrichtung verhindert werden. Im Inneren der Einheit kann ein zur Verwendung in unterschiedlich ausgeformten Grundkörpern standardisierter Kolben angeordnet sein, um Gleichteile in mehreren verschiedenen Einheiten verwenden zu können. Der Kolben kann eine Dichtung zum Abdichten an dem Grundkörper aufweisen. Der Kolben kann entlang des Durchgangskanals beweglich sein. Eine Querschnittsfläche des Durchgangskanals kann von Einheit zu Einheit verschieden sein, je nach dem, was für ein Fluid in dem Durchgangskanal angeordnet ist. Die Querschnittsfläche kann abhängig von einer benötigten Menge des Fluids in dem biochemischen Analyseverfahren sein. Die Menge des Fluids kann auch über eine Hublänge des Kolbens in dem Durchgangskanal bestimmt werden. Ein Verschluss kann ein Deckel sein. Der Verschluss kann auch eine Kappe bzw. eine Klappe sein. Der Grundkörper, der Kolben und der Verschluss können aus dem gleichen Material ausgeführt sin. Der Grundkörper, der Kolben und der Verschluss können auch aus verschiedenen Materialien angefertigt sein. Beim Bersten kann beispielsweise eine Verbindungsstelle zwischen dem Verschluss und dem Grundkörper platzen. Ebenso kann der Verschluss selber platzen. Der Druck kann ansteigen, wenn der Kolben in den Durchgangskanal in Richtung des Verschlusses gedrückt wird. Eine Aufnahmevorrichtung kann eine Schnittstelle sein, um eine Einheit aufzunehmen. Das Fluid kann auch in mehrere Kammern innerhalb des Durchgangskanals abgefüllt werden. Dann können mehrere verschiedene Spezies in einem einzelnen Durchgangskanal gelagert werden und gemeinsam von dem Kolben ausgepresst werden. Beim Auspressen können die Spezies gemischt werden.
  • Der Verschluss kann als diffusionsdichte Folie ausgeführt sein, die mit dem Grundkörper verschweißt ist. Alternativ oder ergänzend kann der Verschluss eine Sollbruchstelle aufweisen. Beispielsweise kann die Folie ein Laminat aus verschiedenen Kunststoffsorten und/oder Metallfolie sein. Zum Verschließen kann zumindest eine Lage der Folie mit dem Grundkörper verschmolzen werden. Eine Sollbruchstelle kann eine vorbestimmte Schwachstelle des Verschlusses sein, die beispielsweise aufgrund von Kerbwirkung zuerst versagt, wenn der Druck größer als der Berstdruck ist.
  • Der Verschluss kann dazu ausgebildet sein, sich zu schließen, wenn der Druck im Fluid um einen Toleranzdruck geringer als der Berstdruck ist. Der Verschluss kann sich erneut fluiddicht verschließen, wenn der Kolben in einer Position stehen bleibt, beispielsweise weil nur eine Teilmenge des Fluids bei der biochemischen Analyse gebraucht wird. Beispielsweise kann der Verschluss dazu Rückstellkräfte aufbringen, die den Verschluss erneut verschließen.
  • Eine Länge des Kolbens kann größer oder gleich einer Länge des Durchgangskanals sein. Alternativ oder ergänzend können der Kolben und der Durchgangskanal eine Presspassung bilden. Wenn der Kolben länger oder gleich lang wie der Grundkörper ist, kann der Kolben ohne Hilfsmittel über die gesamte Länge des Durchgangskanals gedrückt werden. Eine Presspassung kann eine Übermaßpassung sein. Wenn der Kolben einen geringfügig größeren Querschnitt aufweist, als der Durchgangskanal, dann kann der Koben am Grundkörper abdichten, ohne dass eine weitere Dichtung erforderlich ist.
  • Der Kolben kann auf einer dem ersten Ende zugewandten Seite eine Betätigungsfläche aufweisen, die quer zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens ausgerichtet ist. Alternativ oder ergänzend kann der Kolben einen Tiefenanschlag aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Eindringtiefe des Kolbens in dem Durchgangskanal zu begrenzen. Unter einer Betätigungsfläche kann beispielsweise eine Aufnahme für einen Stempel zum Betätigen des Kolbens verstanden werden. Ebenso kann die Betätigungsfläche eine größere Fläche zum Betätigen des Kolbens bereitstellen, als der Kolben Querschnittsfläche aufweist. Dadurch kann der Kolben einfacher niedergedrückt werden. Beispielsweise kann der Kolben an einem aus dem Grundkörper ragenden Ende eine Verdickung aufweisen. Ein Tiefenanschlag kann eine Funktionsfläche am Kolben sein, die an einer anderen Funktionsfläche anschlägt, wenn der Kolben seine maximal geplante Eindringtiefe erreicht. Die andere Funktionsfläche kann am Grundkörper angeordnet sein. Die andere Funktionsfläche kann auch an der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein.
  • Der Grundkörper kann zumindest eine Verriegelungseinrichtung zum unlösbaren Verbinden des Grundkörpers mit der Aufnahmevorrichtung aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann der Grundkörper zumindest eine Anschlagfläche aufweisen, um eine Einstecktiefe des Grundkörpers in die Aufnahmevorrichtung zu begrenzen. Alternativ oder ergänzend kann der Grundkörper zumindest eine Handhabungsfläche zum Handhaben der Einheit durch ein Handhabungssystem aufweisen. Eine Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise eine Rastnase sein. Die Verriegelungseinrichtung kann in eingerastetem Zustand nicht mehr manuell oder mittels eines Instrumentes erreichbar, d. h. verborgen sein, sodass der Grundkörper nicht mehr aus der Aufnahmevorrichtung entfernt werden kann. Der Grundkörper kann auch eine Eingriffsfläche für eine Verriegelungseinrichtung der Aufnahmevorrichtung aufweisen. Aufnahmevorrichtung und Grundkörper können ineinander eingreifen. Eine Anschlagfläche kann an einer weiteren Anschlagfläche der Aufnahmevorrichtung anliegen, wenn der Grundkörper an einem vorgesehenen Platz angeordnet ist. Eine Handhabungsfläche kann beispielsweise als Gegenstück zu einem Greifer ausgeformt sein. An der Handhabungsfläche kann die Einheit automatisiert gefasst werden, um beispielsweise zum Füllen transportiert zu werden oder in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt zu werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Einheit zum Bereitstellen eines Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3
    ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts aus einem System zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 5
    eine Darstellung eines Systems zum Bereitstellen eines Fluids mit zwei Einheiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 100 zum Bereitstellen eines Fluids 102 für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fluid 102 ist insbesondere als ein Reagenz oder ein Hilfsstoff für ein biochemisches Analyseverfahren verwendbar. Beispielsweise kann das Fluid 102 Alkohol oder ein Alkohol-Gemisch sein, das zumindest 75% Alkohol enthält. Das System 100 besteht aus einer Einheit 104 zum Bevorraten des Fluids 102 und einer Aufnahmevorrichtung 106. Die Einheit weist einen Grundkörper 108, einen Kolben 110 und einen Verschluss 112 auf. Die Aufnahmevorrichtung 106 weist eine Aufnahmeöffnung 114, eine Bereitstellungskammer 116 und einen Kanal 118 zu einer nicht dargestellten biochemischen Analyseeinheit zum Durchführen eines biochemischen Analyseverfahrens auf.
  • Die Einheit 104 zum Bevorraten des Fluids 102 ist in die Aufnahmevorrichtung 106 unlösbar eingesteckt worden, nachdem die Einheit 104 hergestellt worden ist. Die Einheit 104 und die Aufnahmevorrichtung 106 sind fluiddicht miteinander verbunden. Der Grundkörper 108 der Einheit weist einen mittigen Durchgangskanal 120 auf, in dem das Fluid 102 angeordnet ist. Der Grundkörper 108 ist aus einem Material, das undurchlässig für das Fluid 102 und Bestandteile des Fluids 102 ist. Der Durchgangskanal 120 verläuft von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende des Grundkörpers 108. Der Kolben 110 ist in dem Durchgangskanal axial beweglich gelagert. Der Kolben 110 ist gegenüber dem Grundkörper 108 fluiddicht abgedichtet. Der Kolben 110 ist aus einem Material, das undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids ist. Der Kolben 110 ist von dem ersten Ende des Durchgangskanals zugänglich. Der Verschluss 112 ist an dem zweiten Ende des Durchgangskanals 120 angeordnet. Der Verschluss 112 ist aus einem Material, das undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteilen des Fluids ist. Der Verschluss 120 ist fluiddicht mit dem Grundkörper 108 verbunden. Der Verschluss 112 ist dazu ausgebildet, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid 102 größer als ein Berstdruck ist.
  • Die Aufnahmeöffnung 114 ist dazu ausgebildet, den Grundkörper 108 aufzunehmen. Die Aufnahmeöffnung 114 ist als ein Durchgangskanal von einer Außenseite der Aufnahmevorrichtung 106 zu einer Innenseite der Aufnahmevorrichtung 106 ausgebildet. Die Aufnahmeöffnung 114 ist dazu ausgebildet, an einer Außenfläche des Grundkörpers 108 fluiddicht abzudichten, wenn der Grundkörper 108 in der Aufnahmeöffnung 108 angeordnet ist.
  • Die Einheit 104 kann aus einem Material angefertigt sein, das diffusionsdicht für Lösemittel, insbesondere Alkohol ist. Das Material kann insbesondere ein Polymer sein. Dadurch können in der Einheit 104 lösemittelhaltige, insbesondere alkoholhaltige Fluide bzw. Flüssigkeiten und/oder Pasten dauerhaft verlustfrei gelagert werden, bis sie gebraucht werden. Auch zum Denaturieren neigende Fluide können in der Einheit vor Lösemitteldämpfen, insbesondere Alkoholdämpfen geschützt werden. Die Aufnahmevorrichtung 106 kann wiederum aus einem kostengünstigen und gut formbaren Material hergestellt sein, da das Fluid und andere Fluide lediglich für die Dauer des biochemischen Analyseverfahrens in der Aufnahmevorrichtung verbleibt und für Diffusionsprozesse nicht genug Zeit zur Verfügung steht.
  • Durch den Einsatz eines Spritzenbehälters 104 kann für die Lagerung von Alkohol als Fluid ein vorteilhafter Kunststoff (COC, PP, PE) oder Stahl verwendet werden. Der Kunststoff des Spritzen-Behälters 104 kann unabhängig vom Kunststoff der Kartusche 106 ausgewählt werden. Somit kann ein kostengünstiger Kunststoff, mit hohen Alkohol-Permeationsraten bei der Auslegung der Kartusche 106 verwendet werden (z. B. PC).
  • Durch die Aktuierung der Spritze 104 wird die Flüssigkeit 102 immer zu 100% ausgedrückt und es entsteht kein Verlust an teuren Reagenzien im LOC-Fluidnetzwerk 116, was zu einer Kostenoptimierung von teuren PCR-Primern führt. Zusätzlich kann die Flüssigkeit 102 dosiert bereitgestellt werden, was zu einem verbesserten Ablauf führt. Kleine Mengen (wenige µl) an Flüssigkeiten 102 können langzeitstabil gelagert und zu 100% dem Assay bereitgestellt werden. Dadurch ergibt sich eine Qualitätsverbesserung beim Ablauf des Assays.
  • Durch die Bewegung des Kolbens 110 können niederviskose Flüssigkeiten 102 gelagert und sicher ausgedrückt werden. Das Ausdrücken über eine Volumenverdrängung stellt ein flexibles und robustes System dar. Die Spritzen 104 können als zusätzliche Reservoire während des Prozessablaufs auf der Kartusche 100 verwendet werden, wodurch eine Reduktion der Baugröße ermöglicht wird. Durch ein Zweikammersystem innerhalb der Spritze 104 können Flüssigkeiten 102 innerhalb der Spritze 104 gemischt werden, wodurch eine weitere Reduktion der Baugröße der Kartusche 100 ermöglicht wird.
  • Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen einer Einheit zum Bereitstellen eines Fluids gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 weist einen Schritt 202 des Bereitstellens, einen Schritt 204 des Füllens und einen Schritt 206 des Anordnens auf. Im Schritt 202 des Bereitstellens werden ein Grundkörper mit einem Durchgangskanal und ein Kolben, der in dem Durchgangskanal axial beweglich gelagert ist, bereitgestellt. In dem Durchgangskanal ist das Fluid anordenbar. Der Grundkörper ist undurchlässig für das Fluid und/oder Bestandteile des Fluids. Der Grundkörper ist dazu ausgebildet, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden. Das Durchgangskanal verläuft von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende. Der Kolben ist gegenüber dem Grundkörper fluiddicht abgedichtet ausgeführt und undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids. Der Kolben ist von dem ersten Ende des Durchgangskanals zugänglich. Im Schritt 204 des Füllens wird der Durchgangskanal von dem zweiten Ende mit dem Fluid gefüllt. Im Schritt 206 des Anordnens wird ein Verschluss an dem zweiten Ende des Durchgangskanals angeordnet. Der Verschluss ist undurchlässig für das Fluid und Bestandteile des Fluids und wird fluiddicht mit dem Grundkörper verbunden, um die Einheit zum Bereitstellen des Fluids herzustellen. Der Verschluss ist dazu ausgebildet, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid größer als ein Berstdruck ist.
  • Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 weist einen Schritt 302 des Bereitstellens und einen Schritt 304 des Bewegens auf. Im Schritt 302 des Bereitstellens wird ein System zum Bereitstellen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz bereitgestellt. Im Schritt 304 des Bewegens wird der Kolben von dem ersten Ende in den Durchgangskanal hinein bewegt, bis der Druck im Fluid größer ist, als der Berstdruck, um das Fluid am zweiten Ende des Durchgangskanals, auf der Innenseite bereitzustellen.
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts aus einem System 100 zum Bereitstellen eines Fluids für eine biochemische Analyseeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt somit einen Querschnitt einer eingeclipsten Spritze 104 in der Kartusche 106. Das System 100 entspricht dem System in Fig. 1. Zusätzlich weist der Kolben 110 eine Länge auf, die größer als eine Länge des Grundkörpers 108 ist. Dadurch steht der Kolben 110 in dem dargestellten, gefüllten Zustand der Einheit 104 mit einem freien Ende über den Grundkörper 108 über. Der Kolben 110 weist an dem freien Ende eine Betätigungsfläche 400 auf. Die Betätigungsfläche 400 ist quer zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens 110 ausgerichtet. Die Betätigungsfläche 400 ist um ein Vielfaches größer als eine Querschnittsfläche des Kolbens 110. Durch die Größe der Betätigungsfläche 400 wird ein Bewegen des Kolbens 110 zu vereinfacht. An einem Rand der Betätigungsfläche 400 ist ein Kragen 402 angeordnet. Der Kragen 402 ist quer zu der Betätigungsfläche 400 ausgerichtet und weist in Richtung auf die Aufnahmevorrichtung 106. Der Kragen 402 ist um die Betätigungsfläche 400 umlaufend ausgeführt. Eine Schnittfläche des Kolbens 110, der Betätigungsfläche 400 und des Kragens 402 weist die Form eines Großbuchstaben T mit Serifen am Querstrich auf. Dabei repräsentieren der Kolben 110 den Stamm des Buchstabens, die Betätigungsfläche 400 den Querstrich und der Kragen 402 die Serifen. Der Kragen 402 ist dazu ausgebildet, als Tiefenanschlag für den Kolben 110 zu wirken. Beim Betätigen des Kolbens 110 kann der Kolben 110 so weit in den Grundkörper 108 gedrückt werden, bis eine Anschlagfläche 404 des Kragens 402 an einer Außenseite der Aufnahmevorrichtung 106 anliegt.
  • Der Grundkörper 108 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgeführt. Der Grundkörper weist eine Verriegelungseinrichtung 406 zum unlösbaren Verbinden des Grundkörpers 108 mit der Aufnahmevorrichtung 106 auf. Die Verriegelungseinrichtung 406 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Mehrzahl von Federn 406 ausgeführt, die aus dem Grundkörper 108 hervorstehen. Die Federn 406 sind dazu ausgebildet, beim Einführen der Einheit 104 in die Aufnahmevorrichtung 106 jeweils umgebogen zu werden und an einem Vorsprung 408 der Aufnahmevorrichtung 106 einzurasten. Dazu weist die Aufnahmevorrichtung 106 im Bereich des Durchgangskanals 114 Taschen 410 auf, die die Vorsprünge 408 ausbilden. Zwischen den Taschen 410 und der Innenseite ist eine Dichtfläche 412 angeordnet, an der die Einheit 104 den Durchgangskanal 114 fluiddicht abdichtet, wenn die Einheit 104 mit der Aufnahmevorrichtung 106 verbunden ist. Die Federn 406 liegen in eingestecktem Zustand an der zur Innenseite gerichteten Seite der Taschen 410 an und repräsentieren damit die Anschlagfläche zum Begrenzen der Einstecktiefe des Grundkörpers 108. Zwischen der Außenseite und den Taschen 410 weist den Durchgangskanal 114 Verbreiterungen auf, um Raum zum Einführen der Federn 406 bereitzustellen. Wenn die Federn 406 in den Taschen 410 angeordnet sind, erstrecken sie sich diagonal durch die Taschen 410 und verhindern ein Entfernen der Einheit 104 aus der Aufnahmevorrichtung 106. Der Durchgangskanal in dem Grundkörper 108 ist wie in Fig. 1 durch eine Folie als Verschluss 112 abgedeckt. Die Folie ist stoffschlüssig mit dem Grundkörper 108 verbunden. Um ein kontrolliertes Bersten des Verschlusses 112 zu erreichen, kann die Folie eine Sollbruchstelle aufweisen. Ebenso kann beispielsweise ein Teilbereich einer Verbindungsstelle zwischen dem Verschluss 112 und dem Grundkörper 108 schwächer als der Rest der Verbindungsstelle ausgeführt werden, damit der Verschluss in dem Teilbereich kontrolliert versagt.
  • Im Gegensatz zu Fig. 1 weist die Aufnahmevorrichtung 106 hier keine Bereitstellungskammer auf. Der Verschluss 112 ist unmittelbar in dem Kanal 118 angeordnet, während der Grundkörper 104 in den Kanal 118 hineinragt.
  • Mit anderen Worten werden die Reagenzien in sogenannte Spritzen 104 abgefüllt. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer eingeclipsten Spritze 104 in der Kartusche 106. Diese Spritzen 104 können außerhalb der Kartusche 106 befüllt werden und werden anschließend durch eine Klebefolie 112 versiegelt. Alle Spritzen 104 werden während des Produktionsprozesses in die Kartusche 106 eingeclipst, wobei alternative Befestigungsmöglichkeiten ebenfalls möglich sind, beispielsweise Schrauben oder Klemmen. Die Spritzen 104 können durch einen Deckel, wie in Fig. 5 gegen unbeabsichtigtes Betätigen während des Transports geschützt werden. Beim Bereitstellen des Fluids drückt die DxU (DxU = Diagnostic-Unit) mit einer Kraft F auf den Kolben 110 und betätigt damit die Spritze 104. Unter einer DxU kann ein Auswertegerät verstanden werden, in das die Kartusche gesteckt wird und durch das die Kartusche betrieben wird. Die Auswerteeinheit stellt auch die Schnittstelle zum Bediener her, in dem die Ergebnisse angezeigt werden. Die Menge der Reagenz, die bereitgestellt wird, kann über den Verfahrweg und durch einen definierten Anschlag 404 in der Kartusche 106 bestimmt werden. Zusätzlich kann durch den Durchmesser des Kolbens 110 das Volumen der Spritze 104 variiert werden. Für die Betätigung des Kolbens 110 sind zwischen DxU und Kartusche 100 keine Dichtelemente notwendig. Die Dichtelemente sind bereits in der Kartusche 106 und Spritze 104 integriert.
  • Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Systems 100 zum Bereitstellen eines Fluids mit zwei Einheiten 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Einheiten 104 entsprechen der Einheit in Fig. 4. Beide Einheiten 104 sind nebeneinander angeordnet. Die Einheiten 104 sind in einer gemeinsamen Aufnahmevorrichtung 106 eingesteckt und unlösbar verrastet. Die Aufnahmevorrichtung 106 weist zwei nebeneinander angeordnete Durchgangslöcher auf. Die Durchgangslöcher können in eine gemeinsame Mischkammer münden, um die Fluide beider Einheiten 104 zu mischen. Ebenso können die Durchgangslöcher auch in je einer Bereitstellungskammer münden, um für das biochemische Analyseverfahren getrennt verwendbar zu sein. Um die Einheiten 104 vor einem unbeabsichtigten Betätigen zu schützen, sind die Betätigungsflächen 400 durch eine Schutzhaube 500 abgedeckt. Die Schutzhaube 500 ist an der Aufnahmevorrichtung 106 befestigt und ist dazu vorgesehen, vor der Benutzung des Systems 100 entfernt zu werden, damit die Betätigungsflächen freigelegt werden. Die Schutzhaube 500 schützt die Einheiten 104 auch vor Umwelteinflüssen, insbesondere Verschmutzungen. Dadurch kann ein Analysegerät beim Einsetzen der Analyseeinheit mit dem daran befestigten System 100 zum Bereitstellen rein gehalten werden.
  • Mit anderen Worten zeigt Fig. 5 eine LOC (Lab On Chip)-Kartusche 100 mit integrierten Spritzen 104 zur Reagenzienvorlagerung. Bei Lab-on-Chip (LOC) Produkten oder sogenannten Mikro-Fluidischen Plattformen (µTAS) werden medizinische und biologische Flüssigkeiten auf einem Träger prozessiert und damit Patientenproben auf das Vorhandensein von Erregern und Bakterien analysiert. Die Lab-on Chip Plattformen können als sogenannte Kartuschen aufgebaut sein, welche als Einweg-Artikel die Patientenprobe aufnehmen und verarbeiten. Für den Prozessablauf auf der Kartusche werden Flüssigkeiten benötigt, die entweder auf der Kartusche gelagert werden können oder für den Prozessablauf durch einen Bediener nachträglich zugegeben werden können. Das nachträgliche Einsetzen der Reagenzien auch von alkoholhaltigen Stoffen kann durch den hier vorgestellten Ansatz vermieden werden, da dieser erst kurz vor Ablauf des Assays bereitgestellt wird. Dadurch spielen die hohen Permeationsraten des Alkohols in günstigen Kunststoffen keine Rolle.
  • Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine langzeitstabile Lagerung aller Reagenzien eines Lab-On-Chip-Assays auf der Kartusche 100. Besonders alkoholhaltige Reagenzien oder Reagenzien mit geringen Mengen können mit den hier vorgestellten Einheiten 104 zum Bevorraten sicher innerhalb der LOC-Kartusche 100 gelagert werden. Das gezeigte System 100 stellt eine Lagerung während des Transports sicher und ermöglicht ein einfaches Öffnen und Bereitstellen der Reagenzien im Anwendungsfall. Alle Kolben der Spritzen 104 einer Kartusche 106 können über einen Balken verbunden werden, der durch die DxU heruntergedrückt wird und damit die Spritzen 104 gleichzeitig entleert.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine "und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims (10)

  1. Einheit (104) zum Bevorraten eines Fluids (102), insbesondere einer Reagenz oder eines Hilfsstoffs für ein biochemisches Analyseverfahren, wobei die Einheit (104) die folgenden Merkmale aufweist:
    einen Grundkörper (108) mit einem Durchgangskanal (120) in dem das Fluid (102) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (108) undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) ist und dazu ausgebildet ist, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung (106) einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden, wobei das Durchgangskanal (120) von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende verläuft;
    einen Kolben (110), der in dem Durchgangskanal (120) axial beweglich gelagert ist, wobei der Kolben (110) gegenüber dem Grundkörper (108) fluiddicht abgedichtet ausgeführt ist und der Kolben (110) undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) ist und von dem ersten Ende des Durchgangskanals (120) zugänglich ist; und
    einen Verschluss (112), der an dem zweiten Ende des Durchgangskanals (120) angeordnet ist, wobei der Verschluss (112) undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) ist und fluiddicht mit dem Grundkörper (108) verbunden ist, wobei der Verschluss (112) dazu ausgebildet ist, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid (102) größer als ein Berstdruck ist.
  2. Einheit (104) gemäß Anspruch 1, bei der der Verschluss (112) als diffusionsdichte Folie ausgeführt ist, die mit dem Grundkörper (108) verschweißt ist und/oder der Verschluss (112) eine Sollbruchstelle aufweist.
  3. Einheit (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Verschluss (112) dazu ausgebildet ist, sich zu schließen, wenn der Druck im Fluid (102) um einen Toleranzdruck geringer als der Berstdruck ist.
  4. Einheit (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der eine Länge des Kolbens (110) größer oder gleich einer Länge des Durchgangskanals (120) ist und/oder bei der der Kolben (110) und der Durchgangskanal (120) eine Presspassung bilden.
  5. Einheit (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Kolben (110) auf einer dem ersten Ende zugewandten Seite eine Betätigungsfläche (400) aufweist, die quer zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens (110) ausgerichtet ist und/oder der Kolben (110) einen Tiefenanschlag (404) aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Eindringtiefe des Kolbens (110) in dem Durchgangskanal (120) zu begrenzen.
  6. Einheit (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Grundkörper (108) zumindest eine Verriegelungseinrichtung (406) zum unlösbaren Verbinden des Grundkörpers (108) mit der Aufnahmevorrichtung (106) aufweist und/oder der Grundkörper (108) zumindest eine Anschlagfläche aufweist, um eine Einstecktiefe des Grundkörpers (108) in die Aufnahmevorrichtung (106) zu begrenzen und/oder der Grundkörper (108) zumindest eine Handhabungsfläche zum Handhaben der Einheit (104) durch ein Handhabungssystem aufweist.
  7. Aufnahmevorrichtung (106) zum Aufnehmen einer Einheit (104) zum Bevorraten eines Fluids (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Aufnahmevorrichtung (106) das folgende Merkmal aufweist:
    eine Aufnahmeöffnung (114) zum Aufnehmen des Grundkörpers(1 08), wobei die Aufnahmeöffnung (114) ein als ein Durchgangskanal von einer Außenseite der Aufnahmevorrichtung (106) zu einer Innenseite der Aufnahmevorrichtung (106) ausgebildet ist, wobei die Aufnahmeöffnung (114) dazu ausgebildet ist, an einer Außenfläche des Grundkörpers (108) fluiddicht abzudichten, wenn der Grundkörper (108) in der Aufnahmeöffnung (114) angeordnet ist.
  8. System (100) zum Bereitstellen eines Fluids (102) für eine biochemische Analyseeinheit mit folgenden Merkmalen:
    eine Aufnahmevorrichtung (106) gemäß Anspruch 7, wobei die Innenseite fluidisch mit der Analyseeinheit verbunden ist; und
    eine Einheit (104) zum Bevorraten eines Fluids (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Grundkörper (108) in der Aufnahmeöffnung (114) angeordnet ist und die Außenfläche des Grundkörpers (108) gegen die Aufnahmeöffnung (114) fluiddicht abgedichtet ist, wobei der Grundkörper (108) unlösbar mit der Aufnahmevorrichtung (106) verbunden oder verbindbar ist und der Verschluss (112) auf der Innenseite angeordnet oder anordenbar ist.
  9. Verfahren (200) zum Herstellen einer Einheit (104) zum Bereitstellen eines Fluids (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist:
    Bereitstellen (202) eines Grundkörpers (108) mit einem Durchgangskanal (120) und eines Kolbens (110), der in dem Durchgangskanal (120) axial beweglich gelagert ist, wobei in dem Durchgangskanal (120) das Fluid (102) anordenbar ist und der Grundkörper (108) undurchlässig für das Fluid (102) und Bestandteile des Fluids (102) ist und dazu ausgebildet ist, fluiddicht mit einer Aufnahmevorrichtung (106) einer biochemischen Analyseeinheit verbunden zu werden, wobei das Durchgangskanal (120) von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende verläuft, wobei der Kolben (110) gegenüber dem Grundkörper (108) fluiddicht abgedichtet ausgeführt ist und der Kolben (110) undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) ist und von dem ersten Ende des Durchgangskanals (120) zugänglich ist;
    Füllen (204) zumindest eines Teils des Durchgangskanals (120) mit dem Fluid (102) von dem zweiten Ende aus; und
    Anordnen (206) eines Verschlusses (112) an dem zweiten Ende des Durchgangskanals (120), wobei der Verschluss (112) undurchlässig für das Fluid (102) und/oder Bestandteile des Fluids (102) ist und fluiddicht mit dem Grundkörper (108) verbunden wird, wobei der Verschluss (112) dazu ausgebildet ist, zu bersten, wenn ein Druck in dem Fluid (102) größer als ein Berstdruck ist, um die Einheit (104) zum Bereitstellen des Fluids (102) herzustellen.
  10. Verfahren (300) zum Bereitstellen eines Fluids (102) für eine biochemische Analyseeinheit mit folgenden Schritten:
    Bereitstellen (302) eines Systems (100) zum Bereitstellen gemäß Anspruch 8; und
    Bewegen (304) des Kolbens (110) von dem ersten Ende in den Durchgangskanal (120) hinein, bis der Druck im Fluid (102) größer ist, als der Berstdruck, um das Fluid (102) am zweiten Ende des Durchgangskanals (120), auf der Innenseite bereitzustellen.
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