EP3052233B1 - Vorrichtung und verfahren zum aliquotieren einer flüssigkeit - Google Patents

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EP3052233B1
EP3052233B1 EP14772107.0A EP14772107A EP3052233B1 EP 3052233 B1 EP3052233 B1 EP 3052233B1 EP 14772107 A EP14772107 A EP 14772107A EP 3052233 B1 EP3052233 B1 EP 3052233B1
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EP
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measuring chamber
liquid
chamber
fluid
fluid outlet
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Frank Schwemmer
Steffen ZEHNLE
Nils Paust
Pierre Dominique Kosse
Daniel Mark
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Hahn-Schickard-Gesellschaft fur Angewandte Forsch
Original Assignee
Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
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Definitions

  • the present invention relates to a fluidics module, a device for aliquoting a liquid and a method for aliquoting a liquid. Examples of embodiments relate to parallel pneumatic measuring and aliquoting.
  • centrifugal microfluidics In centrifugal microfluidics, rotors are used to process liquids. Corresponding rotors contain chambers for collecting liquid and channels for fluid guidance. With centripetal acceleration of the rotor, the liquid is pressed radially outwards and can thus reach a radially outer position through appropriate fluid guidance. Centrifugal microfluidics is used, for example, in the field of life sciences, especially in laboratory analysis. Centrifugal microfluidics is used to automate processes and replace processes such as pipetting, mixing, measuring, aliquoting and centrifuging.
  • Aliquoting liquids is particularly necessary at the beginning, during or at the end of a process chain in order to carry out several independent detection reactions with one sample. Aliquoting processes are therefore essential for the fully automated parallelization of laboratory processes in a centrifugal-microfluidic rotor. For certain analysis methods, not only the aliquoting of a single volume of liquid into several aliquots is required, but also the aliquoting of several different liquid volumes, the aliquots of which in turn have to be further processed - e.g. mixed together. Quantitatively meaningful analysis processes can only be carried out if the aliquots have volumes that are as precisely defined as possible. For this reason, every aliquoting step should always be combined with a measuring step. This also applies if different aliquoting steps take place in parallel in a centrifugal microfluidic rotor.
  • Godino et al. [Lab Chip, 2013, 13, 685-69 , illustration 1 ] describes a dimensional structure containing a single compression chamber with an inlet and an outlet channel.
  • the compression chamber consists of two sections running radially on the outside (left & right) and a radially inner section.
  • a defined partial volume can be recorded from the left section. Excess liquid volume that exceeds the volume of the left section does not remain in the left section and therefore cannot be separated.
  • end cavities in a centrifugal microfluidic rotor can be filled via a supply channel running radially outward with ends extending radially inward.
  • the end cavities are vented so that air can escape from the end cavities during the filling process.
  • the excess liquid is then drained away from the end cavities via the supply channel and a siphon.
  • the liquid-gas interface between the liquid in the measuring channels and the air in the end cavities becomes unstable, so that the compressed gas escapes from the end cavity through the liquid phase in the measuring channel, and this can be transferred into the end cavity.
  • the US 6,632,399 B1 discloses a microfluidic array for separating glycohemoglobin from a blood sample.
  • the EP 1 832 872 A1 discloses a biological sample analysis plate on which, when a biological sample is transferred by rotating the plate, the biological sample can be easily transferred from an outer peripheral side to an inner peripheral side with respect to a rotation center.
  • the WO 2004/113871 A2 discloses a fluid circuit for receiving a fluid and separating a component of a fluid from the fluid.
  • the present invention is therefore based on the object of creating an improved concept for aliquoting a liquid.
  • Embodiments provide methods for aliquoting a liquid with a fluidic module, the fluidic module having a first measuring chamber and a second measuring chamber, a first fluid inlet channel connected to the first measuring chamber, and a second fluid inlet channel connected to the second measuring chamber, a first fluid outlet channel , which is connected to the first measuring chamber, and a second fluid outlet channel, which is connected to the second measuring chamber, wherein the fluidic module is designed such that when the fluidic module rotates about a center of rotation, a liquid centrifugally enters the first measuring chamber via the first fluid inlet channel and is driven into the second measuring chamber via the second fluid inlet channel, so that a compressible medium previously present in the first measuring chamber and in the second measuring chamber is compressed by the liquid driven into the first measuring chamber and the second measuring chamber, the fluidic module being designed in this way that when the rotation frequency is reduced and the compressible medium expands as a result, at least 80% of the liquid present in the first measuring chamber is discharged from the first measuring chamber via the first fluid outlet channel and
  • exemplary embodiments of the present invention are used in particular in the field of centrifugal microfluidics, which involves the processing of liquids in the nanoliter to milliliter range.
  • the fluidic structures can have suitable dimensions in the micrometer range for handling corresponding liquid volumes.
  • the fluidic structures (geometric structures) and the associated processes are suitable for measuring and/or aliquoting liquid in centrifuge rotors.
  • radial it is meant radially with respect to the center of rotation about which the fluidic module or the rotor is rotatable.
  • a radial direction away from the center of rotation is radially decreasing and a radial direction towards the center of rotation is radially increasing.
  • a fluid channel whose beginning is closer to the center of rotation than its end is thus radially sloping, while a fluid channel whose beginning is further from the center of rotation than its end is radially rising.
  • Fig. 1 shows a device 8 with a fluidic module 10 in the form of a rotating body which has a substrate 12 and a lid 14.
  • the substrate 12 and the lid 14 can be circular in plan view, with a central opening via which the rotating body 10 can be attached to a rotating part 18 of a drive device via a conventional fastening device 16.
  • the rotating part 18 is rotatably mounted on a stationary part 22 of the drive device 20.
  • the drive device can be, for example, a conventional centrifuge with an adjustable rotation speed or a CD or DVD drive.
  • a control device 24 can be provided, which is designed to control the drive device 20 in order to apply rotations at different rotational frequencies to the rotating body 10.
  • the control device 24 can, as for those skilled in the art is obvious, for example, be implemented by an appropriately programmed computing device or a user-specific integrated circuit.
  • the control device 24 may further be designed to control the drive device 20 in response to manual input from a user in order to effect the required rotations of the rotating body.
  • the controller 24 is configured to control the drive device 20 to apply the rotating body to the rotational frequencies required to implement the invention as described herein.
  • a conventional centrifuge with only one direction of rotation can be used as the drive device 20.
  • the rotating body 10 has the required fluidic structures.
  • the required fluidic structures can be formed by cavities and channels in the lid 14, the substrate 12 or in the substrate 12 and the lid 14.
  • fluidic structures may be depicted in the substrate 12 while filling openings and vent openings are formed in the lid 14.
  • fluidic modules 32 are inserted into a rotor 30 and, together with the rotor 30, form the rotating body 10.
  • the fluidic modules 32 can each have a substrate and a cover, in which corresponding fluidic structures can in turn be formed.
  • the rotating body 10 formed by the rotor 30 and the fluidic modules 32 can in turn be subjected to rotation by a drive device 20, which is controlled by the control device 24.
  • the fluidic module or the rotating body that has the fluidic structures can be formed from any suitable material, for example a plastic, such as PMMA (polymethyl methacrylate, polycarbonate, PVC, polyvinyl chloride) or PDMS (polydimethylsiloxane) glass or similar.
  • a plastic such as PMMA (polymethyl methacrylate, polycarbonate, PVC, polyvinyl chloride) or PDMS (polydimethylsiloxane) glass or similar.
  • PMMA polymethyl methacrylate, polycarbonate, PVC, polyvinyl chloride
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • FIG. 3a A top view of a section of a fluidic module 50 according to the invention, in which a cover is omitted so that the fluidic structures can be seen, is shown in Fig. 3a shown.
  • This in Fig. 3a Fluidic module 50 shown may have the shape of a disk, so that the fluidic structures are rotatable about a center of rotation 52.
  • the disk may have a central hole 54 for attachment to a drive device, for example as referred to above Figures 1 and 2 was explained.
  • the fluidic structures of the fluidic module 50 may include a measurement chamber 60, a compression chamber 66 connected to the measurement chamber 60 via a fluid overflow 68, a fluid inlet channel 70 connected to the measurement chamber 60, and a fluid outlet channel 72 connected to the measurement chamber 60 , exhibit.
  • the fluidic module 50 can be designed in such a way that when the fluidic module 50 rotates about the center of rotation 52, a liquid is driven centrifugally into the measuring chamber 60 via the fluid inlet channel 70 until liquid passes from the measuring chamber 60 into the compression chamber 66 via the fluid overflow 68, and until a compression of a compressible medium previously present in the measuring chamber 60, in the compression chamber 66 and the fluid overflow 68 caused by the liquid driven into the measuring chamber 60 is so great that when a rotation frequency is reduced and the resulting expansion of the compressible medium, a large part of the Liquid present in the measuring chamber 60 is driven out of the measuring chamber 60 via the fluid outlet channel 72.
  • the fluidic module 50 can be designed in such a way that when the rotation frequency is reduced and the resulting expansion of the compressible medium, a large part of the liquid present in the measuring chamber 60 is driven out of the measuring chamber 60 via the fluid outlet channel 72.
  • the measuring chamber 60, the compression chamber 66 and the fluid overflow 68 can be designed such that when the fluidic module 50 rotates about the center of rotation 52, the liquid is centrifugally driven into the measuring chamber 60 via the fluid inlet channel 70 until liquid is discharged from the fluid overflow 68 Measuring chamber 60 enters a section (e.g. collecting area) 67 of the compression chamber 66, in which the liquid that has entered the section of the compression chamber 66 is fluidically separated from the liquid present in the measuring chamber 60.
  • a section e.g. collecting area
  • the fluid overflow 68 can be arranged radially further inward than a radially outer end of the measuring chamber 60.
  • the fluid overflow 68 as in Fig. 3a can be seen, be arranged at a radially inner end of the measuring chamber 60 and / or the compression chamber 66.
  • the measuring chamber 60 is first (completely) filled before liquid passes from the measuring chamber 60 via the fluid overflow 68 into the section 67 of the compression chamber 66.
  • a radially outer end of the compression chamber 66 can be arranged radially further out than a radially outer end of the measuring chamber 60.
  • the fluidic module 50 can be designed such that when the fluidic module 50 rotates about the center of rotation 52, the liquid centrifugally driven into the measuring chamber 60 includes the compressible medium present in the measuring chamber 60, the compression chamber 66 and the fluid overflow 68.
  • the measuring chamber Before filling, i.e. before the liquid is centrifugally driven into the measuring chamber 60, the measuring chamber can also contain (dry or liquid) reagents in addition to the compressible medium. In other words, (dry or liquid) reagents can also be stored in the measuring chamber 60.
  • the measurement chamber 60 may include a fluid inlet 62 and a fluid outlet 64, with the fluid inlet channel 70 connected to the measurement chamber 60 via the fluid inlet 62, and the fluid outlet channel 72 connected to the measurement chamber 60 via the fluid outlet 64.
  • the measuring chamber 60 can also have a combined fluid inlet/fluid outlet 62,64, with the fluid inlet channel 70 and the fluid outlet channel 72 being connected to the measuring chamber 60 via the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64.
  • the fluid outlet 64 of the measuring chamber 60 can be arranged such that the fluid outlet 64 of the measuring chamber 60 is sealed by the liquid centrifugally driven into the measuring chamber 60.
  • the fluid outlet 64 of the measuring chamber 60 can be arranged at a radially outer end of the measuring chamber 60 (bottom), as shown in FIG Fig. 3a according to a possible embodiment is shown.
  • the fluid inlet 62 of the measuring chamber is in the in Fig. 3a shown embodiment is also arranged at the radially outer end of the measuring chamber 60 (bottom).
  • the fluid inlet 62 of the measuring chamber 60 can also be arranged at a different position, such as at a radially inner end of the measuring chamber 60 (top) or between the radially inner end of the measuring chamber 60 and the radially outer end of the measuring chamber 60.
  • the fluidic module 50 can also be designed in such a way that when the fluidic module 50 rotates about the center of rotation 52, more liquid is driven centrifugally into the measuring chamber 60 than the measuring chamber 60 can hold, so that liquid flows via the fluid overflow 68 from the measuring chamber 60 into the compression chamber 66 arrived.
  • the fluid inlet channel 70 can be connected to an inlet region of the fluidic module 50.
  • the inlet area of the fluidic module 50 can be designed such that it can hold a larger volume of liquid (liquid volume) than the measuring chamber 60.
  • the inlet area of the fluidic module 50 can also be designed in such a way that a larger volume of liquid can be added to the inlet area of the fluidic module 50 than the measuring chamber 60 can hold.
  • the inlet region of the fluidic module 50 can be connected to a liquid chamber, so that liquid passes from the liquid chamber into the inlet region of the fluidic module 50 before and/or during the rotation of the fluidic module 50 about the center of rotation 52.
  • the inlet region of the fluidic module 50 can be designed as a liquid receptacle or can be connected to a liquid receptacle, so that liquid can be added to the liquid receptacle before and/or during the rotation of the fluidic module 50 about the rotation center 52.
  • the measuring chamber 60 can be designed to measure a defined volume of the liquid (liquid volume).
  • the measuring chamber 60 can therefore be designed in such a way that it can hold a defined and reproducible volume of liquid, which can then be driven, for example, via the fluid outlet channel 72 into a chamber connected to the fluid outlet channel 72.
  • the measuring chamber 60, the compression chamber 66 and the fluid overflow 68 can be designed in such a way that liquid only passes from the measuring chamber 60 via the fluid overflow 68 into the section 67 of the compression chamber 66 after the measuring chamber 60 has absorbed the volume of liquid to be measured ( e.g. after the measuring chamber 60 is (completely) filled). Liquid driven further centrifugally into the measuring chamber 60 thus flows after the measuring chamber 60 has absorbed the volume of liquid to be measured from the measuring chamber 60 via the fluid overflow 68 into the section 67 of the compression chamber 66, so that the fill level in the measuring chamber 60 does not change.
  • the volume of liquid (liquid volume) measured by the measuring chamber 60 can be defined by an overflow point between the measuring chamber 60 and the compression chamber 66.
  • the overflow point can be defined, for example, by an opening of the fluid overflow 68 into the measuring chamber 60 or by a geometric shape of the fluid overflow 68.
  • the fluid overflow 68 can be designed such that it covers at least one area (overflow point) between the Measuring chamber 60 and the compression chamber, which is arranged radially further inward (ie has a smaller distance from the center of rotation) than the mouths of the fluid overflow 68 to the measuring chamber 60 and the compression chamber 66.
  • liquid can be aliquoted using the measuring chamber, or in other words, at least an aliquot part (partial portion) of the liquid can be measured and then driven by the expansion of the compressible medium via the fluid outlet channel 72 into a chamber connected to the fluid outlet channel 72.
  • a quotient of the volume of liquid measured by the measuring chamber 60 and the volume of the liquid (to be measured or aliquoted) that the inlet region of the fluidic module 50 contains or that is added to the inlet region of the fluidic module 50 may be an integer or not can be an integer.
  • the fluidic module 50 can be designed in such a way that a fluidic resistance of the fluid inlet channel 70 is greater than a fluidic resistance of the fluid outlet channel 72.
  • the fluidic module 50 can also be designed such that a fluidic resistance of the fluid inlet 62 of the measuring chamber 60 is greater than a fluidic resistance of the fluid outlet 64 of the measuring chamber 60.
  • the fluidic module 50 can be designed in such a way that when the rotation frequency is reduced and the resulting expansion of the compressible medium, the liquid present in the measuring chamber 60 is (almost) completely driven out of the measuring chamber 60.
  • a (negligible) part of the liquid can remain or remain in the measuring chamber 60, so that the liquid is not completely but almost completely, for example at least 90% (or 80%, 85%, 95%, 99%), is driven out of the measuring chamber 60.
  • a (negligible) portion of the liquid can also be driven out of the measuring chamber 60 via the fluid inlet channel 70.
  • the fluidic module 50 can be designed in such a way that most of the liquid, for example at least 90% (or 80%, 85%, 95%, 99%), is driven out of the measuring chamber 60 via the fluid outlet channel 72.
  • the fluidic module 50 can be designed such that when the rotation frequency is reduced, the liquid that has entered the compression chamber 66 remains in the compression chamber 66, so that when the rotation frequency and the resulting expansion of the compressible medium are reduced, the liquid present in the measuring chamber 60 (almost) completely driven out of the measuring chamber 60.
  • the liquid remaining in the compression chamber 66 thus takes up part of the volume of the compression chamber 66.
  • the fluid overflow 68 can be designed as a fluid overflow channel that connects the measuring chamber 60 and the compression chamber 66.
  • the fluid overflow channel 68 can, for example, be arranged radially further inward than an outer end of the measuring chamber 60 and/or the compression chamber 66.
  • the fluid overflow channel 68 can be arranged at a radially inner end of the measuring chamber 60 and/or the compression chamber 68.
  • the overflow channel 68 can also be arranged at a radially outer end of the measuring chamber 60 and/or the compression chamber 66.
  • Fig. 3b shows a schematic top view of a section of a fluidic module 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the fluidic module 50 can have a (first) measuring chamber 60 1 with a fluid inlet and a fluid outlet, a (first) compression chamber 66 1 , which has a (first) fluid overflow 68 1 with the (first) measuring chamber 60 1 is connected, a (first) fluid inlet channel 70 1 which is connected to the fluid inlet of the (first) measuring chamber 60 1 , and a (first) fluid outlet channel 72 1 which is connected to the fluid outlet of the (first) measuring chamber 60 1 , exhibit.
  • the fluidic module 50 can have a second measuring chamber 60 2 with a fluid inlet and a fluid outlet, a second compression chamber 66 2 , which is connected to the second measuring chamber 60 2 via a second fluid overflow 68 2 , a second fluid inlet channel 70 2 , which is connected to the Fluid inlet of the second measuring chamber 60 2 is connected, and a second fluid outlet channel 72 2 , which is connected to the fluid outlet of the second measuring chamber 60 2 .
  • the fluidic module 50 can have at least one further measuring chamber 60 2 to 60 n with a fluid inlet and a fluid outlet, at least one further compression chamber 66 2 to 66 n , which has at least one further fluid overflow 68 2 to 68 n with the at least one further measuring chamber 60 2 to 60 n is connected, at least one further fluid inlet channel 70 2 to 70 n , which is connected to the fluid inlet of the at least one further measuring chamber 60 2 to 60 n , and at least one further fluid outlet channel 72 2 to 72 n , which is connected to the fluid outlet of the at least another measuring chamber 60 2 to 60 n is connected.
  • the fluidic module 50 can have up to n measuring chambers 60 1 to 60 n with associated compression chambers 66 1 to 66 n , fluid overflows 68 1 to 68 n , fluid inlet channels 70 1 to 70 n and fluid outlet channels 72 1 to 72 n , where n is a natural number is greater than or equal to one, n ⁇ 1.
  • the fluid inlet channel 70 1 and the at least one further fluid inlet channel 70 2 to 70 n can have higher fluidic resistances than the fluid distribution channel 80 1 to 80 2 .
  • the fluid inlet channel 70 1 and the at least one further fluid inlet channel 70 2 to 70 n can each have a fluidic resistance that is at least a factor of 5 (or 10, 15, 20, or more) higher than the fluid distribution channel 80.
  • the fluidic module 50 can have a fluid inlet that is connected to the fluid distribution channel 80 via a fluid channel 82.
  • the fluid channel 82 can have a higher fluidic resistance than the fluid distribution channel 80.
  • the fluid channel 82 can have a fluidic resistance that is at least a factor of 5 (or 10, 15, 20, or more) higher than the fluid distribution channel 80.
  • the fluid channel (inlet channel) 82 can connect the filling channels to the fluidic inlet, wherein the fluid channel (inlet channel) 82 can have a high fluidic resistance (not necessarily high resistance).
  • Fig. 3c shows a schematic top view of a section of a fluidic module 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the measuring chamber 60 1 has a fluid inlet 62 1 and a fluid outlet 64 1 , the fluid inlet channel 70 1 being connected to the measuring chamber 60 1 via the fluid inlet 62 1 , and the fluid outlet channel 72 1 being connected to the measuring chamber 60 1 via the fluid outlet 64 1 is connected.
  • the measuring chamber 60 2 has a combined fluid inlet/fluid outlet 62 2 , 64 2 , wherein the fluid inlet channel 70 and the fluid outlet channel 72 are connected to the measuring chamber 60 2 via the combined fluid inlet/fluid outlet 62 2 , 64 2 .
  • the fluid inlet channel 70 and the fluid outlet channel 72 can be connected directly to the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64, i.e. each open directly into the measuring chamber 60 via the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64.
  • the fluid inlet channel 70 and the fluid outlet channel 72 can also be brought together before the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64.
  • the fluid inlet channel 70 and the fluid outlet channel 72 can be brought together by means of a fluid channel piece (e.g. T-piece or Y-piece), the fluid channel piece being directly connected to the combined fluid inlet/fluid outlet 62, 64.
  • a fluid channel piece e.g. T-piece or Y-piece
  • the fluid inlet channel 70 can be connected directly to the combined fluid inlet/fluid outlet 62, 64, while the fluid outlet channel 72 via the fluid inlet channel 70 is connected to the combined fluid inlet/fluid outlet 62, 64, that is to say that the fluid outlet channel 72 first opens into the fluid inlet channel 70.
  • the fluid outlet channel 72 can be connected directly to the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64, while the fluid inlet channel 70 is connected to the combined fluid inlet/fluid outlet 62,64 via the fluid outlet channel, i.e. that the fluid inlet channel 70 first opens into the fluid outlet channel 72.
  • Fig. 3d shows a schematic top view of a section of a fluidic module 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • channels e.g. capillaries
  • Fig. 3e shows a schematic top view of a section of a fluidic module 50 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Fig. 4a to 4f show a schematic top view of the in Fig. 3b shown fluidic module 50 as well as liquid levels in the fluidic module 50 at six different times. However, it should be noted that the following description also refers to those in the Fig. 3a and 3b to 3e shown fluidic modules 50 is applicable.
  • Fluidic module 50 shown can be used to aliquot liquid.
  • Individual volumes (of the liquid to be aliquoted) can be measured under high centrifugation and separated from one another by a compressed, compressible medium (e.g. compressed air), which has been compressed from the liquid to be measured under centrifugation, and into chambers that are connected to the fluid outlet channels (e.g. follow-up chambers). , to be continued.
  • a compressed, compressible medium e.g. compressed air
  • Different output volumes create a different counterpressure through a different degree of compression of the compressible medium (e.g. air).
  • the compressible medium e.g. air volume
  • the various switching channels will not be exactly identical.
  • the fluidic module 50 for example by the in relation to the Fig. 1 and 2 drive 20 described, in a first phase ( 4a to 4c ) is subjected to a first rotation frequency f 1 , while the fluidic module 50 is in a second phase ( Fig. 4d to 4f ) is subjected to a second rotation frequency f 2 .
  • the second rotation frequency f 2 is smaller than the first rotation frequency f 1 , f 1 > f 2 .
  • Fig. 4a shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a first point in time.
  • Fig. 4b shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a second time.
  • Fig. 4c shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a third time.
  • Fig. 4d shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a fourth time.
  • Fig. 4e shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a fifth time.
  • Fig. 4f shows a schematic top view of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a sixth time.
  • the fluidic module 50 as in the Fig. 4a to 4f shown, can be filled under centrifugation (see Fig. 4a ).
  • the hermetically enclosed volume V of the compressible medium eg air volume
  • the compressible medium e.g.
  • Fig. 5 shows a schematic top view of a section of a fluidic module 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 of the first half of measuring chambers 60 1 to 60 4 are connected to a first inlet region 84 1 of the fluidic module 50 via a first distribution channel 80 1 and a first radially extending channel 82 1 , while the fluid inlet channels 70 5 to 70s the second half of measuring chambers 60 5 to 60s over one second distribution channel 80 2 and a second radially extending channel 82 2 are connected to a second inlet region 84 2 of the fluidic module 50.
  • the fluid outlet channels 70 1 to 70 4 of the first half of measuring chambers 60 1 to 60 4 and the fluid outlet channels 70 5 to 70 8 of the second half of measuring chambers 60 5 to 60 8 are each connected in pairs to a (downstream) chamber 86 1 to 86 4 .
  • first fluid outlet channel 72 1 and the fifth fluid outlet channel 72 5 are connected to the first (downstream) chamber 86 1
  • the second fluid outlet channel 72 2 and the sixth fluid outlet channel 72 6 are connected to the second (downstream) chamber 86 2
  • third fluid outlet channel 72 3 and the seventh fluid outlet channel 72 7 are connected to the third (downstream) chamber 86 3
  • the fourth fluid outlet channel 72 4 and the eighth fluid outlet channel 72 8 are connected to the fourth (downstream) chamber 86 4 .
  • the fluidic module 50 can be used to mix liquids by adding a first liquid to the first inlet region 84 1 and adding a second liquid to the second inlet region 84 2 , so that when the rotation frequency and the associated expansion of the Compressible medium is centrifugally driven into the (downstream) chambers 86 1 to 86 4 in each case an aliquot of the first liquid and an aliquot of the second liquid.
  • Fig. 6a shows a schematic top view of a partial section of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a first point in time.
  • Fig. 6b shows a schematic top view of the partial section of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a second time.
  • the fluidic module 50 continues to be subjected to the first rotation frequency f 1 , whereby the liquid is driven centrifugally via the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 into the measuring chambers 60 1 to 60 4 , resulting in the in Fig. 4b fluid level shown.
  • Fig. 6c shows a schematic top view of the partial section of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a third point in time.
  • the fluidic module 50 continues to be subjected to the first rotation frequency f 1 , whereby the liquid continues to be driven centrifugally via the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 into the measuring chambers 60 1 to 60 4 , so that liquid is already flowing over at the third time the fluid overflows 68 1 to 68 4 from the measuring chambers 60 1 to 60 4 have reached the compression chambers 66 1 to 66 4 .
  • Fig. 6d shows a schematic top view of the partial section of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a fourth point in time.
  • Fig. 6e shows a schematic top view of the partial section of the fluidic module 50 and a liquid level in the fluidic module 50 at a fifth time.
  • FIG. 6a to 6d show an example of the aliquoting process.
  • a first liquid flows under a high rotation frequency (centrifugation) of, for example, 90 Hz from an inlet region 84 1 through a channel 82 1 leading radially outwards via a distribution channel 80 1 into four measuring chambers 60 1 to 60 4 with a volume of approximately 5 ⁇ l.
  • the fluid inlet channel 70 1 to 70 4 to the measuring chamber 60 1 to 60 4 can be designed so that it starts at the upper end of the measuring chamber 60 1 to 60 4 (not absolutely necessary).
  • the fluid outlet channel 72 1 to 72 4 is then hermetically sealed by a first part of the inflowing liquid. Liquid flowing in further then compresses (at least partially) the enclosed compressible medium (e.g. gas volume) in the compression chamber (pressure chamber) 66 1 to 66 4 (see Fig. 6b ).
  • the enclosed compressible medium e.g. gas volume
  • a compression chamber (pressure chamber) 66 1 to 66 4 is connected to each of the measuring chambers 60 1 to 60 4 , in which a defined volume of the compressible medium (eg air volume) is enclosed. Excess liquid flows into the drain areas of the individual compression chambers (pressure chambers) 66 1 to 66 4 until the inlet area 84 1 is emptied (not absolutely necessary). Now a balance is established between centrifugal force and pneumatic counter pressure.
  • the enclosed compressible medium eg air volume
  • pressure chamber 206 expands under the lower centrifugal pressure.
  • the liquid column to rise in the radially running channel 82 1 and in the fluid outlet channel 72 1 to 72 4 , which can be designed, for example, as a siphon. From a certain filling level, the filling level exceeds the top of the siphon 72 1 to 72 4 and the liquid is transported further. Due to the centrifugal force and excess pressure, the liquid from the measuring chambers 60 1 to 60 4 is now completely transferred into the chambers 86 1 to 86 4 .
  • the fluid inlet channel (filling channel) 70 1 to 70 4 is located at the upper end of the measuring chamber 60 1 to 60 4 , the liquid remains in the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 and is not distributed to the measuring chambers 60 1 to 60 4 .
  • the accuracy of the aliquoting process becomes particularly high when the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 and the fluid outlet channels 72 1 to 72 4 are small compared to the measuring chamber 60 1 to 60 4 .
  • Measurement inaccuracies arise, for example, because different initial conditions, such as input volume, manufacturing tolerances, etc., lead to differences in the fill level during the measuring step.
  • the measurement accuracy is directly related to the dimensions of the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 and the fluid outlet channels 72 1 to 72 4 . Smaller dimensions lead to more precise measurements.
  • the fluid outlet channel (e.g Siphon) 72 1 to 72 4 have a much smaller fluidic resistance than the sum of the resistances of the fluid inlet channels 70 1 to 70 4 , and on the other hand, the fluid inlet channel (filling channel) 70 1 to 70 4 can be at a radially inner point of the measuring chamber 60 1 set up to 60 4 .
  • the measuring chambers 60 1 to 60 4 are not in fluid communication, at least during a certain period of emptying. During this time, any pressure differences do not cause any additional errors.
  • the aliquoting concept described above can also be used, with small changes, to aliquot liquids from the radially outer to radially further inward (radially outer aliquoting).
  • the siphon 72 1 to 72 4 can be replaced by an inwardly leading fluid outlet channel 72 5 to 72 8 (see Fig. 5 ).
  • the inlet volume of the liquid per measuring chamber (aliquoting chamber) 60 1 to 60 4 can be designed so that (practically) all of the liquid in the measuring chamber 60 1 to 60 4 and all of the liquid in the fluid outlet channel 72 5 to 72 8 flows into a subsequent, further internal chamber 86 1 to 864 is transferred.
  • an aliquoting concept can be created that aliquots two liquids on a fluidic layer.
  • the overall structure can then, for example, look like this: an aliquot from a first aliquoting structure (first half of measuring chambers 60 1 to 60 4 ) and an aliquot from a second aliquoting structure (second half of measuring chambers 60s to 60s) are placed in a common chamber (cavity ) 86 1 to 86 4 are transferred.
  • the subsequent (cavity) 86 1 to 86 4 can be a mixing chamber 86 1 to 86 4 .
  • the entire circumference around the axis of rotation can potentially be used for fluidic structures.
  • the aliquoting concept presented here is generally also suitable for aliquoting on a multi-layer structured disk.
  • the disk can be designed in such a way that the liquid can be guided over a fluidic layer A for filling and can potentially be guided past crossing channels.
  • the chamber is now emptied via a channel on the fluidic layer B.
  • This channel can be either a siphon (eg 72 1 to 72 4 ) or another channel that leads, for example, radially inwards (eg 72 5 to 72s). Otherwise, the aliquoting process takes place as described with regard to radially inner aliquoting. This is possible, for example: B.
  • each measuring chamber 60 1 to 60 8 can be provided with its own fluidic breakthrough, or several measuring chambers 60 1 to 60 8 can have a fluidic breakthrough together.
  • Embodiments of the present invention enable simultaneous, parallel aliquoting of two liquids on a fluidic layer.
  • the measuring or measuring of the volumes takes place at high pressures, which means that capillary forces have little influence.
  • exemplary embodiments enable a potentially high level of accuracy since the measuring of the liquids takes place at high rotational frequencies.
  • embodiments do not require any sharp edges.
  • the measuring step is carried out at "high" rotation frequencies (rotation frequencies) and then switched on at low rotation frequencies (rotation frequencies).
  • the fluidic structure described here is still functional even when heavily overfilled (> 50% of the measured volume).
  • the aliquoting concept described here allows two liquids to be aliquoted and combined on a fluidic layer.
  • the liquid in the fluidic structure described here, the liquid can be supplied to the measuring chambers from the outside and, moreover, the liquid can then be further processed.
  • At least two aliquots can have a waste cavity connected to this measuring chamber (directly or via a channel); this can be used, for example, for individual quality control of each individual aliquot by reading out the fill level in the waste cavity.
  • the measuring chambers are separated from one another by a fluidic resistance that is higher than the channel used to advance the aliquots.
  • FIG. 1 For exemplary embodiments create a fluidic structure and a method for aliquoting multiple aliquots, where the measuring step is carried out at "high" rotational frequencies (rotational frequencies) and the continuation of the liquids takes place at low rotational frequencies.
  • the fluidic structure can be designed in such a way that a compressible medium (e.g. air) is compressed in the compression chamber when the measuring chamber is filled.
  • the fluidic structure can be designed such that the fluid inlet of the measuring chamber has a fluidically higher resistance than the
  • the fluidic structure can be designed in such a way that in the volume-determining measuring step the meniscus is only in channels that are small compared to the measuring chamber. Furthermore, the fluidic structure can be designed in such a way that the volume-determining measuring chamber is filled to over 50% (70%, 90%, completely). Furthermore, the fluidic structure can be designed such that an interface between the compressible medium and the liquid (e.g. air-water interface) migrates radially inwards during emptying. In addition, the fluidic structure can be designed such that at least one measuring chamber is filled from radially further in and is emptied radially further out.
  • Fig. 7 shows a schematic top view of a section of a fluidic module 100.
  • the fluidic module 100 comprises a fluid inlet channel 102, at least one measuring chamber 104 1 to 104 i with a fluid inlet 106 1 to 106 i and a fluid outlet 108 1 to 108 i , at least one fluid resistance element 110 1 to 110 i , and an overflow 112, wherein the fluid inlet channel 102 is connected to the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i via the fluid inlet 106 1 to 106 i and to the overflow 112, and wherein the at least one fluid resistance element 110 1 to 110 i is connected to the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i is connected via the fluid outlet 108 1 to 108 i .
  • the fluidic module 100 is designed in such a way that when the fluidic module rotates about a center of rotation 114 and the resulting centrifugal pressure, a liquid is driven centrifugally via the fluid inlet channel 102 into the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i , the at least one fluid resistance element 110 1 to 110 i has a fluidic resistance that is greater than a fluidic resistance of the Fluid inlet channel 102 and as a fluidic resistance of the fluid inlet 104 1 to 104 i , so that more liquid is driven into the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i than from the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i via the at least one fluid resistance element 110 1 to 110 i arrives, so that the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i is filled and excess liquid reaches the overflow 112.
  • the fluidic module 100 can also be designed in such a way that when the rotation frequency increases (eg at least by a factor of 2 (or 3, 4, 5, 7, 10)) and a resulting increase in the centrifugal pressure in the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i existing liquid is driven out of the measuring chamber 104 1 to 104 i faster via the at least one variable fluid resistance element 110 1 to 110 i than before the increase in the rotation frequency.
  • the rotation frequency increases (eg at least by a factor of 2 (or 3, 4, 5, 7, 10)) and a resulting increase in the centrifugal pressure in the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i existing liquid is driven out of the measuring chamber 104 1 to 104 i faster via the at least one variable fluid resistance element 110 1 to 110 i than before the increase in the rotation frequency.
  • the rotation frequency does not have to be increased so that the liquid present in the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i is centrifugally driven out of the same.
  • the centrifugal pressure increases, so that the liquid present in the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i can be driven out of it more quickly.
  • the fluidic module 100 may have an inlet region 116 that is connected to the fluid inlet channel 102.
  • a first section 102a of the fluid inlet channel 102 may be connected to the inlet region 116 and extend from radially further inwards to radially further outwards.
  • a second section 102b of the fluid inlet channel 102, to which the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i can be connected, can run laterally (ie have a uniform radial distance from the center of rotation 114).
  • a third section 102c of the fluid inlet channel 102 can run from radially further inwards to radially further outwards and be connected to the overflow 112.
  • the fluidic module 100 can have at least one further chamber 118 1 to 118 4 , which is connected to an output of the at least one variable fluid resistance element 110 1 to 110 i , wherein the at least one measuring chamber 104 1 to 104 i is connected to the at least one variable fluid resistance element 110 1 to 110 i is connected via an input of the at least one variable fluid resistance element 110 1 to 110 i .
  • FIG. 7 shows a fluidic structure 100 (measuring structure or aliquoting structure) with an inlet area 116, a filling and overflow channel 102, a measuring chamber 104 1 to 104 i , a valve 110 1 to 110 i and an overflow 112, whereby the valve 110 1 to 110 i does not close completely but is continuously flowed through by liquid.
  • the flow resistance of the valve 110 1 to 110 i is so high that at a first rotation frequency f1, the liquid fills the measuring chamber 104 1 to 104 i much more quickly and excess liquid flows out of the inlet area 116 via the overflow channel 102 into the overflow area 112, than in a subsequent chamber 118 1 to 118 i , which is connected downstream of the valve 110 1 to 110 i .
  • the process of splitting the liquid would be at least 10x (better 100x) faster compared to moving the liquid forward. This ensures the volumetric accuracy of the measuring without requiring a valve 110 1 to 110 i which completely prevents the flow of liquid during the filling process.
  • aspects have been described in connection with a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware apparatus (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key process steps may be performed by such apparatus.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidikmodul, eine Vorrichtung zum Aliquotieren einer Flüssigkeit und ein Verfahren zum Aliquotieren einer Flüssigkeit. Ausführungsbeispiele beziehen sich auf paralleles-pneumatisches Abmessen und Aliquotieren.
  • In der zentrifugalen Mikrofluidik werden zur Prozessierung von Flüssigkeiten Rotoren eingesetzt. Entsprechende Rotoren beinhalten Kammern zum Auffangen von Flüssigkeit und Kanäle für die Fluidführung. Unter zentripetaler Beschleunigung des Rotors wird die Flüssigkeit radial nach außen gedrückt und kann durch entsprechende Fluidführung somit zu einer radial äußeren Position gelangen. Anwendung findet die zentrifugale Mikrofluidik beispielsweise im Bereich der Lebenswissenschaften, insbesondere in der Laboranalytik. Die zentrifugale Mikrofluidik dient dazu, Prozessabläufe zu automatisieren, und ersetzt dabei Vorgänge, wie zum Beispiel Pipettieren, Mischen, Abmessen, Aliquotieren und Zentrifugieren.
  • Das Aliquotieren von Flüssigkeiten wird insbesondere zu Beginn, während oder am Ende einer Prozesskette benötigt, um mit einer Probe mehrere voneinander unabhängige Nachweisreaktionen durchzuführen. Für die vollautomatisierte Parallelisierung von Laborprozessen in einem zentrifugal-mikrofluidischen Rotor sind Aliquotierprozesse somit unabdingbar. Dabei wird für bestimmte Analyseverfahren nicht nur das Aliquotieren eines einzelnen Flüssigkeitsvolumens in mehrere Aliquots benötigt, sondern auch das Aliquotieren mehrerer verschiedener Flüssigkeitsvolumina, deren Aliquots wiederum weiter prozessiert - z.B. miteinander gemischt - werden müssen. Quantitativ aussagekräftige Analyseprozesse können nur dann durchgeführt werden, wenn die Aliquots möglichst genau definierte Volumina aufweisen. Aus diesem Grund sollte jeder Aliquotierschritt immer auch mit einem Abmessschritt verbunden werden. Dies gilt auch wenn unterschiedliche Aliquotierschritte parallel in einem zentrifugal-mikrofluidischen Rotor stattfinden.
  • Godino et al. [Lab Chip, 2013, 13, 685-69, Abbildung 1] beschreibt eine Abmessstruktur, die eine einzelne Kompressionskammer mit einem Einlass- und einem Auslasskanal enthält. Die Kompressionskammer besteht aus zwei radial außen verlaufenden Teilstücken (links & rechts) und einem radial innen verlaufenden Teilstück. Dabei kann ein definiertes Teilvolumen vom linken Teilstück aufgenommen werden. Überschüssiges Flüssigkeitsvolumen, welches das Volumen des linken Teilstücks übersteigt, verbleibt nicht im linken Teilstück und kann somit auch nicht abgetrennt werden.
  • Eine Möglichkeit zum Aliquotieren definierter Flüssigkeitsmengen wird jedoch nicht aufgezeigt. Ferner ist die Abmessstruktur aus Godino et al. nur für nach oben sehr begrenzte Flüssigkeitsvolumina funktionsfähig, da die Überlaufstruktur in der Kompressionskammer enthalten ist. Abmessen funktioniert demnach nur, wenn die Überlaufkammer nicht voll ist. Ferner erlaubt diese Struktur, wie bereits erwähnt, kein Aliquotieren. Des Weiteren enthält die Abmessstruktur sehr weite Zulaufkanäle, wodurch das abgemessene Volumen stark vom Eingangsvolumen abhängt.
  • Ebenfalls bekannt ist die Verwendung einer Kompressionskammer in Verbindung mit Fluidkanälen, die unterschiedliche hydraulische Widerstände aufweisen. So wird von Zehnle et al. (Lab Chip, 2012, 12, 5142-5145, Abbildung 2) das Pumpen von Flüssigkeit in einem Zentrifugenrotor von einem radial äußeren Punkt zu einem radial inneren Punkt ohne die Verwendung externer Hilfsmittel gezeigt. Die darin beschriebene Fluidstruktur ermöglicht jedoch weder ein Abmessen noch ein Aliquotieren.
  • In der US 5,409,665 wird beschrieben wie Endkavitäten in einem zentrifugal-mikrofluidischen Rotor über einen radial außen verlaufenden Versorgungskanal mit sich radial nach innen erstreckenden Enden befüllt werden kann. Dabei sind die Endkavitäten entlüftet, so dass während dem Befüllvorgang Luft aus den Endkavitäten entweichen kann. Anschließend wird der Flüssigkeitsüberstand über den Endkavitäten über den Versorgungskanal und einen Siphon abgeführt.
  • In der DE 10 2008 003 979 B3 wird beschrieben, wie Abmesskanäle in einem zentrifugal-mikrofluidischen Rotor über einen radial innen verlaufenden Versorgungskanal befüllt werden können. An den Enden der Abmesskanäle befinden sich Endkavitäten. Da die Endkavitäten nicht entlüftet sind, kann die Luft, die während des Füllens der Abmesskanäle aus den Abmesskanälen in die Endkavitäten strömt, nicht entweichen und wird komprimiert. Während der entsprechende pneumatische Druck dem Zentrifugaldruck der Flüssigkeit in den Abmesskanälen entgegenwirkt, wird der Überstand im Versorgungskanal abgeführt. Durch eine anschließende Erhöhung der Drehfrequenz des Rotors wird die Flüssigkeits-Gas-Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit in den Abmesskanälen und der Luft in den Endkavitäten instabil, so dass das komprimierte Gas aus der Endkavität durch die Flüssigkeitsphase im Abmesskanal entweicht, und diese in die Endkavität überführt werden kann.
  • In der US 5,409,665 und der DE 10 2008 003 979 B3 werden Aliquots in Endkavitäten generiert. Eine weitere fluidische Prozessierung der Aliquots ist jedoch nicht möglich.
  • Die US 6 632 399 B1 offenbart ein mikrofluidisches Array zur Separierung von Glykohämoglobin von einer Blutprobe.
  • Die EP 1 832 872 A1 offenbart eine Analyseplatte für biologische Proben, auf der, wenn eine biologische Probe durch Drehen der Platte übertragen wird, die biologische Probe in Bezug auf ein Rotationszentrum leicht von einer Außenumfangsseite zu einer Innenumfangsseite übertragen werden kann.
  • In der Veröffentlichung [ROBERT GORKIN ET AL: "Pneumatic pumping in centrifugal microfluidic platforms", MICROFLUIDICS AN NANOFLUIDICS, SPRINGER, BERLIN, DE, Bd. 9, Nr. 2-3, 17. Februar 2010 (2010-02-17), Seiten 541-549, XP019811154, ISSN: 1613-4990] wird ein pneumatisches Pumpen in zentrifugalen mikrofluidischen Plattformen beschrieben.
  • In der Veröffentlichung [NOROOZI ZAHRA ET AL: "A multiplexed immunoassay system based upon reciprocating centrifugal microfluidics", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US, Bd. 82, Nr. 6, 21. Juni 2011 (2011-06-21), Seiten 64303-64303, XP012146514, ISSN: 0034-6748, DOI: 10.1063/1.3597578] beschreibt ein Multiplex-Immunoassay-System, das auf einer hin- und hergehenden zentrifugalen Mikrofluidik basiert.
  • Die WO 2004/113871 A2 offenbart ein Fluidkreislauf zum Aufnehmen eines Fluids und zum Trennen einer Komponente eines Fluids von dem Fluid.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Konzept zum Aliquotieren einer Flüssigkeit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
  • Ausführungsbeispiele schaffen Verfahren zum Aliquotieren einer Flüssigkeit mit einem Fluidikmodul, wobei das Fluidikmodul eine erste Messkammer und eine zweite Messkammer, einen ersten Fluideinlasskanal, der mit der ersten Messkammer verbunden ist, und einen zweiten Fluideinlasskanal, der mit der zweiten Messkammer verbunden ist, einen ersten Fluidauslasskanal, der mit der ersten Messkammer verbunden ist, und einen zweiten Fluidauslasskanal, der mit der zweiten Messkammer verbunden ist, wobei das Fluidikmodul derart ausgebildet ist, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls um ein Rotationszentrum eine Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer und die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer und in der zweiten Messkammer vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird, wobei das Fluidikmodul derart ausgebildet ist, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal aus der zweiten Messkammer getrieben wird, wobei das Fluidikmodul einen Fluidverteilerkanal aufweist, wobei der erste Fluideinlasskanal und der zweite Fluideinlasskanal mit dem Fluidverteilerkanal verbunden sind, wobei das Verfahren aufweist: Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz, so dass Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer und die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer und in der zweiten Messkammer vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird; und Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird, so dass durch die Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal aus der zweiten Messkammer getrieben wird; wobei das Fluidikmodul ferner eine erste Kompressionskammer und eine zweite Kompressionskammer aufweist, wobei die erste Kompressionskammer und die erste Messkammer über einen ersten Fluidüberlauf miteinander verbunden sind, und wobei die zweite Kompressionskammer und die zweite Messkammer über einen zweiten Fluidüberlauf miteinander verbunden sind; wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls um das Rotationszentrum die Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird bis Flüssigkeit über den ersten Fluidüberlauf von der ersten Messkammer in einen Abschnitt der ersten Kompressionskammer gelangt, in dem sie von der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und über den zweiten Fluidüberlauf von der zweiten Messkammer in einen Abschnitt der zweiten Kompressionskammer gelangt, in dem sie von der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und bis eine durch die in die erste Messkammer getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der ersten Messkammer, in der ersten Kompressionskammer und dem ersten Fluidüberlauf vorhandenen kompressiblen Mediums und eine durch die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der zweiten Messkammer, in der zweiten Kompressionskammer und dem zweiten Fluidüberlauf vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei einer Verringerung einer Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidüberlauf aus der zweiten Messkammer getrieben wird.
  • Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung zum Aliquotieren einer Flüssigkeit mit einem Fluidikmodul, wobei das Fluidikmodul eine erste Messkammer und eine zweite Messkammer, einen ersten Fluideinlasskanal, der mit der ersten Messkammer verbunden ist, und einen zweiten Fluideinlasskanal, der mit der zweiten Messkammer verbunden ist, einen ersten Fluidauslasskanal, der mit der ersten Messkammer verbunden ist, und einen zweiten Fluidauslasskanal, der mit der zweiten Messkammer verbunden ist, aufweist, wobei das Fluidikmodul derart ausgebildet ist, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls um ein Rotationszentrum eine Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer und die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer und in der zweiten Messkammer vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird, wobei das Fluidikmodul derart ausgebildet ist, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal aus der zweiten Messkammer getrieben wird, wobei das Fluidikmodul einen Fluidverteilerkanal aufweist, wobei der erste Fluideinlasskanal und der zweite Fluideinlasskanal mit dem Fluidverteilerkanal verbunden sind, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Antrieb mit einer Steuereinrichtung; wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um den Antrieb zu steuern, um in einer ersten Phase das Fluidikmodul mit einer solchen Rotationsfrequenz zu beaufschlagen, dass Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer und die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer und in der zweiten Messkammer vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird; und wobei die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um den Antrieb zu steuern, um in einer zweiten Phase die Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird so zu reduzieren, dass durch die Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal aus der zweiten Messkammer getrieben wird; wobei das Fluidikmodul ferner eine erste Kompressionskammer und eine zweite Kompressionskammer aufweist, wobei die erste Kompressionskammer und die erste Messkammer über einen ersten Fluidüberlauf miteinander verbunden sind, und wobei die zweite Kompressionskammer und die zweite Messkammer über einen zweiten Fluidüberlauf miteinander verbunden sind; wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls um das Rotationszentrum die Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal in die erste Messkammer und über den zweiten Fluideinlasskanal in die zweite Messkammer getrieben wird bis Flüssigkeit über den ersten Fluidüberlauf von der ersten Messkammer in einen Abschnitt der ersten Kompressionskammer gelangt, in dem sie von der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und über den zweiten Fluidüberlauf von der zweiten Messkammer in einen Abschnitt der zweiten Kompressionskammer gelangt, in dem sie von der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und bis eine durch die in die erste Messkammer getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der ersten Messkammer, in der ersten Kompressionskammer und dem ersten Fluidüberlauf vorhandenen kompressiblen Mediums und eine durch die in die zweite Messkammer getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der zweiten Messkammer, in der zweiten Kompressionskammer und dem zweiten Fluidüberlauf vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei einer Verringerung einer Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal aus der ersten Messkammer und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidüberlauf aus der zweiten Messkammer getrieben wird.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansichten zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansichten zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
    Fig.3a
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3b
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3c
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3d
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3e
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4a
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem ersten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4b
    eine schematische Draufsicht des Ausschnitts des Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem zweiten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4c
    eine schematische Draufsicht des Ausschnitts des Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem dritten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4d
    eine schematische Draufsicht des Ausschnitts des Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem vierten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4e
    eine schematische Draufsicht des Ausschnitts des Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem fünften Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 4f
    eine schematische Draufsicht des Ausschnitts des Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul zu einem sechsten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 5
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 6a
    eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul zu einem ersten Zeitpunkt;
    Fig. 6b
    eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul zu einem zweiten Zeitpunkt;
    Fig. 6c
    eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul zu einem dritten Zeitpunkt;
    Fig. 6d
    eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul zu einem vierten Zeitpunkt;
    Fig. 6e
    eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul zu einem fünften Zeitpunkt; und
    Fig. 7
    eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.
  • Bevor Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden, sei zunächst darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung insbesondere auf dem Gebiet der zentrifugalen Mikrofluidik Anwendung finden, bei der es um die Prozessierung von Flüssigkeiten im Nanoliter- bis Milliliterbereich geht. Entsprechend können die Fluidikstrukturen geeignete Abmessungen im Mikrometerbereich für die Handhabung entsprechender Flüssigkeitsvolumina aufweisen. Die Fluidikstrukturen (geometrischen Strukturen) sowie die zugehörigen Verfahren sind dafür geeignet, Flüssigkeit in Zentrifugenrotoren Abzumessen (engl. metering) und/oder zu Aliquotieren.
  • Wird hierein der Ausdruck radial verwendet, so ist jeweils radial bezüglich des Rotationszentrums, um das das Fluidikmodul bzw. der Rotor drehbar ist, gemeint. Im Zentrifugalfeld ist somit eine radiale Richtung von dem Rotationszentrum weg radial abfallend und eine radiale Richtung zu dem Rotationszentrum hin ist radial ansteigend. Ein Fluidkanal, dessen Anfang näher am Rotationszentrum liegt als dessen Ende, ist somit radial abfallend, während ein Fluidkanal, dessen Anfang weiter vom Rotationszentrum entfernt ist als dessen Ende, radial ansteigend ist.
  • Bevor Bezug nehmend auf die Figuren 3 und 4 auf ein Ausführungsbeispiel eines Fluidikmoduls mit entsprechenden Fluidikstrukturen näher eingegangen wird, werden zunächst Bezug nehmend auf die Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 8 mit einem Fluidikmodul 10 in Form eines Rotationskörpers, der ein Substrat 12 und einen Deckel 14 aufweist. Das Substrat 12 und der Deckel 14 können in Draufsicht kreisförmig sein, mit einer mittigen Öffnung, über die der Rotationskörper 10 über eine übliche Befestigungseinrichtung 16 an einem rotierenden Teil 18 einer Antriebsvorrichtung angebracht sein kann. Das rotierende Teil 18 ist drehbar an einem stationären Teil 22 der Antriebsvorrichtung 20 gelagert. Bei der Antriebsvorrichtung kann es beispielsweise um eine herkömmliche Zentrifuge mit einstellbarer Drehgeschwindigkeit oder auch ein CD- oder DVD-Laufwerk handeln. Eine Steuereinrichtung 24 kann vorgesehen sein, die ausgelegt ist, um die Antriebsvorrichtung 20 zu steuern, um den Rotationskörper 10 mit Rotationen mit unterschiedlichen Drehfrequenzen zu beaufschlagen. Die Steuereinrichtung 24 kann, wie für Fachleute offensichtlich ist, beispielsweise durch eine entsprechend programmierte Recheneinrichtung oder eine anwenderspezifische integrierte Schaltung implementiert sein. Die Steuereinrichtung 24 kann ferner ausgelegt sein, um auf manuelle Eingaben durch einen Benutzer hin die Antriebsvorrichtung 20 zu steuern, um die erforderlichen Rotationen des Rotationskörpers zu bewirken. In jedem Fall ist die Steuereinrichtung 24 konfiguriert, um die Antriebsvorrichtung 20 zu steuern, um den Rotationskörper mit den erforderlichen Drehfrequenzen zu beaufschlagen, um die Erfindung, wie sie hierin beschrieben ist, zu implementieren. Als Antriebsvorrichtung 20 kann eine herkömmliche Zentrifuge mit nur einer Drehrichtung verwendet werden.
  • Der Rotationskörper 10 weist die erforderlichen Fluidikstrukturen auf. Die erforderlichen Fluidikstrukturen können durch Kavitäten und Kanäle in dem Deckel 14, dem Substrat 12 oder in dem Substrat 12 und dem Deckel 14 gebildet sein. Bei Ausführungsbeispielen können beispielsweise Fluidikstrukturen in dem Substrat 12 abgebildet sein, während Einfüllöffnungen und Entlüftungsöffnungen in dem Deckel 14 gebildet sind.
  • Bei einem alternativen in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Fluidikmodule 32 in einen Rotor 30 eingesetzt und bilden zusammen mit dem Rotor 30 den Rotationskörper 10. Die Fluidikmodule 32 können jeweils ein Substrat und einen Deckel aufweisen, in denen wiederum entsprechende Fluidikstrukturen gebildet sein können. Der durch den Rotor 30 und die Fluidikmodule 32 gebildete Rotationskörper 10 ist wiederum durch eine Antriebsvorrichtung 20, die durch die Steuereinrichtung 24 gesteuert wird, mit einer Rotation beaufschlagbar.
  • Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können das Fluidikmodul bzw. der Rotationskörper, das bzw. der die fluidischen Strukturen aufweist, aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, beispielsweise einem Kunststoff, wie PMMA (Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, PVC, Polyvinylchlorid) oder PDMS (Polydimethylsiloxan) Glas oder dergleichen. Der Rotationskörper 10 kann als eine zentrifugal-mikrofluidische Plattform betrachtet werden.
  • Eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Fluidikmoduls 50, bei dem ein Deckel weggelassen ist, so dass die Fluidikstrukturen zu erkennen sind, ist in Fig. 3a gezeigt. Das in Fig. 3a gezeigte Fluidikmodul 50 kann die Form einer Scheibe aufweisen, so dass die Fluidikstrukturen um ein Rotationszentrum 52 drehbar sind. Die Scheibe kann ein mittiges Loch 54 zur Anbringung an einer Antriebsvorrichtung aufweisen, wie oben beispielsweise bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 erläutert wurde.
  • Die Fluidikstrukturen des Fluidikmoduls 50 können eine Messkammer 60, eine Kompressionskammer 66, die über einen Fluidüberlauf 68 mit der Messkammer 60 verbunden ist, einen Fluideinlasskanal 70, der mit der Messkammer 60 verbunden ist, und einen Fluidauslasskanal 72, der mit der Messkammer 60 verbunden ist, aufweisen.
  • Das Fluidikmodul 50 kann derart ausgebildet sein, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 eine Flüssigkeit zentrifugal über den Fluideinlasskanal 70 in die Messkammer 60 getrieben wird bis Flüssigkeit über den Fluidüberlauf 68 von der Messkammer 60 in die Kompressionskammer 66 gelangt, und bis eine durch die in die Messkammer 60 getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der Messkammer 60, in der Kompressionskammer 66 und dem Fluidüberlauf 68 vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei einer Verringerung einer Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums ein Großteil der in der Messkammer 60 vorhandenen Flüssigkeit über den Fluidauslasskanal 72 aus der Messkammer 60 getrieben wird. Dabei kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums ein Großteil der in der Messkammer 60 vorhandenen Flüssigkeit über den Fluidauslasskanal 72 aus der Messkammer 60 getrieben wird.
  • Bei Ausführungsbeispielen können die Messkammer 60, die Kompressionskammer 66 und der Fluidüberlauf 68 derart ausgebildet sein, dass bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 die Flüssigkeit zentrifugal über den Fluideinlasskanal 70 in die Messkammer 60 getrieben wird bis Flüssigkeit über den Fluidüberlauf 68 von der Messkammer 60 in einen Abschnitt (z.B. Auffangbereich) 67 der Kompressionskammer 66 gelangt, in dem die in den Abschnitt der Kompressionskammer 66 gelangte Flüssigkeit von der in der Messkammer 60 vorhandenen Flüssigkeit fluidisch getrennt ist.
  • Hierzu kann der Fluidüberlauf 68 radial weiter innen angeordnet sein als ein radial äußeres Ende der Messkammer 60. Beispielsweise kann der Fluidüberlauf 68, wie in Fig. 3a zu erkennen ist, an einem radial inneren Ende der Messkammer 60 und/oder der Kompressionskammer 66 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Messkammer 60 zunächst (vollständig) gefüllt bevor Flüssigkeit von der Messkammer 60 über den Fluidüberlauf 68 in den Abschnitt 67 der Kompressionskammer 66 gelangt.
  • Ferner kann ein radial äußeres Ende der Kompressionskammer 66 radial weiter außen angeordnet sein als ein radial äußeres Ende der Messkammer 60.
  • Das Fluidikmodul 50 kann derart ausgebildet sein, dass bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 die in die Messkammer 60 zentrifugal getriebene Flüssigkeit das in der Messkammer 60, der Kompressionskammer 66 und dem Fluidüberlauf 68 vorhandene kompressible Medium einschließt.
  • Vor der Befüllung, d.h. bevor die Flüssigkeit in die Messkammer 60 zentrifugal getrieben wird, kann die Messkammer neben dem kompressiblen Medium auch (trockene oder flüssige) Reagenzien enthalten. Mit anderen Worten, in der Messkammer 60 können auch (trockene oder flüssige) Reagenzien vorgelagert werden.
  • Bei Ausführungsbeispielen kann die Messkammer 60 einen Fluideinlass 62 und einen Fluidauslass 64 aufweisen, wobei der Fluideinlasskanal 70 mit der Messkammer 60 über den Fluideinlass 62 verbunden ist, und wobei der Fluidauslasskanal 72 mit der Messkammer 60 über den Fluidauslass 64 verbunden ist. Natürlich kann die Messkammer 60 auch einen kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 aufweisen, wobei der Fluideinlasskanal 70 und der Fluidauslasskanal 72 mit der Messkammer 60 über den kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden sind.
  • Dabei kann der Fluidauslass 64 der Messkammer 60 derart angeordnet werden, dass der Fluidauslass 64 der Messkammer 60 durch die in die Messkammer 60 zentrifugal getriebene Flüssigkeit abgedichtet wird. Beispielsweise kann der Fluidauslass 64 der Messkammer 60 an einem radial äußeren Ende der Messkammer 60 (unten) angeordnet werden, wie dies in Fig. 3a gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
  • Der Fluideinlass 62 der Messkammer ist in dem in Fig. 3a gezeigtem Ausführungsbeispiel ebenfalls an dem radial äußeren Ende der Messkammer 60 (unten) angeordnet. Natürlich kann der Fluideinlass 62 der Messkammer 60 auch an einer anderen Position angeordnet werden, wie z.B. an einem radial inneren Ende der Messkammer 60 (oben) oder zwischen dem radial inneren Ende der Messkammer 60 und dem radial äußeren Ende der Messkammer 60.
  • Das Fluidikmodul 50 kann ferner derart ausgebildet sein, dass bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 mehr Flüssigkeit zentrifugal in die Messkammer 60 getrieben wird als die Messkammer 60 fassen kann, so dass Flüssigkeit über den Fluidüberlauf 68 von der Messkammer 60 in die Kompressionskammer 66 gelangt.
  • Beispielsweise kann der Fluideinlasskanal 70 mit einem Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 verbunden sein. Der Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 kann dabei derart ausgebildet sein, dass dieser ein größeres Volumen der Flüssigkeit (Flüssigkeitsvolumen) fassen kann als die Messkammer 60.
  • Natürlich kann der Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 auch derart ausgebildet sein, dass in den Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 ein größeres Flüssigkeitsvolumen gegeben werden kann als die Messkammer 60 fassen kann. Beispielsweise kann der Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 mit einer Flüssigkeitskammer verbunden sein, so dass vor und/oder bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 Flüssigkeit von der Flüssigkeitskammer in den Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 gelangt. Ferner kann der Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 als Flüssigkeitsaufnahme ausgebildet sein oder mit einer Flüssigkeitsaufnahme verbunden sein, so dass vor und/oder bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 Flüssigkeit in die Flüssigkeitsaufnahme gegeben werden kann.
  • Die Messkammer 60 kann dabei ausgebildet sein, um ein definiertes Volumen der Flüssigkeit (Flüssigkeitsvolumen) abzumessen. Die Messkammer 60 kann also derart ausgebildet sein, dass diese ein definiertes und reproduzierbares Flüssigkeitsvolumen fassen kann, welches anschließend z.B. über den Fluidauslasskanal 72 in eine mit dem Fluidauslasskanal 72 verbundene Kammer getrieben werden kann.
  • Die Messkammer 60, die Kompressionskammer 66 und der Fluidüberlauf 68 können dabei derart ausgebildet sein, dass erst dann Flüssigkeit von der Messkammer 60 über den Fluidüberlauf 68 in den Abschnitt 67 der Kompressionskammer 66 gelangt, nachdem die Messkammer 60 das abzumessende Volumen der Flüssigkeit aufgenommen hat (z.B. nachdem die Messkammer 60 (vollständig) gefüllt ist). Weiter zentrifugal in die Messkammer 60 getriebene Flüssigkeit fließt somit nach dem die Messkammer 60 das abzumessende Volumen der Flüssigkeit aufgenommen hat von der Messkammer 60 über den Fluidüberlauf 68 in den Abschnitt 67 der Kompressionskammer 66, so dass sich der Füllstand in der Messkammer 60 nicht ändert.
  • Das von der Messkammer 60 abgemessene Volumen der Flüssigkeit (Flüssigkeitsvolumen) kann dabei von einem Überlaufpunkt zwischen der Messkammer 60 und der Kompressionskammer 66 definiert werden. Der Überlaufpunkt kann beispielsweise durch eine Mündung des Fluidüberlaufs 68 in die Messkammer 60 oder durch eine geometrische Form des Fluidüberlaufs 68 definiert werden. Beispielsweise kann der Fluidüberlauf 68 derart ausgebildet sein, dass dieser zumindest einem Bereich (Überlaufpunkt) zwischen der Messkammer 60 und der Kompressionskammer aufweist, der radial weiter innen angeordnet ist (d.h. einen geringeren Abstand zum Rotationszentrum aufweist) als die Mündungen des Fluidüberlaufs 68 zu der Messkammer 60 und der Kompressionskammer 66.
  • Mittels der Messkammer 60 kann also ein definiertes und reproduzierbares Flüssigkeitsvolumen abgemessen werden. Somit kann mittels des Messkammer Flüssigkeit aliquotiert werden, oder mit anderen Worten, zumindest ein aliquoter Teil (Teilportion) der Flüssigkeit abgemessen werden und anschließend durch die Ausdehnung des kompressiblen Mediums über den Fluidauslasskanal 72 in eine mit dem Fluidauslasskanal 72 verbundene Kammer getrieben werden.
  • Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass ein Quotient des durch die Messkammer 60 abgemessenen Flüssigkeitsvolumens und des Volumens der (abzumessenden bzw. zu aliquotierenden) Flüssigkeit, die der Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 enthält oder die in den Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 gegeben wird, ganzzahlig oder nicht ganzzahlig sein kann.
  • Damit bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der Messkammer 60 vorhandene Flüssigkeit (zumindest größtenteils bzw. vorwiegend) über den Fluidauslasskanal 72 aus der Messkammer 60 getrieben wird kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass ein fluidischer Widerstand des Fluideinlasskanals 70 größer ist als ein fluidischer Widerstand des Fluidauslasskanals 72. Natürlich kann das Fluidikmodul 50 auch derart ausgebildet sein, dass ein fluidischer Widerstand des Fluideinlasses 62 der Messkammer 60 größer ist als ein fluidischer Widerstand des Fluidauslasses 64 der Messkammer 60.
  • Ferner kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der Messkammer 60 vorhandene Flüssigkeit (nahezu) vollständig aus der Messkammer 60 getrieben wird.
  • Dabei sei darauf hingewiesen, dass auch nach vollständiger Ausdehnung des kompressiblen Mediums ein (vernachlässigbarer) Teil der Flüssigkeit in der Messkammer 60 verbleiben bzw. zurückbleiben kann, so dass die Flüssigkeit nicht vollständig sondern nahezu vollständig, z.B. zu zumindest 90% (oder 80%, 85%, 95%, 99%), aus der Messkammer 60 getrieben wird.
  • Ferner sei darauf hingewiesen, dass ein (vernachlässigbarer) Teil der Flüssigkeit auch über den Fluideinlasskanal 70 aus der Messkammer 60 getrieben werden kann. Das Fluidikmodul 50 kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Flüssigkeit größtenteils, z.B. zu zumindest 90% (oder 80%, 85%, 95%, 99%), über den Fluidauslasskanal 72 aus der Messkammer 60 getrieben wird.
  • Beispielsweise kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz die in die Kompressionskammer 66 gelangte Flüssigkeit in der Kompressionskammer 66 verbleibt, so dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der Messkammer 60 vorhandene Flüssigkeit (nahezu) vollständig aus der Messkammer 60 getrieben wird. Die in der Kompressionskammer 66 verbleibende Flüssigkeit nimmt somit einen Teil des Volumens der Kompressionskammer 66 ein. Bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums steht dem kompressiblen Medium somit weniger Volumen in der Kompressionskammer 66 zur Verfügung als zuvor, wodurch ein durch die in der Kompressionskammer 66 verbleibende Flüssigkeit bedingter überschüssiger Volumenanteil des kompressiblen Mediums über den Fluidauslasskanal 72 aus der Messkammer 60 gelangt und dabei die Flüssigkeit nicht nur (nahezu) vollständig aus der Messkammer 60 treiben kann, sondern die Flüssigkeit über den Fluidauslasskanal 72 (sofern eine Länge des Fluidauslasskanals 72 entsprechend dimensioniert ist) (nahezu) vollständig in eine mit dem Fluidauslasskanal 72 verbundene Kammer treiben kann.
  • Wie in Fig. 3a zu erkennen ist kann der Fluidüberlauf 68 als Fluidüberlaufkanal ausgebildet sein, der die Messkammer 60 und die Kompressionskammer 66 verbindet. Der Fluidüberlaufkanal 68 kann beispielsweise radial weiter innen angeordnet sein als ein äußeres Ende der Messkammer 60 und/oder der Kompressionskammer 66. Beispielsweise kann der Fluidüberlaufkanal 68 an einem radial inneren Ende der Messkammer 60 und/oder der Kompressionskammer 68 angeordnet sein. Natürlich kann der Überlaufkanal 68 bei manchen Ausführungsbeispielen auch an einem radial äußeren Ende der Messkammer 60 und/oder der Kompressionskammer 66 angeordnet sein.
  • Fig. 3b zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Wie bereits in Bezug auf Fig. 3a beschrieben wurde kann das Fluidikmodul 50 eine (erste) Messkammer 601 mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, eine (erste) Kompressionskammer 661, die über einen (ersten) Fluidüberlauf 681 mit der (ersten) Messkammer 601 verbunden ist, einen (ersten) Fluideinlasskanal 701, der mit dem Fluideinlass der (ersten) Messkammer 601 verbunden ist, und einen (ersten) Fluidauslasskanal 721, der mit dem Fluidauslass der (ersten) Messkammer 601 verbunden ist, aufweisen.
  • Wie darüber hinaus in Fig. 3b zu erkennen ist kann das Fluidikmodul 50 eine zweite Messkammer 602 mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, eine zweite Kompressionskammer 662, die über einen zweiten Fluidüberlauf 682 mit der zweiten Messkammer 602 verbunden ist, einen zweiten Fluideinlasskanal 702, der mit dem Fluideinlass der zweiten Messkammer 602 verbunden ist, und einen zweiten Fluidauslasskanal 722, der mit dem Fluidauslass der zweiten Messkammer 602 verbunden ist, aufweisen.
  • Allgemein kann das Fluidikmodul 50 zumindest eine weitere Messkammer 602 bis 60n mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass, zumindest eine weitere Kompressionskammer 662 bis 66n, die über zumindest einen weiteren Fluidüberlauf 682 bis 68n mit der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n verbunden ist, zumindest einen weiteren Fluideinlasskanal 702 bis 70n, der mit dem Fluideinlass der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n verbunden ist, und zumindest einem weiteren Fluidauslasskanal 722 bis 72n, der mit dem Fluidauslass der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n verbunden ist, aufweisen.
  • Das in Fig. 3b gezeigte Fluidikmodul 50 weist beispielhaft zwei Messkammern 601 bis 60n (n = 2) mit dazugehörigen Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2), Fluidüberläufen 681 bis 68n (n = 2), Fluideinlasskanälen 701 bis 70n (n = 2) und Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 2) auf. Selbstverständlich kann das Fluidikmodul 50 bis zu n Messkammern 601 bis 60n mit dazugehörigen Kompressionskammern 661 bis 66n, Fluidüberläufen 681 bis 68n, Fluideinlasskanälen 701 bis 70n und Fluidauslasskanälen 721 bis 72n aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer gleich eins ist, n ≥ 1.
  • Entsprechend der bereits in Bezug auf Fig. 3a beschriebenen Funktionsweise kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass bei der Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 eine Flüssigkeit zentrifugal über den zumindest einen weiteren Fluideinlasskanal 702 bis 70n (n = 2) in die zumindest eine weitere Messkammer 602 bis 60n (n = 2) getrieben wird bis Flüssigkeit über den zumindest einen weiteren Fluidüberlauf 682 bis 68n (n = 2) von der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2) in die zumindest eine weitere Kompressionskammer 662 bis 66n (n = 2) gelangt, und bis eine durch die in die zumindest eine weitere Messkammer 602 bis 60n (n = 2) getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2), in der zumindest einen weiteren Kompressionskammer 662 bis 66n (n = 2) und dem zumindest einen weiteren Fluidüberlauf 682 bis 68n (n = 2) vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2) vorhandene Flüssigkeit über den zumindest einen weiteren Fluidauslasskanal 722 bis 72n (n = 2) aus der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2) getrieben wird. Ferner kann das Fluidikmodul 50 derart ausgebildet sein, dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2) vorhandene Flüssigkeit über den zumindest einen weiteren Fluidauslasskanal 722 bis 72n (n = 2) aus der zumindest einen weiteren Messkammer 602 bis 60n (n = 2) getrieben wird.
  • Bei Ausführungsbeispielen kann das Fluidikmodul 50 einen Fluidverteilerkanal 80 aufweisen, wobei der Fluideinlasskanal 701 und der zumindest eine weitere Fluideinlasskanal 702 bis 70n (n = 2) mit dem Fluidverteilerkanal 80 verbunden sind. Der Fluideinlasskanal 701 und der zumindest eine weitere Fluideinlasskanal 702 bis 70n können höhere fluidische Widerstände aufweisen als der Fluidverteilerkanal 801 bis 802.
  • Beispielsweise können der Fluideinlasskanal 701 und der zumindest eine weitere Fluideinlasskanal 702 bis 70n jeweils einen um zumindest den Faktor 5 (oder 10, 15, 20, oder mehr) höheren fluidischen Widerstand aufweisen als der Fluidverteilerkanal 80.
  • Ferner kann das Fluidikmodul 50 einen Fluideinlass aufweisen, der über einen Fluidkanal 82 mit dem Fluidverteilerkanal 80 verbunden ist. Der Fluidkanal 82 kann einen höheren fluidischen Widerstand aufweisen als der Fluidverteilerkanal 80.
  • Beispielsweise kann der Fluidkanal 82 einen um zumindest den Faktor 5 (oder 10, 15, 20, oder mehr) höheren fluidischen Widerstand aufweisen als der Fluidverteilerkanal 80.
  • Mit anderen Worten, die Befüllkanäle (Fluideinlasskanäle 701 bis 70n und Verteilerkanal 80) können aufgeteilt sein in Bereiche mit niedrigem und hohem fluidischen Widerstand. Dadurch kann eine gleichmäßige Befüllung der Messkammern (Messkavitäten) 601 bis 60n (n = 2) als auch eine fluidische Entkopplung der Messkammern (Messkavitäten) 601 bis 60n (n = 2) bei der Entleerung durch die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) sichergestellt werden. Durch die Bereiche mit geringem fluidischen Widerstand kann sichergestellt werden, dass die Messkammer 60n ein ähnliches Volumen enthält wie die Messkammer 601.
  • Wie in Fig. 3b zu erkennen ist, können die Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2) Zuflüsse bilden, die den Verteilerkanal (oder Hilfskanal) 80 mit den Messkammern 601 bis 60n verbinden. Die Zuflüsse 701 bis 70n (n = 2) können einen hohen fluidischen Widerstand aufweisen. Der Verteilerkanal (oder Hilfskanal) 80, der die Zuflüsse 701 bis 70n (n = 2) der Messkammern 601 bis 60n (n = 2) mit dem Fluidkanal (Einlasskanal) 82 verbindet, kann einen niedrigen fluidischen Widerstand aufweisen. Der Fluidkanal (Einlasskanal) 82 kann die Befüllkanäle mit dem Fluidikeinlass verbinden, wobei der Fluidkanal (Einlasskanal) 82 einen hohen fluidischen Widerstand (nicht zwingend hoher Widerstand) aufweisen kann.
  • Fig. 3c zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in Fig. 3c zu erkennen ist, weist die Messkammer 601 einen Fluideinlass 621 und einen Fluidauslass 641 auf, wobei der Fluideinlasskanal 701 mit der Messkammer 601 über den Fluideinlass 621 verbunden ist, und wobei der Fluidauslasskanal 721 mit der Messkammer 601 über den Fluidauslass 641 verbunden ist.
  • Im Gegensatz dazu weist die Messkammer 602 einen kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 622,642 auf, wobei der Fluideinlasskanal 70 und der Fluidauslasskanal 72 mit der Messkammer 602 über den kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 622,642 verbunden sind.
  • Dabei können der Fluideinlasskanal 70 und der Fluidauslasskanal 72 direkt mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden sein, d.h. jeweils direkt über den kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 in die Messkammer 60 münden. Selbstverständlich können der Fluideinlasskanal 70 und der Fluidauslasskanal 72 auch vor dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 zusammengeführt werden.
  • Beispielsweise können der Fluideinlasskanal 70 und der Fluidauslasskanal 72 mittels eines Fluidkanalstücks (z.B. T-Stück oder Y-Stück) zusammengeführt werden, wobei das Fluidkanalstück direkt mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden ist.
  • Ferner kann der Fluideinlasskanal 70 direkt mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden sein, während der Fluidauslasskanal 72 über den Fluideinlasskanal 70 mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden ist, d.h. dass der Fluidauslasskanal 72 zunächst in den Fluideinlasskanal 70 mündet.
  • Des Weiteren kann der Fluidauslasskanal 72 direkt mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden sein, während der Fluideinlasskanal 70 über den Fluidauslasskanal mit dem kombinierten Fluideinlass/Fluidauslass 62,64 verbunden ist, d.h. dass der Fluideinlasskanal 70 zunächst in den Fluidauslasskanal 72 mündet.
  • Fig. 3d zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 3d zu erkennen ist, können die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) und die Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, wobei die Fluidüberläufe 681 bis 68n (n = 2) nicht nur wie oben gezeigt durch Kanäle (z.B. Kapillare) sondern auch durch nicht durchgängige Trennwände zwischen Messkammern 601 bis 60n (n = 2) und Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) gebildet werden können.
  • Fig. 3e zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fluidikmodul 50 kann eine Messkammer 601, zumindest eine weitere Messkammer 602 (n = 2), einen Fluideinlasskanal 701, der mit der Messkammer 601 verbunden ist, zumindest einen weiteren Fluideinlasskanal 702 (n = 2), der mit der zumindest einen weiteren Messkammer 602 (n = 2) verbunden ist, einen Fluidauslasskanal 721, der mit der Messkammer 601 verbunden ist, und zumindest einen weiteren Fluidauslasskanal 722 (n = 2), der mit der zumindest einen weiteren Messkammer 602 (n = 2) verbunden ist, aufweisen.
  • Das Fluidikmodul 50 kann derart ausgebildet, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls 50 um das Rotationszentrum 52 eine Flüssigkeit zentrifugal über den Fluideinlasskanal 701 in die Messkammer 601 und über den zumindest einen weiteren Fluideinlasskanal 70n (n = 2) in die zumindest eine weitere Messkammer 60n (n = 2) getrieben werden, so dass durch die in die Messkammer 601 und die in die zumindest eine weitere Messkammer 60n (n = 2) getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der Messkammer 601 und in der zumindest einen weiteren Messkammer 60n (n = 2) vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird. Das Fluidikmodul 50 kann ferner derart ausgebildet sein, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums ein Großteil der in der Messkammer 601 vorhandenen Flüssigkeit über den Fluidauslasskanal 721 aus der Messkammer 601 und ein Großteil der in der zumindest einen weiteren Messkammer 60n (n = 2) vorhandenen Flüssigkeit über den zumindest einen weiteren Fluidauslasskanal 72n (n = 2) aus der zumindest einen weiteren Messkammer 60n (n = 2) getrieben wird.
  • Im Folgenden soll die Funktionsweise des in Fig. 3b gezeigten Fluidikmoduls 50 anhand der Fig. 4a bis 4f näher erläutert werden. Die Fig. 4a bis 4f zeigen dabei jeweils eine schematische Draufsicht des in Fig. 3b gezeigten Fluidikmoduls 50 sowie Flüssigkeitsstände in dem Fluidikmodul 50 zu sechs unterschiedlichen Zeitpunkten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Beschreibung auch auf die in den Fig. 3a und 3b bis 3e gezeigten Fluidikmodule 50 anwendbar ist.
  • Das in den Fig. 4a bis 4f gezeigte Fluidikmodul 50 kann genutzt werden, um Flüssigkeit zu aliquotieren. Dabei können Einzelvolumina (der zu aliquotierenden Flüssigkeit) unter hoher Zentrifugation abgemessen und durch ein komprimiertes kompressibles Medium (z.B. Druckluft), welches von der abzumessenden Flüssigkeit unter Zentrifugation komprimiert wurde, voneinander getrennt und in Kammern, die mit den Fluidauslasskanälen verbunden sind (z.B. Folgekammern), weitergeführt werden.
  • Dazu wird Flüssigkeit aus einem Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 unter Zentrifugation in verschiedene Messkammern (Messkavitäten bzw. Abmesskavitäten) 601 bis 60n (n = 2) überführt. Jede Messkammer 601 bis 60n (n = 2) ist dabei so ausgelegt, dass bei Befüllung mit Flüssigkeit unter Zentrifugation ein Volumen eines kompressiblen Mediums (z.B. Luftvolumen) eingeschlossen und komprimiert wird. Die Flüssigkeit kann also so lange einstömen bis ein pneumatischer Gegendruck gleichwertig zum Zentrifugaldruck aufgebaut ist. Die Messkammer 601 bis 60n (n = 2) kann dabei so gestaltet sein, dass im Normalfall mehr Flüssigkeit einströmt als abgemessen werden soll. Überschüssige Flüssigkeit fließt von der Messkammer 601 bis 60n (n = 2) über einen Überlaufpunkt und verbleibt in der Kompressionskammer 661 bis 66n (n = 2), welche einen getrennten Auffangbereich bildet.
  • Unterschiedliche Ausgangsvolumina erzeugen einen unterschiedlichen Gegendruck durch eine unterschiedlich starke Kompression des kompressiblem Mediums (z.B. Luft). Dies führt dazu, dass der Füllstand in den Fluideinlasskanälen (Befüllkanälen) 701 bis 70n (n = 2) und den Fluidauslasskanälen (Kanälen zu Folgekavitäten) 721 bis 72n (n = 2) vom Eingangsvolumen abhängt. Um eine möglichst hohe Messgenauigkeit zu erreichen, ist es daher hilfreich möglichst kleine Grenzflächen 76 in entsprechend verengten Fluideinlasskanälen 701 bis 70n (n = 2) und Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 2) zu erzeugen (siehe Fig. 4c). Idealerweise sollte der Durchmesser der Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2) und der Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) mindestens um den Faktor fünf kleiner sein als Dimensionen (z.B. Durchmesser oder Diagonale) der Messkammer 601 bis 60n (n = 2).
  • Wird nun die Rotationsfrequenz (oder Zentrifugationsgeschwindigkeit) verringert, so verringert sich der Zentrifugaldruck. Durch den geringeren Druck dehnt sich das komprimierte Volumen des kompressiblen Mediums (z.B. Luftvolumen) nun aus und die abgemessene Flüssigkeit wird von den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) über Kanäle 701 bis 70n (n = 2) in Folgekammern weitergeschaltet. Die so weitergeschalteten Aliquots sind dann in ihrem Volumen definiert und können für weitere Prozesse verwendet werden.
  • Da Flüssigkeit in der Kompressionskammer (Auffangbereich) 661 bis 66n (n = 2) verbleibt, wird während dieses Abmessprozesses weniger Volumen an Flüssigkeit weitergepumpt als kompressibles Medium (z.B. Luft) komprimiert wurde. Außerdem kann die geometrische Auslegung der Messkammer 601 bis 60n (n = 2) und der Fluideinlasskanäle (Befüllkanäle) 701 bis 70n (n = 2)70 so gewählt werden, dass das kompressible Medium (z.B. Luft) vorzugsweise durch den Fluidauslasskanal 721 bis 72n (n = 2) entweicht. Dadurch kann die Messkammer 601 bis 60n (n = 2) also selbst dann komplett entleert werden, wenn der Fluidauslasskanal 721 bis 72n (n = 2) radial nach innen zeigt.
  • Im Zusammenspiel mit einer beliebigen weiteren Aliquotierstruktur ergibt sich damit die Möglichkeit mehrere Flüssigkeiten parallel in geteilte Endkavitäten zu aliquotieren ohne mehrere fluidische Lagen zu benötigen. Bei bekannten Aliquotierprinzipien ist dies aufgrund von Kanalkreuzungen nur sehr eingeschränkt möglich.
  • Bei der Fertigung einer physischen Fluidstruktur werden die verschiedenen Kanäle zum weiterschalten nicht exakt identisch sein. Dadurch variieren die fluidischen Widerstände der Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2) und der Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) und es kann zu Ungenauigkeiten beim Entleeren kommen. Um diese Ungenauigkeiten zu minimieren ist es sinnvoll die fluidische Kommunikation zwischen den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) zu reduzieren oder sogar zu minimieren. Das kann z.B. dadurch geschehen, dass der Fluideinlasskanal (Befüllkanal) 701 bis 70n (n = 2) einen wesentlich höheren fluidischen Widerstand hat als die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) zum Weiterführen der Flüssigkeit.
  • Im Folgenden soll die Funktionsweise des Fluidikmoduls 50 anhand der Fig. 4a bis 4f, welche den Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu sechs verschiedenen Zeitpunkten zeigen, näher beschrieben werden.
  • Dabei wird das Fluidikmodul 50, beispielsweise durch den in Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Antrieb 20, in einer ersten Phase (Fig. 4a bis 4c) mit einer ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, während das Fluidikmodul 50 in einer zweiten Phase (Fig. 4d bis 4f) mit einer zweiten Rotationsfrequenz f2 beaufschlagt wird. Dabei ist die zweite Rotationsfrequenz f2 kleiner als die erste Rotationsfrequenz f1, f1 > f2.
  • Fig. 4a zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem ersten Zeitpunkt. Zu dem ersten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 mit der ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, wodurch die Flüssigkeit, die sich z.B. in einem Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 befindet oder in den Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 gegeben wird, zentrifugal über die Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2), die z.B. mit dem Einlassbereich des Fluidikmoduls 50 verbunden sind, in Richtung der Messkammern 601 bis 60n (n = 2) getrieben wird, was zu dem in Fig. 4a gezeigten Flüssigkeitsstand führt.
  • Fig. 4b zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem zweiten Zeitpunkt. Zu dem zweiten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, wodurch die Flüssigkeit zentrifugal über die Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2) in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) getrieben wird, so dass der Flüssigkeitsstand in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) im Vergleich zu dem in Fig. 4a gezeigtem Flüssigkeitsstand angestiegen ist.
  • Wie in Fig. 4b zu erkennen ist, wird dabei das zuvor in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2), Fluidüberläufen 681 bis 68n (n = 2) und Kompressionskammern 621 bis 62n (n = 2) vorhandene kompressible Medium durch die in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) zentrifugal getriebene Flüssigkeit eingeschlossen und komprimiert, wodurch ein Druck des kompressiblen Mediums ansteigt. Mit anderen Worten, durch das in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) zentrifugal getriebene Flüssigkeitsvolumen verringert sich ein dem kompressiblen Medium zur Verfügung stehendes Volumen, wodurch der Druck des kompressiblen Mediums ansteigt.
  • Fig. 4c zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem dritten Zeitpunkt. Zu dem dritten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, wodurch die Flüssigkeit weiterhin zentrifugal über die Fluideinlasskanäle 701 bis 70n (n = 2) in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) getrieben wird, so das zu dem dritten Zeitpunkt der Flüssigkeitsstand in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) bis zu dem Überlaufpunkt gestiegen ist und Flüssigkeit über die Fluidüberläufe 681 bis 68n (n = 2) von den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) in die Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) gelangt ist.
  • Im Vergleich zu Fig. 4b wurde in Fig. 4c das dem kompressiblen Medium zur Verfügung stehende Volumen durch das in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) zentrifugal getriebene Flüssigkeitsvolumen weiter reduziert und erstreckt sich nunmehr nur noch auf einen Teil der Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2), was in Bezug auf Fig. 4b zu einer weiteren Erhöhung des Drucks des kompressiblen Mediums führt.
  • Fig. 4d zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem vierten Zeitpunkt. Zwischen dem dritten Zeitpunkt und dem vierten Zeitpunkt wurde die Rotationsfrequenz, mit der das Fluidikmodul 50 beaufschlagt wird, von der ersten Rotationsfrequenz f1 auf die zweite Rotationsfrequenz f2 reduziert, was zu einer Ausdehnung des kompressiblem Mediums führt, wodurch die in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) vorhandene Flüssigkeit über die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) aus den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) getrieben wird, während die zuvor in die Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) gelangte Flüssigkeit in den Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) verbleibt.
  • Fig. 4e zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem fünften Zeitpunkt. Zu dem fünften Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der zweiten Rotationsfrequenz f2 beaufschlagt, wodurch sich das kompressible Medium weiter ausdehnt, so dass die in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) vorhandene Flüssigkeit über die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) (nahezu) vollständig aus den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) getrieben wird.
  • Fig. 4f zeigt eine schematische Draufsicht des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstands in dem Fluidikmodul 50 zu einem sechsten Zeitpunkt. Zu dem sechsten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der zweiten Rotationsfrequenz f2 beaufschlagt. Bedingt durch die in den Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) verbliebene Flüssigkeit dehnt sich das kompressible Medium weiter aus, so dass die Flüssigkeit über die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) nicht nur (nahezu) vollständig aus den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) sondern sogar (sofern eine Länge der Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) entsprechend ausgelegt ist) (nahezu) vollständig in mit den Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 2) nachgeschaltete Kammern getrieben werden kann.
  • Mit anderen Worten, durch das in den Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) verbleibende Flüssigkeitsvolumen kann durch die Ausdehnung des kompressiblen Mediums das in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) abgemessene Flüssigkeitsvolumen beispielsweise (nahezu) vollständig in nachgeschaltete Kammern, die mit den Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 2) verbundenen sind, getrieben werden.
  • Somit kann das Fluidikmodul 50, wie in den Fig. 4a bis 4f gezeigt wird, unter Zentrifugation befüllt werden (siehe Fig. 4a). Nachdem ein erstes Flüssigkeitsvolumen in die Messkammern 601 bis 60n (n = 2) geflossen ist, wird das hermetisch eingeschlossene Volumen V des kompressiblen Mediums (z.B. Luftvolumen) komprimiert (siehe Fig. 4b). Überschüssige Flüssigkeit fließt von den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) über die Fluidüberläufe 681 bis 68n (n = 2) in die Kompressionskammern (z.B. Auffangkavität) 661 bis 66n (n = 2) (siehe Fig. 4c). Unter Verringerung der Rotationsfrequenz (Drehgeschwindigkeit) entspannt sich das kompressible Medium (z.B. eingeschlossene Luft) und die Flüssigkeit wird durch die Fluidauslasskanäle 721 bis 72n (n = 2) in nachfolgende Kammern weitergeschaltet (siehe Fig. 4d und 4e). Durch die verbleibende Flüssigkeit in den Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2) besteht auch noch zu dem fünften Zeitpunkt ein Überdruck in den Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 2). Dieser führt dazu, dass selbst das in den Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 2) verbleibende Flüssigkeitsvolumen in nachfolgende Kammern (oder Kavitäten) transportiert werden kann.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 5 gezeigte Fluidikmodul 50 weist acht Messkammern 601 bis 60n (n = 8) mit dazugehörigen Kompressionskammern 661 bis 66n (n = 8), Fluidüberläufen 681 bis 68n (n = 8), Fluideinlasskanälen 701 bis 70n (n = 8) und Fluidauslasskanälen 721 bis 72n (n = 8) auf.
  • Die acht Messkammern 601 bis 60n (n = 8) sind in eine erste Hälfte von Messkammern 601 bis 604 und in eine zweite Hälfte von Messkammern 605 bis 60s unterteilt, wobei die erste Hälfte von Messkammern 601 bis 604 radial weiter innen angeordnet ist als die zweite Hälfte von Messkammern 605 bis 608.
  • Die Fluideinlasskanäle 701 bis 704 der ersten Hälfte von Messkammern 601 bis 604 sind über einen ersten Verteilerkanal 801 und einen ersten radial verlaufenden Kanal 821 mit einem ersten Einlassbereich 841 des Fluidikmoduls 50 verbunden, während die Fluideinlasskanäle 705 bis 70s der zweiten Hälfte von Messkammern 605 bis 60s über einen zweiten Verteilerkanal 802 und einen zweiten radial verlaufenden Kanal 822 mit einem zweiten Einlassbereich 842 des Fluidikmoduls 50 verbunden sind.
  • Die Fluidauslasskanäle 701 bis 704 der ersten Hälfte von Messkammern 601 bis 604 und die Fluidauslasskanäle 705 bis 708 der zweiten Hälfte von Messkammern 605 bis 608 sind jeweils paarweise mit einer (nachgeschalteten) Kammer 861 bis 864 verbunden.
  • Im Detail sind der erste Fluidauslasskanal 721 und der fünfte Fluidauslasskanal 725 mit der ersten (nachgeschalteten) Kammer 861 verbunden, während der zweite Fluidauslasskanal 722 und der sechste Fluidauslasskanal 726 mit der zweiten (nachgeschalteten) Kammer 862 verbunden sind, während der dritte Fluidauslasskanal 723 und der siebte Fluidauslasskanal 727 mit der dritten (nachgeschalteten) Kammer 863 verbunden sind, und während der vierte Fluidauslasskanal 724 und der achte Fluidauslasskanal 728 mit der vierten (nachgeschalteten) Kammer 864 verbunden sind.
  • Beispielsweise kann das Fluidikmodul 50 zum Mischen von Flüssigkeiten genutzt werden, indem in den ersten Einlassbereich 841 eine erste Flüssigkeit gegeben wird und in den zweiten Einlassbereich 842 eine zweite Flüssigkeit gegeben wird, so dass bei der Reduzierung der Rotationsfrequenz und der damit verbundenen Ausdehnung des kompressiblen Mediums in die (nachgeschalteten) Kammern 861 bis 864 jeweils ein Aliquot der ersten Flüssigkeit und ein Aliquot der zweiten Flüssigkeit zentrifugal getrieben wird.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 5 gezeigten Fluidikmoduls 50 anhand der Fig. 6a bis 6e, welche Flüssigkeitsstände in dem Fluidikmodul 50 zu fünf unterschiedlichen Zeitpunkten zeigen, näher erläutert.
  • Fig. 6a zeigt eine schematische Draufsicht eines Teilausschnitts des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem ersten Zeitpunkt. Zu dem ersten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 mit einer ersten Rotationsfrequenz f1 (z.B. f1 = 90 Hz) beaufschlagt.
  • Fig. 6b zeigt eine schematische Draufsicht des Teilausschnitts des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem zweiten Zeitpunkt. Zu dem zweiten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, wodurch die Flüssigkeit zentrifugal über die Fluideinlasskanäle 701 bis 704 in die Messkammern 601 bis 604 getrieben wird, was zu dem in Fig. 4b gezeigten Flüssigkeitsstand führt.
  • Fig. 6c zeigt eine schematische Draufsicht des Teilausschnitts des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem dritten Zeitpunkt. Zu dem dritten Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der ersten Rotationsfrequenz f1 beaufschlagt, wodurch die Flüssigkeit weiterhin zentrifugal über die Fluideinlasskanäle 701 bis 704 in die Messkammern 601 bis 604 getrieben wird, so das zu dem dritten Zeitpunkt bereits Flüssigkeit über die Fluidüberläufe 681 bis 684 von den Messkammern 601 bis 604 in die Kompressionskammern 661 bis 664 gelangt ist.
  • Fig. 6d zeigt eine schematische Draufsicht des Teilausschnitts des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem vierten Zeitpunkt. Zwischen dem dritten Zeitpunkt und dem vierten Zeitpunkt wurde die Rotationsfrequenz, mit der das Fluidikmodul 50 beaufschlagt wird, von der ersten Rotationsfrequenz f1 (z.B. f1 = 90 Hz) auf die zweite Rotationsfrequenz f2 (z.B. f2 = 15 Hz) reduziert, was zu einer Ausdehnung des kompressiblem Mediums führt, wodurch die in den Messkammern 601 bis 604 vorhandene Flüssigkeit über die Fluidauslasskanäle 721 bis 724 aus den Messkammern 601 bis 604 getrieben wird, während die zuvor in die Kompressionskammern 661 bis 664 gelangte Flüssigkeit in den Kompressionskammern 661 bis 664 verbleibt.
  • Fig. 6e zeigt eine schematische Draufsicht des Teilausschnitts des Fluidikmoduls 50 und einen Flüssigkeitsstand in dem Fluidikmodul 50 zu einem fünften Zeitpunkt. Zu dem fünften Zeitpunkt wird das Fluidikmodul 50 weiterhin mit der zweiten Rotationsfrequenz f2 beaufschlagt, wodurch sich das kompressible Medium soweit ausgedehnt hat, dass die in den Messkammern 601 bis 60n (n = 2) vorhandene Flüssigkeit über die Fluidauslasskanäle 721 bis 724 (nahezu) vollständig aus den Messkammern 601 bis 604 getrieben wurde.
  • Mit anderen Worten, Fig. 6a bis 6d zeigen einen exemplarischen Ablauf des Aliquotiervorgangs. Eine erste Flüssigkeit fließt unter einer hohen Rotationsfrequenz (Zentrifugation) von z.B. 90 Hz von einem Einlassbereich 841 durch einen radial nach außen führenden Kanal 821 über einen Verteilerkanal 801 in vier Messkammern 601 bis 604 mit einem Volumen von etwa 5 µl.
  • Der Fluideinlasskanal 701 bis 704 zur Messkammer 601 bis 604 kann dabei so gestaltet werden, dass er am oberen Ende der Messkammer 601 bis 604 ansetzt (nicht zwingend nötig). Durch einen ersten Teil der einströmenden Flüssigkeit wird dann der Fluidauslasskanal 721 bis 724 hermetisch versiegelt. Weiter einströmende Flüssigkeit komprimiert dann also (zumindest teilweise) das eingeschlossene kompressible Medium (z.B. Gasvolumen) in der Kompressionskammer (Druckkammer) 661 bis 664 (siehe Fig. 6b).
  • Die Flüssigkeit strömt nun solange nach, bis der Einlassbereich 841 komplett entleert ist. An jede der Messkammern 601 bis 604 ist dabei eine Kompressionskammer (Druckkammer) 661 bis 664 angeschlossen, in welcher ein definiertes Volumen des kompressiblen Mediums (z.B. Luftvolumen) eingeschlossen ist. Überschüssige Flüssigkeit fließt solange in die Abflussbereiche der einzelnen Kompressionskammern (Druckkammern) 661 bis 664, bis der Einlassbereich 841 geleert ist (nicht zwingend nötig). Nun stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und pneumatischem Gegendruck ein.
  • Wird nun die Drehfrequenz verringert, dann dehnt sich das eingeschlossene kompressible Medium (z.B. Luftvolumen) in der Kompressionskammer (Druckkammer 206) unter dem geringeren Zentrifugaldruck aus. Dadurch steigt wiederum die Flüssigkeitssäule in dem radial laufenden Kanal 821 und in dem Fluidauslaufkanal 721 bis 724, der z.B. als Siphon ausgeführt sein kann. Ab einer bestimmten Füllhöhe überschreitet der Füllstand den Scheitel des Siphon 721 bis 724 und die Flüssigkeit wird weitertransportiert. Durch die Zentrifugalkraft und Überdruck wird die Flüssigkeit aus den Messkammern 601 bis 604 nun komplett in die Kammern 861 bis 864 überführt.
  • Dadurch, dass der Fluideinlasskanal (Befüllkanal) 701 bis 704 am oberen Ende der Messkammer 601 bis 604 ansetzt, verbleibt die Flüssigkeit in den Fluideinlasskanälen 701 bis 704 und wird nicht auf die Messkammern 601 bis 604 aufgeteilt.
  • Die Genauigkeit des Aliquotiervorgangs wird dann besonders hoch, wenn die Fluideinlasskanäle 701 bis 704 und die Fluidauslasskanäle 721 bis 724 klein sind im Vergleich zur Messkammer 601 bis 604. Messungenauigkeiten entstehen z.B. dadurch, dass unterschiedliche Ausgangsbedingungen, wie z.B. Eingangsvolumen, Fertigungstoleranzen etc. zu Unterschieden im Füllstand während des Abmessschritts führen. Dadurch hängt die Abmessgenauigkeit direkt mit den Dimensionen der Fluideinlasskanäle 701 bis 704 und der Fluidauslasskanäle 721 bis 724 zusammen. Kleinere Dimensionen führen dabei zu einem genaueren Abmessen.
  • Weitere Messfehler ergeben sich während des Entleerens der Messkammern (Messkavitäten) 601 bis 604. Da ein Druckunterschied zwischen den Messkammern 601 bis 604 vorherrschen kann, kann es zu Flüssigkeitsaustausch zwischen den Messkammern 601 bis 604 kommen. Um das zu minimieren kann zum einen der Fluidauslasskanal (z.B. Siphon) 721 bis 724 einen sehr viel kleineren fluidischen Widerstand aufweisen als die Summe der Widerstände der Fluideinlasskanäle 701 bis 704, und zum anderen kann der Fluideinlasskanal (Befüllkanal) 701 bis 704 an einem radial inneren Punkt der Messkammer 601 bis 604 ansetzen. Dadurch sind die Messkammern 601 bis 604 zumindest während einer gewissen Zeit des Entleerens nicht in fluidischer Kommunikation. Während dieser Zeit erzeugen eventuelle Druckunterschiede also keine zusätzlichen Fehler.
  • Die oben beschriebenen Aliquotierkonzept (radial inneres aliquotieren) kann durch kleine Änderungen auch zum Aliquotieren von Flüssigkeiten von Radial außen nach radial weiter innen verwendet werden (radial äußeres aliquotieren). Der Siphon 721 bis 724 kann dabei durch einen nach innen führenden Fluidauslasskanal 725 bis 728 ersetzt werden (siehe Fig. 5). Dabei kann das Eingangsvolumen der Flüssigkeit pro Messkammer (Aliquotierkammer) 601 bis 604 so ausgelegt werden, dass (praktisch) die gesamte Flüssigkeit in der Messkammer 601 bis 604 und alle Flüssigkeit im Fluidauslasskanal 725 bis 728 in eine nachfolgende, weiter innen liegende Kammer 861 bis 864 überführt wird.
  • Durch eine Kombination der beiden oben beschriebenen Aliquotierkonzepte (radial inneres aliquotieren und radial äußeres aliquotieren) kann ein Aliquotierkonzept erstellt werden, dass auf einer fluidischen Lage zwei Flüssigkeiten aliquotiert. Die Gesamtstruktur, kann dann z.B. so aussehen, dass je ein Aliquot von einer ersten Aliquotierstruktur (erste Hälfte von Messkammern 601 bis 604) und ein Aliquot von einer zweiten Aliquotierstruktur (zweite Hälfte von Messkammern 60s bis 60s) in eine gemeinsame Kammer (Kavität) 861 bis 864 überführt werden. Bei der nachfolgenden (Kavität) 861 bis 864 kann es sich um eine Mischkammer 861 bis 864 handeln. Dabei kann potentiell der komplette Umfang um die Drehachse für Fluidikstrukturen verwendet werden.
  • Das hierin vorgestellte Aliquotierkonzept eignet sich im allgemeinen Fall auch zum Aliquotieren auf einer mehrlagig strukturierten Disk. Die Disk kann dabei so ausgelegt sein, dass die Flüssigkeit zur Befüllung über eine fluidische Lage A geführt und dabei potentiell an kreuzenden Kanälen vorbeigeführt werden kann. Die Kammer wird nun über einen Kanal auf dem fluidischen Layer B entleert. Dieser Kanal kann sowohl ein Siphon (z.B. 721 bis 724) sein, als auch ein anderer Kanal der z.B. radial nach innen führt (z.B. 725 bis 72s). Ansonsten findet der Aliquotierprozess wie in Bezug auf das radial innere Aliquotieren beschrieben statt. Dies bietet sich z. B. dann an, wenn die Anzahl an Aliquots für die radial innere Flüssigkeit hoch (> 10) ist und dadurch die nebeneinander angeordneten Siphonstrukturen (721 bis 724) nicht mehr platzeffizient eingebracht werden können. Außerdem ist solch eine Ausführung vorteilhaft, sobald mehr als zwei Flüssigkeiten in eine Kammer (Kavität) 861 bis 864 aliquotiert werden. Die fluidische Verbindung kann dabei entweder in der Messkammer 601 bis 60s selbst realisiert werden, oder in einem extra dafür vorgesehen fluidischen Durchbruch. Dabei kann entweder jede Messkammer 601 bis 608 mit einem eigenen fluidischen Durchbruch versehen werden, oder es können mehrere Messkammern 601 bis 608 zusammen über einen fluidischen Durchbruch verfügen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglich ein zeitgleiches, paralleles Aliquotieren zweier Flüssigkeiten auf einer Fluidiklage. Dabei findet das Messen bzw. Abmessen der Volumina bei hohen Drücken statt, wodurch Kapillarkräfte einen geringen Einfluss haben. Ferner ermöglichen Ausführungsbeispiele eine potentiell hohe Genauigkeit, da das Abmessen der Flüssigkeiten bei hohen Drehfrequenzen stattfindet. Darüber hinaus benötigen Ausführungsbeispiele keine scharfen Kanten.
  • Im Gegensatz zu bekannten Aliquotierverfahren wird bei Ausführungsbeispielen der Abmessschritt bei "hohen" Rotationsfrequenzen (Drehfrequenzen) durchgeführt und dann bei geringen Rotationsfrequenzen (Drehfrequenzen) weitergeschaltet. Im Gegensatz zu bekannten Fluidikstrukturen ist die hierin beschriebene Fluidikstruktur auch bei starker Überfüllung (> 50% des gemessenen Volumens) noch funktional. Im Gegensatz zu bekannten Aliquotierkonzepten erlaubt das hierin beschriebene Aliquotierkonzept es auf einer fluidischen Lage zwei Flüssigkeiten zu aliquotieren und zu verbinden. Im Gegensatz zu bekannten Fluidikstrukturen kann bei der hierin beschriebenen Fluidikstruktur die Flüssigkeit den Messkammern von außen zugeführt werden und darüber hinaus kann die Flüssigkeit danach noch weiter prozessiert werden. Im Gegensatz zu bekannten Fluidikstrukturen können mindestens zwei Aliquots eine mit dieser Abmesskammer (direkt oder über einen Kanal) verbundenen Wastekavität haben, dies kann z.B. für eine individuelle Qualitätskontrolle jedes einzelnen Aliquots durch Auslesen des Füllstands in der Wastekavität genutzt werden. Im Gegensatz zu bekannten Fluidikstrukturen sind bei der hierin beschriebenen Fluidikstruktur die Messkammern durch einen fluidischen Widerstand voneinander getrennt, der höher ist als der Kanal der zum Weiterschalten der Aliquots verwendet wird.
  • Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine fluidische Struktur, mit einem Fluideinlasskanal (fluidischen Einlass) mit hohem fluidischen Widerstand, einem Fluidauslasskanal (fluidischen Auslass) mit niedrigem fluidischen Widerstand, einer Messkammer und einer Kompressionskammer (Druckkammer), welche durch einen Fluidüberlauf (fluidischen Kanal) getrennt sind. Die fluidische Struktur ist dabei so ausgelegt, dass beim Befüllen der fluidischen Struktur ein kompressibles Medium (z.B. Luftvolumen) eingeschlossen wird, und dass mehr Flüssigkeit eingegeben wird als das Volumen der Messkammer umfasst, wodurch überschüssige Flüssigkeit durch den Fluidüberlauf in die Kompressionskammer (Druckkammer) fließt und dort verbleibt, wobei bei einem Verringern der Rotationsfrequenz (Drehfrequenz) nun eine definierte Menge Flüssigkeit durch den Fluidauslasskanal (Auslass) geleitet wird.
  • Weitere Ausführungsbeispiele schaffen eine Fluidikstruktur und ein Verfahren zum Aliquotieren von mehreren Aliquots, wobei der Abmessschritt auf "hohen" Rotationsfrequenzen (Drehfrequenzen) durchgeführt und das Weiterführen der Flüssigkeiten bei geringen Drehfrequenzen stattfindet. Dabei kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass bei der Befüllung der Messkammer ein kompressibles Medium (z.B. Luft) in der Kompressionskammer komprimiert wird. Ferner kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass der Fluideinlass der Messkammer einen fluidisch höheren Widerstand aufweiset als der Fluidauslass der Messkammer. Des Weiteren kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass mindestens zwei Aliquots eine mit dieser Messkammer (direkt oder über einen Kanal) verbundenen Wastekavität aufweisen. Darüber hinaus kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass im Volumenbestimmenden Messschritt der Meniskus nur in Kanälen steht, welche klein sind im Vergleich zur Messkammer. Ferner kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass die Volumenbestimmende Messkammer dabei zu über 50% (70%, 90%, komplett) befüllt wird. Ferner kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass während der Entleerung eine Schnittstelle zwischen dem kompressiblen Medium und der Flüssigkeit (z.B. Luft-Wasser-Schnittstelle) radial nach innen wandert. Darüber hinaus kann die Fluidikstruktur derart ausgebildet sein, dass mindestens eine Messkammer von radial weiter innen befüllt wird und nach radial weiter außen entleert wird.
  • Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts eines Fluidikmoduls 100. Das Fluidikmodul 100 umfasst einen Fluideinlasskanal 102, zumindest eine Messkammer 1041 bis 104i mit einem Fluideinlass 1061 bis 106i und einem Fluidauslass 1081 bis 108i, zumindest ein Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i, und einen Überlauf 112, wobei der Fluideinlasskanal 102 mit der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i über den Fluideinlass 1061 bis 106i und mit dem Überlauf 112 verbunden ist, und wobei das zumindest eine Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i mit der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i über den Fluidauslass 1081 bis 108i verbunden ist. Das Fluidikmodul 100 ist derart ausgebildet, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls um ein Rotationszentrum 114 und einem dadurch bedingen Zentrifugaldruck eine Flüssigkeit zentrifugal über den Fluideinlasskanal 102 in die zumindest eine Messkammer 1041 bis 104i getrieben wird, wobei das zumindest eine Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i einen fluidischen Widerstand aufweist, der größer ist als ein fluidischer Widerstand des Fluideinlasskanals 102 und als ein fluidischer Widerstand des Fluideinlasses 1041 bis 104i, so dass mehr Flüssigkeit in die zumindest eine Messkammer 1041 bis 104i getrieben wird als aus der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i über das zumindest eine Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i gelangt, so dass die zumindest eine Messkammer 1041 bis 104i gefüllt wird und überschüssige Flüssigkeit in den Überlauf 112 gelangt. Das Fluidikmodul 100 kann ferner derart ausgebildet, dass bei einer Erhöhung der Rotationsfrequenz (z.B. zumindest um den Faktor 2 (oder 3, 4, 5, 7, 10))und einer dadurch bedingten Erhöhung des Zentrifugaldrucks die in der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i vorhandene Flüssigkeit schneller über das zumindest eine variable Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i aus der Messkammer 1041 bis 104i getrieben wird als vor der Erhöhung der Rotationsfrequenz.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Rotationsfrequenz nicht erhöht werden muss damit die in der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i vorhandene Flüssigkeit zentrifugal aus derselben getrieben wird. Durch die Erhöhung der Rotationsfrequenz erhöht sich der Zentrifugaldruck, so dass die in der zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i vorhandene Flüssigkeit schneller aus derselben getrieben werden kann.
  • Ferner kann das Fluidikmodul 100 einen Einlassbereich 116 aufweisen, der mit dem Fluideinlasskanal 102 verbunden ist.
  • Ein erster Abschnitt 102a des Fluideinlasskanals 102 kann mit dem Einlassbereich 116 verbunden sein und sich von radial weiter innen nach radial weiter außen erstrecken. Ein zweiter Abschnitt 102b des Fluideinlasskanals 102, mit dem die zumindest eine Messkammer 1041 bis 104i verbunden sein kann, kann lateral verlaufen (d.h. einen gleichmäßigen radialen Abstand zum Rotationszentrum 114 aufweisen). Ein dritter Abschnitt 102c des Fluideinlasskanals 102 kann von radial weiter innen nach radial weiter außen verlaufen und mit dem Überlauf 112 verbunden sein.
  • Des Weiteren kann das Fluidikmodul 100 zumindest eine weitere Kammer 1181 bis 1184 aufweisen, die mit einem Ausgang des zumindest einen variablen Fluidwiderstandselements 1101 bis 110i verbunden ist, wobei die zumindest einen Messkammer 1041 bis 104i mit dem zumindest einen variablen Fluidwiderstandselement 1101 bis 110i über einen Eingang des zumindest einen variablen Fluidwiderstandselements 1101 bis 110i verbunden ist.
  • Mit anderen Worten, Fig. 7 zeigt eine Fluidikstruktur 100 (Abmessstruktur oder Aliquotierstruktur) mit einem Einlassbereich 116, einem Befüll- und Überlaufkanal 102, einer Messkammer 1041 bis 104i, einem Ventil 1101 bis 110i und einem Überlauf 112, wobei das Ventil 1101 bis 110i nicht komplett verschließt, sondern kontinuierlich von Flüssigkeit durchströmt wird.
  • Dabei ist der Flusswiderstand des Ventils 1101 bis 110i so hoch, dass bei einer ersten Rotationsfrequenz f1 die Flüssigkeit sehr viel schneller die Messkammer 1041 bis 104i befüllt und überschüssige Flüssigkeit aus dem Einlassbereich 116 über den Überlaufkanal 102 in den Überlaufbereich 112 abfließt, als in eine Folgekammer 1181 bis 118i, welche dem Ventil 1101 bis 110i nachgeschaltet ist weitergeführt wird. Typischerweise würde der Vorgang des Aufteilens der Flüssigkeit im Vergleich zum Weiterführen der Flüssigkeit mindestens 10x (besser 100x) schneller von statten gehen. Dadurch wird die Volumengenauigkeit des Abmessens gewährleistet, ohne ein Ventil 1101 bis 110i zu benötigen welches den Fluss der Flüssigkeit während des Befüllvorgangs komplett verhindert.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eine Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Aliquotieren einer Flüssigkeit mit einem Fluidikmodul (50), wobei das Fluidikmodul eine erste Messkammer (601) und eine zweite Messkammer (602), einen ersten Fluideinlasskanal (701), der mit der ersten Messkammer (601) verbunden ist, und einen zweiten Fluideinlasskanal (702), der mit der zweiten Messkammer (602) verbunden ist, einen ersten Fluidauslasskanal (721), der mit der ersten Messkammer (601) verbunden ist, und einen zweiten Fluidauslasskanal (722), der mit der zweiten Messkammer (602) verbunden ist, wobei das Fluidikmodul (50) derart ausgebildet ist, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls (50) um ein Rotationszentrum (52) eine Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer (601) und die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer (601) und in der zweiten Messkammer (602) vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird, wobei das Fluidikmodul (50) derart ausgebildet ist, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird, wobei das Fluidikmodul (50) einen Fluidverteilerkanal (80) aufweist, wobei der erste Fluideinlasskanal (701) und der zweite Fluideinlasskanal (702) mit dem Fluidverteilerkanal (80) verbunden sind, wobei das Verfahren aufweist:
    Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz, so dass Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer (601) und die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer (601) und in der zweiten Messkammer (602) vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird; und
    Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird, so dass durch die Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird;
    wobei das Fluidikmodul ferner eine erste Kompressionskammer (661) und eine zweite Kompressionskammer (662) aufweist, wobei die erste Kompressionskammer (661) und die erste Messkammer (601) über einen ersten Fluidüberlauf (681) miteinander verbunden sind, und wobei die zweite Kompressionskammer (662) und die zweite Messkammer (602) über einen zweiten Fluidüberlauf (682) miteinander verbunden sind;
    wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls (50) um das Rotationszentrum (52) die Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird bis Flüssigkeit über den ersten Fluidüberlauf (681) von der ersten Messkammer (601) in einen Abschnitt der ersten Kompressionskammer (661) gelangt, in dem sie von der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und über den zweiten Fluidüberlauf (682) von der zweiten Messkammer (602) in einen Abschnitt der zweiten Kompressionskammer (662) gelangt, in dem sie von der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und bis eine durch die in die erste Messkammer (601) getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der ersten Messkammer (601), in der ersten Kompressionskammer (661) und dem ersten Fluidüberlauf (681) vorhandenen kompressiblen Mediums und eine durch die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der zweiten Messkammer (602), in der zweiten Kompressionskammer (662) und dem zweiten Fluidüberlauf (682) vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei einer Verringerung einer Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidüberlauf (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei fluidische Widerstände des ersten Fluideinlasskanals (701) und des zweiten Fluideinlasskanals (702) durch geometrische Auslegung des ersten Fluideinlasskanals (701), des zweiten Fluideinlasskanals (702), der ersten Messkammer (601) und der zweiten Messkammer (602) größer sind als ein fluidische Widerstände des ersten Fluidauslasskanals (721) und des zweiten Fluidauslasskanals (722).
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls (50) um das Rotationszentrum (52) die in die erste Messkammer (601) zentrifugal getriebene Flüssigkeit das in der ersten Messkammer (601), der ersten Kompressionskammer (661) und dem ersten Fluidüberlauf (681) vorhandene kompressible Medium und die in die zweite Messkammer (602) zentrifugal getriebene Flüssigkeit das in der zweiten Messkammer (602), der zweiten Kompressionskammer (662) und dem zweiten Fluidüberlauf (682) einschließt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls (50) um das Rotationszentrum (52) mehr Flüssigkeit zentrifugal in die erste Messkammer (601) und zweite Messkammer (602) getrieben wird als die erste Messkammer (601) und die zweite Messkammer (602) fassen können, so dass Flüssigkeit über den ersten Fluidüberlauf (681) von der ersten Messkammer (601) in die erste Kompressionskammer (661) und über den zweiten Fluidüberlauf (682) von der zweiten Messkammer (602) in die zweite Kompressionskammer (662) gelangt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei dem Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der ersten Messkammer (601) vorhandene Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) solange aus der ersten Messkammer (601) und die in der zweiten Messkammer (602) vorhandene Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) solange aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird, bis zumindest ein Teil eines überschüssigen Volumenanteils des kompressiblen Mediums über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) gelangt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei dem Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird die in die erste Kompressionskammer (661) gelangte Flüssigkeit in der ersten Kompressionskammer (661) und die in die zweite Kompressionskammer (662) gelangte Flüssigkeit in der zweiten Kompressionskammer (662) verbleibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei dem Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird die in die erste Kompressionskammer (661) gelangte Flüssigkeit in der ersten Kompressionskammer (661) und die in die zweite Kompressionskammer (662) gelangte Flüssigkeit in der zweiten Kompressionskammer (662) verbleibt, so dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der ersten Messkammer (601) vorhandene Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) solange aus der ersten Messkammer (601) und die in der zweiten Messkammer (602) vorhandene Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) solange aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird, bis zumindest ein Teil eines überschüssigen Volumenanteils des kompressiblen Mediums über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) gelangt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei bei dem Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums ein durch die in der ersten und zweiten Kompressionskammer (661:662) verbleibende Flüssigkeit bedingter überschüssiger Volumenanteil des kompressiblen Mediums zu zumindest 70 % über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) gelangt.
  9. Verfahren einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei bei dem Reduzieren der Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul beaufschlagt wird die in die erste Kompressionskammer (661) gelangte Flüssigkeit in der ersten Kompressionskammer (661) und die in die zweite Kompressionskammer (662) gelangte Flüssigkeit in der zweiten Kompressionskammer (662) verbleibt, so dass bei der Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums die in der ersten Messkammer (601) vorhandene Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) in eine mit dem ersten Fluidauslasskanal (721) verbundene erste Kammer (861) und die in der zweiten Messkammer (602) vorhandene Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) in eine mit dem zweiten Fluidauslasskanal (722) verbundene zweite Kammer (862) getrieben wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Messkammer (601) einen ersten Fluideinlass (621) und einen ersten Fluidauslass (641) und die zweite Messkammer (602) einen zweiten Fluideinlass (622) und einen zweiten Fluidauslass (642) aufweist, wobei der erste Fluideinlass (621) und der zweite Fluideinlass (622) radial weiter innen angeordnet sind als der erste Fluidauslass (641) und der zweite Fluidauslass (642), wobei der erste Fluideinlasskanal (701) mit der ersten Messkammer (601) über den ersten Fluideinlass (621) verbunden ist, wobei der zweite Fluideinlasskanal (702) mit der zweiten Messkammer (602) über den zweiten Fluideinlass (621) verbunden ist, wobei der erste Fluidauslasskanal (721) mit der ersten Messkammer (601) über den ersten Fluidauslass (641) verbunden ist, und wobei der zweite Fluidauslasskanal (722) mit der zweiten Messkammer (602) über den zweiten Fluidauslass (642) verbunden ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der erste Fluidauslass (641) radial an einem äußeren Ende der ersten Messkammer (601) und der zweite Fluidauslass (642) radial an einem äußeren Ende der zweiten Messkammer (602) angeordnet ist, und/oder wobei der erste Fluideinlass (621) radial an einem inneren Ende der ersten Messkammer (601) und der zweite Fluideinlass (622) radial an einem inneren Ende der zweiten Messkammer (602) angeordnet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls (50) um das Rotationszentrum (52) eine erste Flüssigkeit in die erste Messkammer (601) getrieben wird und eine zweite Flüssigkeit in die zweite Messkammer (602) getrieben wird, wobei der erste Fluidauslasskanal (721) und der zweite Fluidauslasskanal (722) mit einer Mischkammer (861:86n) verbunden sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Messkammer (601) und die erste Kompressionskammer (661) radial weiter innen angeordnet sind als die zweite Messkammer (602) und die zweite Kompressionskammer (662:66n).
  14. Vorrichtung (8) zum Aliquotieren einer Flüssigkeit mit einem Fluidikmodul (50), wobei das Fluidikmodul eine erste Messkammer (601) und eine zweite Messkammer (602), einen ersten Fluideinlasskanal (701), der mit der ersten Messkammer (601) verbunden ist, und einen zweiten Fluideinlasskanal (702), der mit der zweiten Messkammer (602) verbunden ist, einen ersten Fluidauslasskanal (721), der mit der ersten Messkammer (601) verbunden ist, und einen zweiten Fluidauslasskanal (722), der mit der zweiten Messkammer (602) verbunden ist, aufweist, wobei das Fluidikmodul (50) derart ausgebildet ist, dass bei einer Rotation des Fluidikmoduls (50) um ein Rotationszentrum (52) eine Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer (601) und die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer (601) und in der zweiten Messkammer (602) vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird, wobei das Fluidikmodul (50) derart ausgebildet ist, dass bei einer Verringerung der Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird, wobei das Fluidikmodul (50) einen Fluidverteilerkanal (80) aufweist, wobei der erste Fluideinlasskanal (701) und der zweite Fluideinlasskanal (702) mit dem Fluidverteilerkanal (80) verbunden sind, wobei die Vorrichtung aufweist:
    einen Antrieb (20) mit einer Steuereinrichtung (24);
    wobei die Steuereinrichtung (24) konfiguriert ist, um den Antrieb (20) zu steuern, um in einer ersten Phase das Fluidikmodul (50) mit einer solchen Rotationsfrequenz zu beaufschlagen, dass Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird, so dass durch die in die erste Messkammer (601) und die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit ein zuvor in der ersten Messkammer (601) und in der zweiten Messkammer (602) vorhandenes kompressibles Medium komprimiert wird; und
    wobei die Steuereinrichtung (24) konfiguriert ist, um den Antrieb (20) zu steuern, um in einer zweiten Phase die Rotationsfrequenz mit der das Fluidikmodul (50) beaufschlagt wird so zu reduzieren, dass durch die Verringerung der Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidauslasskanal (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird;
    wobei das Fluidikmodul ferner eine erste Kompressionskammer (661) und eine zweite Kompressionskammer (662) aufweist, wobei die erste Kompressionskammer (661) und die erste Messkammer (601) über einen ersten Fluidüberlauf (681) miteinander verbunden sind, und wobei die zweite Kompressionskammer (662) und die zweite Messkammer (602) über einen zweiten Fluidüberlauf (682) miteinander verbunden sind;
    wobei bei dem Beaufschlagen des Fluidikmoduls mit einer Rotationsfrequenz und der dadurch bedingten Rotation des Fluidikmoduls (50) um das Rotationszentrum (52) die Flüssigkeit zentrifugal über den ersten Fluideinlasskanal (701) in die erste Messkammer (601) und über den zweiten Fluideinlasskanal (702) in die zweite Messkammer (602) getrieben wird bis Flüssigkeit über den ersten Fluidüberlauf (681) von der ersten Messkammer (601) in einen Abschnitt der ersten Kompressionskammer (661) gelangt, in dem sie von der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und über den zweiten Fluidüberlauf (682) von der zweiten Messkammer (602) in einen Abschnitt der zweiten Kompressionskammer (662) gelangt, in dem sie von der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit getrennt ist, und bis eine durch die in die erste Messkammer (601) getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der ersten Messkammer (601), in der ersten Kompressionskammer (661) und dem ersten Fluidüberlauf (681) vorhandenen kompressiblen Mediums und eine durch die in die zweite Messkammer (602) getriebene Flüssigkeit hervorgerufene Kompression eines zuvor in der zweiten Messkammer (602), in der zweiten Kompressionskammer (662) und dem zweiten Fluidüberlauf (682) vorhandenen kompressiblen Mediums so groß ist, dass bei einer Verringerung einer Rotationsfrequenz und einer dadurch bedingten Ausdehnung des kompressiblen Mediums zumindest 80% der in der ersten Messkammer (601) vorhandenen Flüssigkeit über den ersten Fluidauslasskanal (721) aus der ersten Messkammer (601) und zumindest 80% der in der zweiten Messkammer (602) vorhandenen Flüssigkeit über den zweiten Fluidüberlauf (722) aus der zweiten Messkammer (602) getrieben wird.
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