WO2005002729A1 - Use of a disposable container, microfluidic device and method for processing molecules - Google Patents

Use of a disposable container, microfluidic device and method for processing molecules Download PDF

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WO2005002729A1
WO2005002729A1 PCT/EP2003/007645 EP0307645W WO2005002729A1 WO 2005002729 A1 WO2005002729 A1 WO 2005002729A1 EP 0307645 W EP0307645 W EP 0307645W WO 2005002729 A1 WO2005002729 A1 WO 2005002729A1
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connection
channel
disposable container
liquid
piston
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PCT/EP2003/007645
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German (de)
French (fr)
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Jürgen SCHÜLEIN
Björn GRASSL
Jürgen KRAUSE
Roland Barten
Dirk Kuhlmeier
Jörg HASSMANN
Hans Kosak
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november Aktiengesellschaft Gesellschaft für Molekulare Medizin
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    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons

Definitions

  • the invention relates to the use of a disposable container, a microfluidic device and a method for processing molecules.
  • Automatic analyzers for carrying out chemical and biochemical reactions are generally known from the prior art. Solutions required for the reaction are removed from a storage container by means of a suction pump and fed to a sample room.
  • automatic analysis devices are also known, in which the solutions required for the reaction are supplied, for example, by means of a piston pump. - In the known devices, the solutions can be contaminated disadvantageously. The required solutions are usually presented in a certain volume. In this respect, there is a risk of inaccurate filling by the user.
  • Automatic analyzers must be carefully cleaned after each analysis. This is time consuming. Apart from this, even with careful cleaning, a residue can remain in the device. Such a backlog leads to falsification of results in later analyzes.
  • Tl disposable syringes From the field of medicine, e.g. B. known from DE 33 90 336 Tl disposable syringes. Such disposable syringes are e.g. T. filled up. A piston guided in a cylinder is designed such that the liquid received in the cylinder can be pressed out manually by means of the piston. Ampoules for taking liquid medicines are also known from the medical field. Such drugs can be injected, for example, using a syringe. It is therefore not possible to fill an exact volume in the ⁇ l range.
  • microfluidic devices for the detection of predetermined biochemical molecules are also known from the prior art. Such devices work with small volumes. This is a detection of biochemical molecules, for. B. of DNA possible. Such a device is known for example from EP 0 397 424 A2 or EP 0 189 316 B1.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a use, a microfluidic device and a method are to be specified which enable a simplified and as accurate as possible automated implementation of sample preparation for carrying out chemical detection reactions and / or chemical detection reactions.
  • a simplified automated preparation of samples for the detection of biochemical molecules, such as DNA is to be made possible.
  • a disposable container which has a cylinder with a piston displaceably guided therein and a connection provided at a first end of the cylinder opposite the piston, for generating a pressure difference in a Microfluidic device and for providing a means for processing molecules and / or as a reaction vessel.
  • Such a disposable container can be manufactured inexpensively. It can be filled with a predetermined volume using suitable machines. The filling process can be carried out in such a way that contamination is excluded.
  • the disposable container can not only serve as a storage container for the agent for processing molecules, but also as a reaction vessel. For this, e.g. B. first a means for processing molecules in a microfluidic device and then a solution in the disposable container are pressed or sucked out of the microfluidic device.
  • the disposable containers are easy to handle. Operation of microfluidic devices is thus quick, simple and easy to carry out.
  • a “microfluidic device” is understood to mean a compact and handy device for carrying out an analysis, synthesis, purification, modification and / or increasing the concentration of molecules.
  • a microfluidic device can form a closed system with respect to the environment.
  • a sample taken up in the microfluidic device is moved to carry out the respective reaction via at least one channel provided therein and, if necessary, brought into contact with a liquid presented in the microfluidic device.
  • the channel is designed in such a way that the liquid can be displaced exactly over a predetermined section and thus moved precisely to a predetermined location of the device.
  • the means for processing is a liquid, a gel or a solid or a combination thereof.
  • the solid can comprise at least one of the following constituents: soluble or suspendable particles, lyophilisate, chromatographic material, preferably an ion exchanger or an affinity matrix.
  • the processing agent can also be selected from the following group: lysis liquid, elution liquid, buffer solution, beads, enzymes, primers, reactants, reagents.
  • the proposed disposable containers are preferably kept ready as a kit.
  • a kit can be pre-assembled for certain analysis or diagnostic purposes. It can contain, for example, solutions required for cell disruption as well as adsorbents for DNA.
  • the disposable containers are designed differently depending on the type of agent for processing molecules presented therein, for example in their diameter or in their length. This can prevent a disposable container from being accidentally connected to an incorrect connection of a microfluidic system. In this case, a recording of a microfluidic device is carried out in such a way that only the correct disposable container can be used in it. Of course, it is also possible to avoid a mix-up or a corresponding print
  • the processing of the molecules can involve analysis, synthesis, purification and / or increasing the concentration of the molecules. Such reactions always take place in vitro.
  • the disposable container is expediently completely filled with the processing agent.
  • the means for processing is a liquid, a paste, in gel or the like.
  • a complete filling is understood to mean an essentially bubble-free filling in which the proportion of gas bubbles is ⁇ 5.0% by volume. is expediently ⁇ 1.0% by volume, preferably ⁇ 0.1% by volume, particularly preferably ⁇ 0.01% by volume.
  • Liquids are expediently degassed before the disposable container is filled. Filling is preferably carried out under sterile conditions. It is also possible to sterilize the disposable container after it has been filled. This increases the durability of the processing agent contained in the disposable container.
  • the piston can be made of an elastic material, preferably rubber or plastic. It can have at least one circumferential seal which is symmetrical in cross section. This enables the piston to be pushed back and forth repeatedly, with a complete sealing effect being guaranteed at all times.
  • the piston is designed to correspond to the connection, so that a complete emptying of the cylinder and possibly the connection is possible when the piston rests on the first end. This enables a particularly precise procedure; there are no residual volumes left in the disposable container. If the connection has a volume, this volume is also emptied.
  • the piston has a means for engaging a pushing and / or towing means.
  • the means for engagement can be a recess provided centrally in the piston, e.g. B. a hemispherical or conical recess to a thread, a bayonet or a snap lock or the like .
  • a pushing and / or towing device is attached to the piston. It can be a rod or a cylinder.
  • the pushing and / or towing means has a means for engaging in a pushing and / or towing device at the free end.
  • the means for engagement can be an opening, radially protruding projections, a flange or the like.
  • the means for engagement is expediently designed such that it can be connected to a push and / or towing rod of a push and / or towing device by inserting it.
  • the cylinder is made of a transparent material. This allows a simple visual inspection. It can immediately be determined whether the cylinder is correct, e.g. H. is bubble-free, filled.
  • the cylinder can also be made of an opaque material, in particular for receiving light-sensitive reagents.
  • the cylinder is preferably made of a material that is inert for the means for processing contained therein.
  • the cylinder is expediently made of an elastic plastic, preferably polypropylene. Polyethylene or polycarbonate are also suitable for manufacturing the cylinder. A particularly good sealing effect is achieved when using an elastic material.
  • the connection is closed with a closure means.
  • the closing means can be a rubber or plastic membrane, a ball, a cone or a closing cylinder.
  • the ball, the cone and / or the locking cylinder are made of a plastic or glass which is inert to the received means for processing.
  • a radially inwardly projecting projection that blocks a displacement of the piston out of the cylinder is provided on a second end of the cylinder opposite the connection. This makes removal of the piston impossible. Unwanted manipulation of the disposable container is avoided.
  • a further projection projecting radially inwards and opposing a displacement of the piston in the direction of the connection can be provided.
  • the further projection is expediently designed such that the piston can only be moved in the direction of the first end by applying a predetermined force.
  • the force is expediently chosen such that the connection is brought into a correct connection position with the connection piece before the piston is displaced. As soon as this is the case, a further axial displacement of the disposable container is no longer possible.
  • the force acting on the further projection is then so great that the resistance thus formed can be overcome and the piston can be displaced in the direction of the first end.
  • the provision of the further projection in addition to ensuring a proper and tight connection of the disposable container to the microfluidic device, has the further advantage that an undesired leakage of liquid received in the disposable container prior to the Position of a completely sealed connection is avoided.
  • the piston can only be moved after a tight connection has been made.
  • the further projection is expediently designed to be radially symmetrical. This prevents uneven wear or damage to the piston when the further projection is overcome.
  • a means for automatically reading out information about the means for processing received in the disposable container is provided.
  • the means can be a barcode, a transponder, a chip or a specific shape.
  • a barcode can, for example, be printed on the outside of the cylinder or applied by means of a label.
  • a transponder or a suitable chip can be cast in at a suitable location on the disposable container.
  • the cylinder has a specific shape, for example projections or recesses provided on the outside, which contain the information in codified form.
  • a microfluidic device for processing molecules is provided with a device having at least one channel for conveying a sample, at least two connecting pieces being provided on the channel for connecting two disposable containers, each of the disposable containers having a cylinder which is displaceably guided therein Piston and a connection provided at a first end of the cylinder opposite the piston, and wherein the disposable containers with the connection provided thereon can each be connected to one of the connection pieces, so that liquid can be conveyed through the channel by displacing one of the pistons.
  • the proposed microfluidic device is particularly simple. The use of micro pumps and the like can be dispensed with. A pressure to move the liquid in the channel of the microfluidic device is generated by moving the pistons.
  • the disposable containers not only serve to provide means for processing molecules, but can also serve as a reaction space. If at least two disposable containers are connected to the microfluidic device, it is possible, for example, to purify or disrupt biological material by moving a liquid back and forth between the disposable containers.
  • the proposed microfluidic device is surprisingly simple. It is easy to handle. The use of the proposed disposable containers eliminates the need to manually supply exact volumes, for example of liquids required to carry out reactions. Contamination is practically impossible. With the proposed microfluidic devices, exact results can be achieved quickly and reliably.
  • the channel is a channel system composed of a plurality of channels connected to one another.
  • the channel or the channel system can be meandering at least in sections.
  • the device can have a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap.
  • the channel can have a diameter of at most 2 mm, preferably less than 1.5 mm.
  • the device can also have at least one agent selected from the following group: sensor, electrode, temperature control unit, sieve, filter, membrane, affinity matrix, substance or magnet.
  • a connecting channel connecting the connecting piece to the channel can be provided.
  • an inlet opening connected to the channel preferably closable by means of a first valve
  • an outlet opening connected to the channel preferably closable by means of a second valve
  • the proposed designs of the facility enable a differentiated and automated process management.
  • the arrangement and design of the channel are expediently chosen so that the desired reaction can be carried out simply and quickly.
  • liquid can be conveyed into the other disposable container by moving the pistons.
  • the piston can be pushed back into other disposable containers. It may also be the case that the piston in the other container is pulled back by a tow bar.
  • each connection piece has a pipe socket, preferably a hollow needle, for opening a closure means closing the connection.
  • the connector or the pipe socket can be closed with a further closure means. It can be a rubber or plastic branch or the like. This prevents contamination of the device and / or of a liquid placed therein.
  • the disposable container can expediently be a disposable container with the features described above.
  • Each of the disposable containers can have a connection corresponding to the connection pieces. This enables simple and tight connection of the disposable containers to the connector.
  • the connection can be closed with a closure means, for example a plastic or rubber membrane, a metal foil or the like.
  • the device has a means for fixing the disposable container in a position that is fixed relative to the connector. This prevents undesired loosening of the connection from the connection piece. Leakages cannot occur, in particular when a liquid moves from the disposable container into the device or from the device into the disposable container.
  • the means for fixing can be, for example, a thread, a bayonet catch or the like.
  • the connector can have an internal thread and the connector an external thread. Contamination of the agent for processing the molecules contained in the disposable container is avoided.
  • the device has at least one, preferably cylindrical, recess corresponding to the outer diameter of the disposable container for guiding the connection of the disposable container into an engagement position with the connecting piece.
  • the proposed microfluidic device is compact, stable and robust. Due to its design, it can easily be inserted into a device for the automatic movement of the pistons. Another advantage of the compact design of the microfluidic device is that it can be transported, packaged and stored is particularly simple. A faulty, possibly insufficiently tight connection is prevented.
  • the means for fixing can have a means for holding the disposable container that is fully inserted into the recess and engages in the connector in a fixed position. This prevents unwanted loosening of the connector from the connector.
  • the means for holding can be, for example, at least one first latching means which surrounds the second end of the disposable container.
  • a distance between the first latching means and the connection piece is selected such that the disposable container can be inserted into the recess without opening a closure means provided thereon.
  • the device can be delivered pre-assembled with the disposable containers suitable for the respective purpose.
  • Such a prefabricated device which can be designed, for example, in the manner of a cassette, then only has to be inserted into a suitable device for the automatic movement of the pistons and filled with the sample to be processed. Incorrect operation and contamination are practically excluded with such a pre-assembled device.
  • Second locking means can be provided on the cylinder of the disposable container and / or on the inner wall of the recess.
  • the second rest means can be designed so that the disposable container, for. B. by pressure on the piston, is displaceable into a latching position in which the connector closes the connector liquid-tight.
  • Such an embodiment is expedient if the connection piece or the pipe socket are not closed with a second connection means.
  • the second locking means can also be designed such that the disposable container can be moved from the first to a second locking position, in which the connection closes the connection piece in a liquid-tight manner and the pipe socket pierces the closing means. In the second latching position, a connection is first established between the disposable container and the channel. It is then possible, for example, to push a liquid from the disposable container into the channel.
  • the channel is advantageously filled with liquid. This enables a bubble-free liquid column to be easily produced in the entire device. This enables the liquid to be moved particularly precisely in the channel.
  • several recesses can be provided on one side of the device. This simplifies and reduces the cost of building a device for the automatic movement of the pistons of the disposable containers.
  • a device only has to be equipped with a plurality of push rods which are suitable for pressing down the pistons and which are moved according to a predetermined program.
  • the parallel arrangement of the recesses contributes to a particularly compact embodiment of the device according to the invention.
  • the device is advantageously made in one piece from plastic.
  • the cost of manufacturing the proposed facility is not particularly high.
  • the device can be manufactured, for example, by means of injection molding.
  • the device combined from the device with the disposable containers can be manufactured overall without great effort. It can be kept ready in the manner of a disposable device.
  • the device can have a means for automatically reading out information about means for processing included in the device.
  • the means can be a barcode, a transponder, a chip or a specific shape of the device.
  • the microfluidic device can be designed as a kit that includes the device and several of the disposable containers according to the invention.
  • the disposable containers can already be captively inserted into the recesses, the closure means of which are of course still closed.
  • Such a kit or microfluidic device is particularly easy to store, transport and operate by the user.
  • a method for processing molecules is provided with the following steps:
  • Provision of at least two disposable containers each of which has a cylinder with one which is displaceably guided therein
  • Piston and has a connection provided on a first end of the cylinder opposite the piston, Providing a microfluidic device with at least one channel, at least two connecting pieces being provided on the channel for connecting the disposable containers,
  • the proposed method enables a particularly simple processing of molecules.
  • the pressure for moving or conveying the liquid in the channel of the device is generated by moving the pistons in the disposable containers. In this way, the liquid can be easily transported from one place to another in the facility. In particular, no micropumps and the like are required.
  • the exact positioning of the liquid in the device can reduce the number of valves required.
  • the liquid is expediently contained in one of the disposable containers. It is also possible that liquid is present in the channel. This enables the simple production of a bubble-free liquid column in the facility.
  • the device can be kept as a disposable part. The liquid can be transferred from one container to the other.
  • the piston accommodated therein is expediently displaced by the liquid pressure. In this case, it is not necessary to tow the piston by means of a special towing device in order to convey the liquid into the disposable container.
  • a liquid in the channel can be preferably meandering section of the channel and / or a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap. Moving the pistons enables an exact
  • the liquid can be processed according to a predetermined program at certain points on the channel.
  • the predetermined section of the channel can have a meandering channel and / or microfluidic detection space.
  • at least one valve provided therein can also be opened and / or closed according to a predetermined program.
  • the pistons also move according to the specified program, so that the liquid in the channel or in the disposable containers is moved according to specified reaction steps.
  • the disposable containers are inserted into recesses provided on the device. This enables the connections provided on the disposable containers to be guided precisely to the connection pieces of the device.
  • the disposable container is expediently fixed relative to the connector.
  • a means for fixing can be provided. The fixation is expediently only when the connection is properly connected to the connector. In this way, the establishment of a leaky connection can be avoided.
  • the disposable container can be moved into a first latching position in the recess provided on the device, so that the connection closes the connection piece in a liquid-tight manner. Furthermore, can the disposable container can be moved from the first into a second latching position, so that the connection closes the connector in a liquid-tight manner and the pipe socket pierces the closure means. In the second latching position, a connection is only established between the disposable container and the channel.
  • the liquid is conveyed in the device by moving the pistons in such a way that the steps required to carry out at least one of the following methods are carried out: washing, purification, PCR, detection.
  • the aforementioned methods are particularly suitable for the detection of DNA from different samples.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a first disposable container
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of a first microfluidic device
  • FIG. 3 shows the partial sectional view according to FIG. 2 with a disposable container inserted
  • FIG. 4 shows the partial sectional view according to FIG. 3 with a push rod
  • FIG. 5 shows the partial sectional view according to FIG. 4 with the piston partially pressed in
  • FIG. 6 is a schematic sectional view of a second disposable container
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of a microfluidic device with the second disposable container according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows the arrangement according to FIG. 7, the second disposable container being connected to the microfluidic device
  • FIG. 9 shows the arrangement according to FIG. 8, further disposable containers being connected
  • FIG. 10 shows the arrangement according to FIG. 9, with a sample container being connected
  • FIG. 11 shows the arrangement according to FIG. 10, the sample container having been emptied
  • FIG. 12 shows the arrangement according to FIG. 11, wherein the second disposable container has been emptied
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first
  • Disposable container In a suitably made of a transparent plastic, such as polyethylene or polypropylene, cylinder 1 is slidably a, for. B. Piston 2 made of plastic or rubber slidably guided. A connection 3 is provided at a first end E1 of the cylinder 1 opposite the piston 2. The connection 3 is closed with a closure means 4, here for example in the form of a glass ball. A liquid F is taken up in the volume formed by the cylinder 1 and the piston 2 located therein. This can be, for example, a lysis liquid, an elution liquid, a buffer solution or the like. The piston 2 is formed on its side facing the first end E1 of the cylinder 1 corresponding to the first end E1 of the cylinder 1.
  • a transparent plastic such as polyethylene or polypropylene
  • Piston 2 made of plastic or rubber slidably guided.
  • a connection 3 is provided at a first end E1 of the cylinder 1 opposite the piston 2.
  • the connection 3 is closed with a closure means 4, here for example in the
  • the projection 5 has a projection 5 corresponding to the shape of the connection 3. If the piston 2 is pressed completely to the first end E1, the projection 5 fulfills the connection 3, so that a complete emptying of the liquid F from the cylinder 1 and the volume formed by the connection 3 is possible.
  • a central recess 7 On the side of the piston 2 opposite the projection 5, a central recess 7, a central projection 5 or the like can be provided for the engagement of a push rod and / or towing bar.
  • a second end of the cylinder 1 opposite the first end E1 is designated by the reference symbol E2.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a microfluidic device 13, specifically a receptacle 6 for the disposable container shown in FIG. 1.
  • the receptacle 6 has a cylindrical recess 7 corresponding to the diameter of the cylinder 1.
  • the recess 7 is designed such that the disposable container can be inserted therein.
  • the connection 3 is guided in such a way that it arrives correctly in an engagement position of a connection piece 8.
  • the connecting piece 8 can comprise a hollow needle 9 with which the closure means 4 pierce or pressed into the cylinder 1 and thus a connection of the cylinder 1 with the microfluidic device 13 is achieved.
  • FIG. 3 shows the disposable container connected to the connector 8 using the receptacle 6.
  • the piston 2 can be pressed in the direction of the connecting piece 8 by means of a push rod 10. This situation is shown in Figs. 4 and 5.
  • Fig. 6 shows in cross section a second disposable container.
  • the cylinder 1 has a retaining means 11 pointing radially inwards. With the retaining means 11, a displacement of the piston 2 beyond the second end E2 is prevented.
  • the piston 2 has on its side facing away from the connection 3 an engagement means 12 for connection 3 to a push rod and / or towing rod.
  • the engagement means 12 can be designed, for example, in the form of a stamp. Of course, other suitable configurations are also possible.
  • the closure means 4 is designed as a membrane. It can be a plastic and rubber membrane. It is expedient to have a plastic film formed in one piece with the cylinder 1.
  • the cylinder 1 can be produced together with the plastic film in one piece, for example by means of injection molding. As shown in FIG. 6, particles P can be suspended in the liquid F.
  • FIG. 7 shows in cross section a microfluidic device 13 which has a plurality of further connecting pieces 14 lying next to one another.
  • the further connecting pieces 14 are closed with a further closure means 15, so that one Contamination of the microfluidic device 13 is excluded.
  • the further closure means 15 can also be a plastic film, a rubber membrane or the like.
  • Each of the further connecting pieces 14 is connected via a connecting channel 16 to a channel 17 connecting the connecting channels 16.
  • the channel 17 is also connected via a first valve 18 to an inlet opening 19 and via a second valve 20 to an outlet opening 21.
  • the connecting channels 16 and the channel 17 expediently have a diameter in the range from 1 to 2 mm. They are incorporated in a base plate 22 made of transparent plastic.
  • Each of the connecting pieces 8, 14 has a hollow needle 9 for piercing the closure means 4.
  • connection 3 shows the microfluidic device 13, the second disposable container having the connection 3 being connected to the further connection piece 14.
  • the hollow needle 9 penetrates the connection 3, so that a tight connection is established.
  • the liquid F can now be moved through the hollow needle 9 into the connecting channel 16 and into the channel 17 by moving the piston 2 in the direction of the connection 3.
  • FIG. 9 shows a sectional view of the microfluidic device 13 according to FIG. 8, second disposable containers being connected to all further connection pieces 14 here.
  • the diameter of the second disposable container can be designed differently. If necessary, recesses 7 provided on the microfluidic device 13 can thus be made such that only certain disposable containers can be used therein. For example, incorrect operation can be caused by connecting a disposable container to a wrong further connector 14 can be prevented.
  • the other disposable containers shown in FIG. 9 are otherwise identical to the second disposable container.
  • FIG. 10 shows the microfluidic device 13 according to FIG. 9, a syringe 23 in which sample liquid PF is received being connected to the inlet opening 19 here.
  • the sample liquid PF can be pressed, for example, into the opposing second disposable container by means of the syringe 23. To do this, it is necessary to open the first valve 20 and to hold down another piston 24 of a further disposable container 25. In this case, the sample liquid PF is pressed via the connecting channel 16 into the disposable container opposite the syringe 23. A piston 24 located therein is displaced by the applied pressure (see FIG. 11).
  • the transferred sample liquid PF can then be mixed with the liquid F contained in the cylinder 1, for example by depressing the piston 2.
  • the first and / or second valve can be a simply designed one-way valve which has, for example, a spring-loaded ball or a spring-loaded cone as the valve body.
  • a one-way valve is arranged such that a liquid flow in the direction of the channel is possible under pressure and the valve body is pressed into its closed position by a pressure generated in the channel. By moving the valve body away from its closed position, the valve can be emptied.
  • the first and / or second valve it can also be a simply designed reusable valve, e.g. B. a diaphragm valve act.
  • the sample liquid PF can be acted upon in succession with several different liquids. It can be mixed intensively with the liquids. For example, a simple disruption of cells contained in the sample liquid PF is possible. As soon as the cells are disrupted, DNA molecules contained therein can be separated by magnetic beads containing liquids in the disposable containers and can be sent to a further detection method for analysis.
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a microfluidic device 13.
  • the microfluidic device 13 shown in FIGS. 7 to 12 it has cutouts 7 on one side, preferably in a parallel arrangement, for inserting disposable containers (not shown here) ) on.
  • the recesses 7 have first latching means 26 at their ends opposite the connector 8. The first latching means 26 serve to ensure that a disposable container once inserted into the recess 7 can no longer be easily removed from the recess 7.
  • the disposable container can therefore be presented captively with the microfluidic device. To start up the device according to the invention, it is only necessary to remove the To move the disposable container in the direction of the connector 8 and thus to connect it to the microfluidic device 13.
  • FIGS. 14a to 14c show an advantageous embodiment of the connection of the disposable container to the microfluidic device 13.
  • Second latching means provided in the recess 7 in the vicinity of the connector 8 are designated by 27.
  • third locking means 28 are provided on the cylinder 1, which are designed to correspond to the second locking means 25.
  • the hollow needle 9 is with a, for. B. executed as a 0-ring, sealant 29.
  • the disposable container In the first position shown in FIG. 14 a, the disposable container is pushed into the recess 7 of the microfluidic device 13. There is no sealing connection between the connection 3 and the sealing means 29 provided on the hollow needle 9. The closure means 4 is closed.
  • the disposable container In the second position shown in FIG. 14b, the disposable container is in a first latching position. In this position, the connection 3 overlaps the sealant 29. The connection 3 thus closes the opening formed by the hollow needle 9 in a liquid-tight manner.
  • the disposable container is in a second latching position.
  • the hollow needle 9 penetrates the locking device 4 (not shown here).
  • the proposed microfluidic device can be easily equipped with a wide variety of combinations of reagents, agents, buffers and the like.
  • the proposed device can be used for a wide variety of assays. It is only necessary to fill the disposable containers with the necessary reagents, agents and the like.
  • the disposable containers themselves and the microfluidic device do not have to be changed. Nevertheless, they can be made extremely inexpensively from injection molded plastic. This makes it possible to design the disposable containers as well as the microfluidic device as a disposable part.
  • Control of the movements of the pistons 2, 24 of the disposable containers can be carried out relatively easily and inexpensively. Such a device does not require a particularly high level of maintenance, since liquids do not escape from the proposed device.
  • the proposed disposable containers allow simple and flexible storage, assembly and manufacture of the proposed device. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to the use of a disposable container comprising a cylinder (1) containing a plunger (2, 24) that is displaceably guided in said cylinder and a connection (3) that is provided on a first end (E1) of the cylinder (1) lying opposite the plunger (2, 24), said container being designed to create a difference in pressure in a microfluidic device (13), to hold (6) an agent (F, P) for processing molecules and/or to act as a reaction vessel.

Description

Verwendung eines Einwegbehälters, mikrofluidisc e Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von MolekülenUse of a disposable container, microfluidic device and method for processing molecules
Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines Einwegbehälters, eine mikrofluidische Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Molekülen.The invention relates to the use of a disposable container, a microfluidic device and a method for processing molecules.
Nach dem Stand der Technik sind allgemein Analyseautomaten zur Durchführung chemischer und biochemischer Reaktionen be- kannt. Dabei werden für die Reaktion notwendige Lösungen mittels einer Saugpumpe aus einem Vorratsbehälter entnommen und einem Probenraum zugeführt. Daneben sind auch automatische Analysevorrichtungen bekannt, bei denen zur Reaktion erforderliche Lösungen beispielsweise mittels einer Kolbenpumpe zugeführt werden. - Bei den bekannten Vorrichtungen kann es nachteiligerweise zu einer Verschmutzung der Lösungen kommen. Die erforderlichen Lösungen sind in der Regel in einem bestimmten Volumen vorzulegen. Insoweit besteht die Gefahr eines nicht exakten Abfüllens durch den Anwender. Automatische Analysevorrichtungen müssen nach jeder Analyse sorgfältig gereinigt werden. Das ist zeitauf ändig. Abgesehen davon kann es auch bei einer sorgfältigen Reinigung dazu kommen, dass ein Rückstand in der Vorrichtung verbleibt. Ein solcher Rückstand führt zur Verfälschung von Ergebnissen bei später durchgeführten Analysen.Automatic analyzers for carrying out chemical and biochemical reactions are generally known from the prior art. Solutions required for the reaction are removed from a storage container by means of a suction pump and fed to a sample room. In addition, automatic analysis devices are also known, in which the solutions required for the reaction are supplied, for example, by means of a piston pump. - In the known devices, the solutions can be contaminated disadvantageously. The required solutions are usually presented in a certain volume. In this respect, there is a risk of inaccurate filling by the user. Automatic analyzers must be carefully cleaned after each analysis. This is time consuming. Apart from this, even with careful cleaning, a residue can remain in the device. Such a backlog leads to falsification of results in later analyzes.
Aus dem Bereich der Medizin sind z. B. aus der DE 33 90 336 Tl Einwegspritzen bekannt. Solche Einwegspritzen werden z. T. befüllt vorgehalten. Ein in einem Zylinder geführter Kolben ist so ausgeführt, dass die im Zylinder aufgenommene Flüssigkeit manuell mittels des Kolbens herausgedrückt werden kann. Aus dem medizinischen Bereich sind des Weiteren Ampullen zur Aufnahme flüssiger Medikamente bekannt. Solche Medikamente können beispielsweise mittels einer Spritze injiziert werden. Die Abfüllung eines exakten Volumens im μl-Bereich ist damit nicht möglich.From the field of medicine, e.g. B. known from DE 33 90 336 Tl disposable syringes. Such disposable syringes are e.g. T. filled up. A piston guided in a cylinder is designed such that the liquid received in the cylinder can be pressed out manually by means of the piston. Ampoules for taking liquid medicines are also known from the medical field. Such drugs can be injected, for example, using a syringe. It is therefore not possible to fill an exact volume in the μl range.
Nach dem Stand der Technik sind des Weiteren so genannte mikrofluidische Vorrichtungen zum Nachweis vorgegebener biochemischer Moleküle bekannt. Solche Vorrichtungen arbeiten mit geringen Volumina. Damit ist ein Nachweis biochemischer Moleküle, z. B. von DNA, möglich. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 397 424 A2 oder der EP 0 189 316 Bl bekannt .So-called microfluidic devices for the detection of predetermined biochemical molecules are also known from the prior art. Such devices work with small volumes. This is a detection of biochemical molecules, for. B. of DNA possible. Such a device is known for example from EP 0 397 424 A2 or EP 0 189 316 B1.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Verwendung, eine mikrofluidische Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, welche eine vereinfachte und möglichst genaue automatisierte Durchführung einer Probenvorbereitung zur Durchführung chemischer Nachweisreaktionen und/oder chemische Nachweisreaktionen ermöglichen. Insbesondere soll eine vereinfachte automatisierte Vorbereitung von Proben zum Nachweis biochemischer Moleküle, wie DNA, ermöglicht werden.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a use, a microfluidic device and a method are to be specified which enable a simplified and as accurate as possible automated implementation of sample preparation for carrying out chemical detection reactions and / or chemical detection reactions. In particular, a simplified automated preparation of samples for the detection of biochemical molecules, such as DNA, is to be made possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 22 undThis object is achieved by the features of claims 1, 22 and
50 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 21, 23 bis 49 und 51 bis 59.50 solved. Expedient configurations result from the features of claims 2 to 21, 23 to 49 and 51 to 59.
Nach Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung eines Einwegbe- hälters vorgesehen, welcher einen Zylinder mit einem darin verschiebbar geführten Kolben und einen an einem dem Kolben gegenüberliegenden ersten Ende des Zylinders vorgesehen An- schluss aufweist, zur Erzeugung einer Druckdifferenz in einer mikrofluidischen Vorrichtung und zur Bereitstellung eines Mittels zur Bearbeitung von Molekülen und/oder als Reaktionsgefäß.According to the invention, the use of a disposable container is provided, which has a cylinder with a piston displaceably guided therein and a connection provided at a first end of the cylinder opposite the piston, for generating a pressure difference in a Microfluidic device and for providing a means for processing molecules and / or as a reaction vessel.
Ein solcher Einwegbehälter kann kostengünstig hergestellt werden. Er kann mittels geeigneter Automaten exakt mit einem vorgegebenen Volumen befüllt werden. Dabei kann der Befüll- Vorgang so geführt werden, dass eine Kontamination ausgeschlossen ist. Der Einwegbehälter kann nicht nur als Vorrats- behälter für das Mittel zur Bearbeitung von Molekülen dienen, sondern auch als Reaktionsgefäß. Dazu kann z. B. zunächst ein Mittel zur Bearbeitung von Molekülen in eine mikrofluidische Vorrichtung und anschließend aus der mikrofluidischen Vorrichtung wieder eine Lösung in den Einwegbehälter gedrückt oder gesaugt werden. Die Einwegbehälter sind leicht handhabbar. Ein Betrieb mikrofluidischer Vorrichtungen ist damit schnell, einfach und leicht durchführbar.Such a disposable container can be manufactured inexpensively. It can be filled with a predetermined volume using suitable machines. The filling process can be carried out in such a way that contamination is excluded. The disposable container can not only serve as a storage container for the agent for processing molecules, but also as a reaction vessel. For this, e.g. B. first a means for processing molecules in a microfluidic device and then a solution in the disposable container are pressed or sucked out of the microfluidic device. The disposable containers are easy to handle. Operation of microfluidic devices is thus quick, simple and easy to carry out.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer "mi- krofluidischen Vorrichtung" eine kompakte und handliche Vorrichtung zur Durchführung einer Analyse, Synthese, Aufreini- gung, Modifizierung und/oder Erhöhung der Konzentration von Molekülen verstanden. Eine solche mikrofluidische Vorrichtung kann gegenüber der Umwelt ein geschlossenes System bilden. Eine in der mikrofluidischen Vorrichtung aufgenommene Probe wird zur Durchführung der jeweiligen Reaktion über mindestens einen darin vorgesehenen Kanal bewegt und ggf. mit einer in der mikrofluidischen Vorrichtung vorgelegten Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Der Kanal ist dabei so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit exakt über einen vorgegebenen Abschnitt verschoben und damit präzise an einen vorgegebenen Ort der Vorrichtung bewegt werden kann. Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Bearbeitung eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein Feststoff oder eine Kombination daraus ist. Der Feststoff kann zumindest einen der folgenden Bestandteile umfassen: lösliche oder suspendierbare Partikel, Lyophilisat, chromatografisches Material, vorzugsweise einen Ionentauscher oder eine Affinitätsmatrix. Das Mittel zur Bearbeitung kann aber auch der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Lyseflüssigkeit , Elutionsflüssigkeit , Pufferlösung, beads, Enzyme, Primer, Reaktanten, Reagenzien.In the sense of the present invention, a “microfluidic device” is understood to mean a compact and handy device for carrying out an analysis, synthesis, purification, modification and / or increasing the concentration of molecules. Such a microfluidic device can form a closed system with respect to the environment. A sample taken up in the microfluidic device is moved to carry out the respective reaction via at least one channel provided therein and, if necessary, brought into contact with a liquid presented in the microfluidic device. The channel is designed in such a way that the liquid can be displaced exactly over a predetermined section and thus moved precisely to a predetermined location of the device. According to one embodiment, it is provided that the means for processing is a liquid, a gel or a solid or a combination thereof. The solid can comprise at least one of the following constituents: soluble or suspendable particles, lyophilisate, chromatographic material, preferably an ion exchanger or an affinity matrix. The processing agent can also be selected from the following group: lysis liquid, elution liquid, buffer solution, beads, enzymes, primers, reactants, reagents.
Die vorgeschlagenen Einwegbehälter werden vorzugsweise als Kit bereitgehalten. Ein solcher Kit kann für bestimmte Analyse- oder Diagnosezwecke vorkonfektioniert sein. Er kann beispielsweise zum Aufschluss von Zellen erforderliche Lösungen sowie Adsorptionsmittel für DNA enthalten. Vorteilhafterweise sind die Einwegbehälter je nach Art des darin vorgelegten Mittels zur Bearbeitung von Molekülen beispielsweise in ihrem Durchmesser oder in ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet. Damit kann verhindert werden, dass ein Einwegbehälter verse- hentlich an einen nicht korrekten Anschluss eines mikrofluidischen Systems angeschlossen wird. Eine Aufnahme einer mikrofluidischen Einrichtung ist in diesem Fall so ausgeführt, dass darin nur der jeweils korrekte Einwegbehälter einsetzbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, zur Vermeidung von Verwechslungen einen entsprechenden Aufdruck oder eineThe proposed disposable containers are preferably kept ready as a kit. Such a kit can be pre-assembled for certain analysis or diagnostic purposes. It can contain, for example, solutions required for cell disruption as well as adsorbents for DNA. Advantageously, the disposable containers are designed differently depending on the type of agent for processing molecules presented therein, for example in their diameter or in their length. This can prevent a disposable container from being accidentally connected to an incorrect connection of a microfluidic system. In this case, a recording of a microfluidic device is carried out in such a way that only the correct disposable container can be used in it. Of course, it is also possible to avoid a mix-up or a corresponding print
Farbgebung auf dem Einwegbehälter vorzusehen.To provide coloring on the disposable container.
Bei der Bearbeitung der Moleküle kann es sich um eine Analyse, Synthese, Aufreinigung und/oder Erhöhung der Konzentrati- on der Moleküle handeln. Derartige Reaktionen finden stets in vitro statt . Zweckmäßigerweise ist der Einwegbehälter mit dem Mittel zur Bearbeitung vollständig gefüllt. Bei dem Mittel zur Bearbeitung handelt es sich in diesem Fall um eine Flüssigkeit, eine Paste, in Gel oder dgl .. Unter einer vollständigen Füllung wird eine im Wesentlichen blasenfreie Füllung verstanden, bei welcher der Anteil an Gasblasen < 5,0 Vol.%, zweckmäßigerweise < 1,0 Vol.%, vorzugsweise < 0,1 Vol.%, besonders vorzugsweise < 0,01 Vol.%, ist. Flüssigkeiten werden vor dem Befül- len des Einwegbehälters zweckmäßigerweise entgast. Das Befül- len erfolgt bevorzugt unter sterilen Bedingungen. Es ist auch möglich, den Einwegbehälter nach dessen Befüllung zu sterilisieren. Damit wird die Haltbarkeit des im Einwegbehälter aufgenommenen Mittels zur Bearbeitung erhöht.The processing of the molecules can involve analysis, synthesis, purification and / or increasing the concentration of the molecules. Such reactions always take place in vitro. The disposable container is expediently completely filled with the processing agent. In this case, the means for processing is a liquid, a paste, in gel or the like. A complete filling is understood to mean an essentially bubble-free filling in which the proportion of gas bubbles is <5.0% by volume. is expediently <1.0% by volume, preferably <0.1% by volume, particularly preferably <0.01% by volume. Liquids are expediently degassed before the disposable container is filled. Filling is preferably carried out under sterile conditions. It is also possible to sterilize the disposable container after it has been filled. This increases the durability of the processing agent contained in the disposable container.
Der Kolben kann aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, hergestellt sein. Er kann zumindest eine umlaufende im Querschnitt symmetrische Dichtung aufweisen. Das ermöglicht ein wiederholtes Hin- und Herschieben des Kolbens, wobei jederzeit eine vollständige Dichtwir- kung gewährleistet ist.The piston can be made of an elastic material, preferably rubber or plastic. It can have at least one circumferential seal which is symmetrical in cross section. This enables the piston to be pushed back and forth repeatedly, with a complete sealing effect being guaranteed at all times.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Kolben korrespondierend zum Anschluss ausgebildet, so dass bei am ersten Ende anliegendem Kolben eine vollständige Entleerung des Zylinders und ggf. des Anschlusses möglich ist. Das ermöglicht eine besonders exakte Verfahrensführung; es bleiben keinerlei Rest- volumina im Einwegbehälter zurück. Sofern der Anschluss ein Volumen aufweist, wird auch eine Entleerung dieses Volumens gewährleistet .According to a further embodiment, the piston is designed to correspond to the connection, so that a complete emptying of the cylinder and possibly the connection is possible when the piston rests on the first end. This enables a particularly precise procedure; there are no residual volumes left in the disposable container. If the connection has a volume, this volume is also emptied.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Kolben ein Mittel zum Eingriff eines Schub- und/oder Schleppmittels auf. Das ermöglicht einen einfachen Anschluss des Einwegbehälters an eine Vorrichtung zum Bewegen des Kolbens. Bei dem Mittel zum Eingriff kann es sich um eine zentrisch im Kolben vorgesehene Ausnehmung, z. B. eine halbkugel- oder kegelförmige Ausnehmung, um ein Gewinde, einen Bajonett- oder einen Rastver- schluss oder dgl. handeln. Es kann auch sein, dass am Kolben ein Schub- und/oder Schleppmittel angebracht ist. Es kann sich dabei um eine Stange oder einen Zylinder handeln. In diesem Fall weist das Schub- und/oder Schleppmittel am freien Ende ein Mittel zum Eingriff in eine Schub- und/oder Schlepp- Vorrichtung auf. Bei dem Mittel zum Eingriff kann es sich um einen Durchbruch, um radial abstehende Fortsätze, einen Flansch oder dgl. handeln. Das Mittel zum Eingriff ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass es durch ein Einstecken eine Schub- und/oder Schleppstange einer Schub- und/oder Schlepp- Vorrichtung verbunden werden kann.According to a further embodiment, the piston has a means for engaging a pushing and / or towing means. This enables the disposable container to be easily connected a device for moving the piston. The means for engagement can be a recess provided centrally in the piston, e.g. B. a hemispherical or conical recess to a thread, a bayonet or a snap lock or the like .. It may also be the case that a pushing and / or towing device is attached to the piston. It can be a rod or a cylinder. In this case, the pushing and / or towing means has a means for engaging in a pushing and / or towing device at the free end. The means for engagement can be an opening, radially protruding projections, a flange or the like. The means for engagement is expediently designed such that it can be connected to a push and / or towing rod of a push and / or towing device by inserting it.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Zylinder aus einem transparenten Material hergestellt . Das erlaubt eine einfache Sichtkontrolle. Es kann sofort festgestellt werden, ob der Zylinder beispielsweise korrekt, d. h. blasenfrei, befüllt ist. Der Zylinder kann insbesondere zur Aufnahme lichtempfindlicher Reagenzien auch aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt sein. Der Zylinder ist vorzugsweise aus einem für das darin aufgenommene Mittel zur Bearbeitung iner- ten Material hergestellt.According to a further embodiment, the cylinder is made of a transparent material. This allows a simple visual inspection. It can immediately be determined whether the cylinder is correct, e.g. H. is bubble-free, filled. The cylinder can also be made of an opaque material, in particular for receiving light-sensitive reagents. The cylinder is preferably made of a material that is inert for the means for processing contained therein.
Der Zylinder ist zweckmäßigerweise aus einem elastischen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, hergestellt. Auch Po- lyethylen oder Polycarbonat eignen sich zur Herstellung des Zylinders. Bei der Verwendung eines elastischen Materials wird eine besonders gute Dichtwirkung erreicht. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Anschluss mit einem Verschlussmittel verschlossen. Es kann sich bei dem Verschlussmittel um eine Gummi- oder KunstStoffmembran, eine Kugel, einen Kegel oder einen Verschluss-Zylinder handeln. Vor- teilhafterweise sind die Kugel, der Kegel und/oder der Verschluss-Zylinder aus einem für das aufgenommene Mittel zur Bearbeitung inerten Kunststoff oder aus Glas hergestellt .The cylinder is expediently made of an elastic plastic, preferably polypropylene. Polyethylene or polycarbonate are also suitable for manufacturing the cylinder. A particularly good sealing effect is achieved when using an elastic material. According to a further embodiment, the connection is closed with a closure means. The closing means can be a rubber or plastic membrane, a ball, a cone or a closing cylinder. Advantageously, the ball, the cone and / or the locking cylinder are made of a plastic or glass which is inert to the received means for processing.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem dem Anschluss gegenüberliegenden zweiten Ende des Zylinders ein radial nach innen vorspringender, eine Verschiebung des Kolbens aus dem Zylinder blockierender Vorsprung vorgesehen. Damit wird eine Entfernung des Kolbens unmöglich gemacht. Eine unerwünschte Manipulation des Einwegbe- hälters wird vermieden. Des Weiteren kann am zweiten Ende ein radial nach innen vorspringender, einer Verschiebung des Kolbens in Richtung des Anschlusses einen Widerstand entgegensetzender weiterer Vorsprung vorgesehen sein. Der weitere Vorsprung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass der Kol- ben nur unter Aufbringen einer vorgegebenen Kraft in Richtung des ersten Endes verschoben werden kann. Die Kraft ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass vor einer Verschiebung des Kolbens der Anschluss in eine korrekte Anschlussposition mit dem Anschlussstück gebracht wird. Sobald das der Fall ist, ist eine weitere axiale Verschiebung des Einwegbehälters nicht mehr möglich. Die auf den weiteren Vorsprung wirkende Kraft ist dann so groß, dass der damit gebildete Widerstand überwunden und der Kolben in Richtung des ersten Endes verschoben werden kann. Das Vorsehen des weiteren Vorsprungs hat neben der Gewährleistung eines ordnungsgemäßen und dichten Anschlusses des Einwegbehälters an die mikrofluidische Einrichtung den weiteren Vorteil, dass ein unerwünschter Austritt von im Einwegbehälter aufgenommener Flüssigkeit vor der Her- Stellung eines vollkommen dichten Anschlusses vermieden wird. Der Kolben kann erst nach der Herstellung eines dichten Anschlusses bewegt werden. Der weitere Vorsprung ist zweckmäßigerweise radialsymmetrisch ausgebildet. Damit wird eine un- gleichmäßige Abnutzung oder Beschädigung des Kolbens bei Überwinden des weiteren Vorsprungs vermieden.According to a further particularly advantageous embodiment, a radially inwardly projecting projection that blocks a displacement of the piston out of the cylinder is provided on a second end of the cylinder opposite the connection. This makes removal of the piston impossible. Unwanted manipulation of the disposable container is avoided. Furthermore, at the second end, a further projection projecting radially inwards and opposing a displacement of the piston in the direction of the connection can be provided. The further projection is expediently designed such that the piston can only be moved in the direction of the first end by applying a predetermined force. The force is expediently chosen such that the connection is brought into a correct connection position with the connection piece before the piston is displaced. As soon as this is the case, a further axial displacement of the disposable container is no longer possible. The force acting on the further projection is then so great that the resistance thus formed can be overcome and the piston can be displaced in the direction of the first end. The provision of the further projection, in addition to ensuring a proper and tight connection of the disposable container to the microfluidic device, has the further advantage that an undesired leakage of liquid received in the disposable container prior to the Position of a completely sealed connection is avoided. The piston can only be moved after a tight connection has been made. The further projection is expediently designed to be radially symmetrical. This prevents uneven wear or damage to the piston when the further projection is overcome.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein Mittel zum automatischen Auslesen von Informationen über das im Einwegbehälter aufgenommene Mittel zur Bearbeitung vorgesehen. Bei dem Mittel kann es sich um einen Barcode, einen Transponder, einen Chip oder eine spezifische Formgebung handeln. Ein Barcode kann beispielsweise auf der Außenseite des Zylinders aufgedruckt oder mittels eines Etiketts aufgebracht sein. Ein Transponder oder ein geeigneter Chip können an einer geeigneten Stelle des Einwegbehälters eingegossen sein. Ferner kann es sein, dass der Zylinder eine spezifische Formgebung, beispielsweise an der Außenseite vorgesehene Vorsprünge oder Ausnehmungen aufweist, welche in kodifizierter Form die In- formation enthalten.According to a further embodiment, a means for automatically reading out information about the means for processing received in the disposable container is provided. The means can be a barcode, a transponder, a chip or a specific shape. A barcode can, for example, be printed on the outside of the cylinder or applied by means of a label. A transponder or a suitable chip can be cast in at a suitable location on the disposable container. Furthermore, it may be that the cylinder has a specific shape, for example projections or recesses provided on the outside, which contain the information in codified form.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine mikrofluidische Vorrichtung zur Bearbeitung von Molekülen mit einer mindestens einen Kanal zur Beförderung einer Probe aufweisenden Einrichtung vorgesehen, wobei am Kanal mindestens zwei Anschlussstücke zum Anschließen zweier Einwegbehälter vorgesehen sind, wobei jeder der Einwegbehälter einen Zylinder mit einem darin verschiebbar geführten Kolben und einen an einem dem Kolben gegenüberliegenden ersten Ende des Zylinders vor- gesehenen Anschluss aufweist, und wobei die Einwegbehälter mit dem daran vorgesehenen Anschluss jeweils an einem der Anschlussstücke anschließbar sind, so dass durch Verschieben einer der Kolben Flüssigkeit durch den Kanal beförderbar ist. Die vorgeschlagene mikrofluidische Vorrichtung ist besonders einfach ausgestaltet. Es kann auf die Verwendung von Mikro- pumpen und dgl. verzichtet werden. Ein Druck zum Verschieben der Flüssigkeit im Kanal der mikrofluidischen Vorrichtung wird durch das Verschieben der Kolben erzeugt. Die Einwegbehälter dienen nicht nur zur Bereitstellung von Mitteln zur Bearbeitung von Molekülen, sondern können auch als Reaktions- raum dienen. Bei einem Anschluss mindestens zweier Einwegbe- hälter an die mikrofluidische Vorrichtung ist es möglich, durch Hin- und Herbewegen einer Flüssigkeit zwischen den Einwegbehältern beispielsweise biologisches Material aufzureini- gen oder aufzuschließen. Die vorgeschlagene mikrofluidische Vorrichtung ist überraschend einfach aufgebaut. Sie ist leicht handhabbar. Durch die Verwendung der vorgeschlagenen Einwegbehälter entfällt die Notwendigkeit des manuellen Vor- legens exakter Volumina beispielsweise von zur Durchführung von Reaktionen erforderlichen Flüssigkeiten. Eine Kontamination ist praktisch ausgeschlossen. Mit den vorgeschlagenen mikrofluidischen Vorrichtungen können schnell und zuverlässig exakte Ergebnisse erzielt werden.According to a further provision of the invention, a microfluidic device for processing molecules is provided with a device having at least one channel for conveying a sample, at least two connecting pieces being provided on the channel for connecting two disposable containers, each of the disposable containers having a cylinder which is displaceably guided therein Piston and a connection provided at a first end of the cylinder opposite the piston, and wherein the disposable containers with the connection provided thereon can each be connected to one of the connection pieces, so that liquid can be conveyed through the channel by displacing one of the pistons. The proposed microfluidic device is particularly simple. The use of micro pumps and the like can be dispensed with. A pressure to move the liquid in the channel of the microfluidic device is generated by moving the pistons. The disposable containers not only serve to provide means for processing molecules, but can also serve as a reaction space. If at least two disposable containers are connected to the microfluidic device, it is possible, for example, to purify or disrupt biological material by moving a liquid back and forth between the disposable containers. The proposed microfluidic device is surprisingly simple. It is easy to handle. The use of the proposed disposable containers eliminates the need to manually supply exact volumes, for example of liquids required to carry out reactions. Contamination is practically impossible. With the proposed microfluidic devices, exact results can be achieved quickly and reliably.
Nach einer Ausgestaltung ist der Kanal ein Kanalsystem aus mehreren miteinander verbundenen Kanälen. Der Kanal oder das Kanalsystem können zumindest abschnittsweise mäanderförmig ausgebildet sein. Die Einrichtung kann in Verbindung mit dem Kanal eine mikrofluidische Mischkammer und/oder eine mikrofluidischen Reaktionsraum und/oder einen mikrofluidischen Detektionsraum und/oder eine Blasenfalle aufweisen. Der Kanal kann einen Durchmesser von höchstens 2 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm aufweisen. Die Einrichtung kann ferner zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Mittel aufweisen: Sensor, Elektrode, Temperiereinheit, Sieb, Filter, Membran, Affinitätsmatrix, vorgelegte Substanz oder Magnet. Ferner kann ein das Anschluss- stück mit dem Kanal verbindender Verbindungskanal vorgesehen sein. Darüberhinaus kann eine mit dem Kanal verbundene, vorzugsweise mittels eines ersten Ventils, verschließbare Eingangsöffnung vorgesehen sein. Ferner kann eine mit dem Kanal verbundene, vorzugsweise mittels eines zweiten Ventils, ver- schließbare Ausgangsöffnung vorgesehen sein. Die vorgeschlagenen Ausgestaltungen der Einrichtung ermöglichen eine differenzierte und automatisierte Verfahrensführung. Die Anordnung und Ausgestaltung des Kanals sind zweckmäßigerweise so gewählt, dass die gewünschte Reaktion einfach und schnell durchführbar ist.According to one embodiment, the channel is a channel system composed of a plurality of channels connected to one another. The channel or the channel system can be meandering at least in sections. In connection with the channel, the device can have a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap. The channel can have a diameter of at most 2 mm, preferably less than 1.5 mm. The device can also have at least one agent selected from the following group: sensor, electrode, temperature control unit, sieve, filter, membrane, affinity matrix, substance or magnet. Furthermore, a connecting channel connecting the connecting piece to the channel can be provided. In addition, an inlet opening connected to the channel, preferably closable by means of a first valve, can be provided. Furthermore, an outlet opening connected to the channel, preferably closable by means of a second valve, can be provided. The proposed designs of the facility enable a differentiated and automated process management. The arrangement and design of the channel are expediently chosen so that the desired reaction can be carried out simply and quickly.
Vorteilhafterweise ist durch das Verschieben der Kolben Flüssigkeit in den anderen Einwegbehälter beförderbar. Dabei kann der Kolben in anderen Einwegbehälter zurückgedrückt werden. Es kann aber auch sein, dass der Kolben im anderen Behälter durch eine Schleppstange zurückgezogen wird.Advantageously, liquid can be conveyed into the other disposable container by moving the pistons. The piston can be pushed back into other disposable containers. It may also be the case that the piston in the other container is pulled back by a tow bar.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Anschlussstück einen Rohrstutzen, vorzugsweise eine Hohlna- del, zum Öffnen eines den Anschluss verschließenden Verschlussmittels auf. Das Anschlussstück oder der Rohrstutzen kann mit einem weiteren Verschlussmittel verschlossen sein. Es kann sich dabei um eine Gummi- oder Kunststoffme bran oder dgl. handeln. Damit wird eine Kontamination der Einrichtung und/oder einer darin vorgelegten Flüssigkeit vermieden. Bei dem Einwegbehälter kann es sich zweckmäßigerweise um einen Einwegbehälter mit den vorbeschriebenen Merkmalen handeln. Jeder der Einwegbehälter kann einen zu den Anschlussstücken korrespondierenden Anschluss aufweisen. Das ermöglicht einen einfachen und dichten Anschluss der Einwegbehälter am Anschlussstück. Der Anschluss kann mit einem Verschlussmittel, beispielsweise einer Kunststoff- oder Gummimembran, einer Metallfolie oder dgl., verschlossen sein.In a particularly advantageous embodiment, each connection piece has a pipe socket, preferably a hollow needle, for opening a closure means closing the connection. The connector or the pipe socket can be closed with a further closure means. It can be a rubber or plastic branch or the like. This prevents contamination of the device and / or of a liquid placed therein. The disposable container can expediently be a disposable container with the features described above. Each of the disposable containers can have a connection corresponding to the connection pieces. This enables simple and tight connection of the disposable containers to the connector. The connection can be closed with a closure means, for example a plastic or rubber membrane, a metal foil or the like.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Einrichtung ein Mittel zum Fixieren des Einwegbehälters in eine relativ zum Anschlussstück festen Stellung auf. Damit wird ein unerwünschtes Lösen des Anschlusses vom Anschluss- stück vermieden. Es kann nicht zu Undichtigkeiten insbesondere bei einer Bewegung einer Flüssigkeit aus dem Einwegbehälter in die Einrichtung oder von der Einrichtung in den Ein- wegbehalter kommen. Bei dem Mittel zum Fixieren kann es sich beispielsweise um ein Gewinde, einen Bajonettverschluss oder dgl. handeln. So können das Anschlussstück beispielsweise ein Innen- und der Anschluss ein Außengewinde aufweisen. Eine Kontamination des im Einwegbehälter aufgenommenen Mittels zur Bearbeitung der Moleküle wird vermieden.According to a particularly advantageous embodiment, the device has a means for fixing the disposable container in a position that is fixed relative to the connector. This prevents undesired loosening of the connection from the connection piece. Leakages cannot occur, in particular when a liquid moves from the disposable container into the device or from the device into the disposable container. The means for fixing can be, for example, a thread, a bayonet catch or the like. For example, the connector can have an internal thread and the connector an external thread. Contamination of the agent for processing the molecules contained in the disposable container is avoided.
Vorteilhafterweise weist die Einrichtung mindestens eine zum Außendurchmesser des Einwegbehälters korrespondierende, vorzugsweise zylindrische, Ausnehmung zum Führen des Anschlusses des Einwegbehälters in eine Eingriffsposition mit dem Anschlussstück auf. Das erleichtert das Anschließen des Einwegbehälters. Die vorgeschlagene mikrofluidische Einrichtung ist kompakt aufgebaut, stabil und robust. Auf Grund ihrer Ausgestaltung kann sie einfach in ein Gerät zur automatischen Be- wegung der Kolben eingelegt werden. Ein weiterer Vorteil der kompakten Ausgestaltung der mikrofluidischen Einrichtung besteht darin, dass deren Transport, Verpackung und Lagerung besonders einfach ist. Ein fehlerhafter, möglicherweise nicht ausreichend dichter Anschluss wird verhindert .Advantageously, the device has at least one, preferably cylindrical, recess corresponding to the outer diameter of the disposable container for guiding the connection of the disposable container into an engagement position with the connecting piece. This makes it easier to connect the disposable container. The proposed microfluidic device is compact, stable and robust. Due to its design, it can easily be inserted into a device for the automatic movement of the pistons. Another advantage of the compact design of the microfluidic device is that it can be transported, packaged and stored is particularly simple. A faulty, possibly insufficiently tight connection is prevented.
Des Weiteren kann das Mittel zum Fixieren ein Mittel zum Hal- ten des in die Ausnehmung vollständig eingeschobenen und in das Anschlussstück eingreifenden Einwegbehälters in einer fixierten Position aufweisen. Damit wird ein unerwünschtes Lösen des Anschlusses vom Anschlussstück verhindert. Bei dem Mittel zum Halten kann es sich beispielsweise um zumindest ein das zweite Ende des Einwegbehälters randlich umgreifendes erstes Rastmittel handeln.Furthermore, the means for fixing can have a means for holding the disposable container that is fully inserted into the recess and engages in the connector in a fixed position. This prevents unwanted loosening of the connector from the connector. The means for holding can be, for example, at least one first latching means which surrounds the second end of the disposable container.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ein Abstand zwischen dem ersten Rastmittel und dem Anschlussstück so gewählt, dass der Einwegbehälter in die Ausnehmung einführbar ist, ohne dass ein daran vorgesehenes Verschlussmittel geöffnet wird. Das ermöglicht es, den Einwegbehälter bereits herstellerseitig in eine der vorgegebenen Ausnehmungen einzusetzen. Damit wird ein unkorrektes Einsetzen der Einwegbehälter beim Anwen- der vermieden. Es kann herstellerseitig bereits die Einrichtung vorkonfektioniert mit den zum jeweiligen Zweck geeigneten Einwegbehältern geliefert werden. Eine solche vorkonfektionierte Einrichtung, die beispielsweise nach Art einer Kassette ausgebildet sein kann, muss dann lediglich noch in ein geeignetes Gerät zur automatischen Bewegung der Kolben eingesetzt und mit der zu bearbeitenden Probe befüllt werden. Fehlbedienungen und Kontaminationen werden mit einer solchen vorkonfektionierten Einrichtung praktisch ausgeschlossen.According to a further embodiment, a distance between the first latching means and the connection piece is selected such that the disposable container can be inserted into the recess without opening a closure means provided thereon. This makes it possible to insert the disposable container into one of the predetermined recesses by the manufacturer. This prevents the disposable containers from being inserted incorrectly by the user. The device can be delivered pre-assembled with the disposable containers suitable for the respective purpose. Such a prefabricated device, which can be designed, for example, in the manner of a cassette, then only has to be inserted into a suitable device for the automatic movement of the pistons and filled with the sample to be processed. Incorrect operation and contamination are practically excluded with such a pre-assembled device.
Der Einwegbehälter ist in der Ausnehmung zweckmäßigerweise mit ungeöffnetem Verschlussmittel aufgenommen. Am Zylinder des Einwegbehälters und/oder an der Innenwand der Ausnehmung können zweite Rastmittel vorgesehen sein. Die zweiten Rast- ittel können so ausgebildet sein, dass der Einwegbehälter, z. B. durch Druck auf dessen Kolben, in eine Rastposition verschiebbar ist, in welcher der Anschluss das Anschlussstück flüssigkeitsdicht verschließt. Eine solche Ausgestaltung ist zweckmäßig, sofern das Anschlussstück oder der Rohrstutzen nicht mit einem zweiten Anschlussmittel verschlossen sind. Die zweiten Rastmittel können ferner so ausgebildet sein, dass der Einwegbehälter von der ersten in eine zweite Rastposition verschiebbar ist, in welcher der Anschluss das An- schlussstück flüssigkeitsdicht verschließt und der Rohrstutzen das Verschlussmittel durchstößt. In der zweiten Rastposition wird erst eine Verbindung zwischen dem Einwegbehälter und dem Kanal hergestellt. Es ist dann möglich, beispielsweise eine Flüssigkeit vom Einwegbehälter in den Kanal zu drük- ken.The disposable container is expediently received in the recess with an unopened closure means. Second locking means can be provided on the cylinder of the disposable container and / or on the inner wall of the recess. The second rest means can be designed so that the disposable container, for. B. by pressure on the piston, is displaceable into a latching position in which the connector closes the connector liquid-tight. Such an embodiment is expedient if the connection piece or the pipe socket are not closed with a second connection means. The second locking means can also be designed such that the disposable container can be moved from the first to a second locking position, in which the connection closes the connection piece in a liquid-tight manner and the pipe socket pierces the closing means. In the second latching position, a connection is first established between the disposable container and the channel. It is then possible, for example, to push a liquid from the disposable container into the channel.
Vorteilhafterweise ist der Kanal mit Flüssigkeit gefüllt. Damit kann eine blasenfreie Flüssigkeitssäule in der gesamten Vorrichtung einfach hergestellt werden. Das ermöglicht ein besonders exaktes Verschieben der Flüssigkeit im Kanal.The channel is advantageously filled with liquid. This enables a bubble-free liquid column to be easily produced in the entire device. This enables the liquid to be moved particularly precisely in the channel.
Nach einer weiteren Ausgestaltung können mehrere Ausnehmungen an einer Seite der Einrichtung vorgesehen sein. Das vereinfacht und verbilligt den Aufbau eines Geräts zur automati- sehen Bewegung der Kolben der Einwegbehälter. Ein solches Gerät muss in diesem Fall lediglich mit einer Vielzahl zum Niederdrücken der Kolben geeigneter nebeneinander liegender Schubstangen ausgestattet sein, die nach einem vorgegebene Programm bewegt werden. Außerdem trägt die parallele Anord- nung der Ausnehmungen zu einer besonders kompakten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei. Vorteilhafterweise ist die Einrichtung einstückig aus Kunststoff hergestellt. Die Kosten für die Herstellung der vorgeschlagenen Einrichtung sind nicht besonders hoch. Die Einrichtung kann beispielsweise mittels Spritzguss hergestellt werden. Die aus der Einrichtung mit den Einwegbehältern kombinierte Vorrichtung lässt sich insgesamt ohne großen Aufwand herstellen. Sie kann nach Art einer Einwegvorrichtung bereitgehalten werden.According to a further embodiment, several recesses can be provided on one side of the device. This simplifies and reduces the cost of building a device for the automatic movement of the pistons of the disposable containers. In this case, such a device only has to be equipped with a plurality of push rods which are suitable for pressing down the pistons and which are moved according to a predetermined program. In addition, the parallel arrangement of the recesses contributes to a particularly compact embodiment of the device according to the invention. The device is advantageously made in one piece from plastic. The cost of manufacturing the proposed facility is not particularly high. The device can be manufactured, for example, by means of injection molding. The device combined from the device with the disposable containers can be manufactured overall without great effort. It can be kept ready in the manner of a disposable device.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Einrichtung ein Mittel zum automatischen Auslesen von Informationen über in der Einrichtung aufgenommene Mittel zur Bearbeitung aufweisen. Bei dem Mittel kann es sich um einen Barcode, einen Transponder, einen Chip oder eine spezifische Formgebung der Einrichtung handeln.According to a further embodiment, the device can have a means for automatically reading out information about means for processing included in the device. The means can be a barcode, a transponder, a chip or a specific shape of the device.
Die mikrofluidische Vorrichtung kann als Kit ausgeführt sein, der die Einrichtung sowie mehrere der erfindungsgemäßen Einwegbehälter umfasst. Dabei können die Einwegbehälter bereits unverlierbar in die Ausnehmungen eingeschoben sein, wobei deren Verschlussmittel selbstverständlich noch geschlossen sind. Ein solcher Kit bzw. eine solche mikrofluidische Vorrichtung lässt sich besonders einfach lagern, transportieren und vom Anwender bedienen.The microfluidic device can be designed as a kit that includes the device and several of the disposable containers according to the invention. The disposable containers can already be captively inserted into the recesses, the closure means of which are of course still closed. Such a kit or microfluidic device is particularly easy to store, transport and operate by the user.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Molekülen mit folgenden Schritten vorgesehen:According to another aspect of the invention, a method for processing molecules is provided with the following steps:
Bereitstellen mindestens zweier Einwegbehälter, von denen je- der einen Zylinder mit einem darin verschiebbar geführtenProvision of at least two disposable containers, each of which has a cylinder with one which is displaceably guided therein
Kolben und einen an einem dem Kolben gegenüberliegenden ersten Ende des Zylinders vorgesehenen Anschluss aufweist, Bereitstellen einer mikrofluidischen Einrichtung mit mindestens einem Kanal, wobei am Kanal mindestens zwei Anschlussstücke zum Anschließen der Einwegbehälter vorgesehen sind,Piston and has a connection provided on a first end of the cylinder opposite the piston, Providing a microfluidic device with at least one channel, at least two connecting pieces being provided on the channel for connecting the disposable containers,
Anschließen der Einwegbehälter mit den daran vorgesehenen Anschlüssen an den Anschlussstücken,Connecting the disposable containers with the connectors provided on the connectors,
Verschieben eines der Kolben, so dass eine Flüssigkeit in dem Kanal befördert wird.Shift one of the pistons so that a liquid is conveyed in the channel.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine besonders einfache Bearbeitung von Molekülen. Der Druck zur Bewegung bzw. Beförderung der Flüssigkeit im Kanal der Einrichtung wird durch Verschieben der Kolben in den Einwegbehältern erzeugt. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit einfach von einem Ort an den anderen in der Einrichtung befördert werden. Es sind insbesondere keine Mikropumpen und dgl. erforderlich. Durch die exakte Positionierung der Flüssigkeit in der Einrichtung kann die Anzahl erforderlicher Ventile reduziert werden.The proposed method enables a particularly simple processing of molecules. The pressure for moving or conveying the liquid in the channel of the device is generated by moving the pistons in the disposable containers. In this way, the liquid can be easily transported from one place to another in the facility. In particular, no micropumps and the like are required. The exact positioning of the liquid in the device can reduce the number of valves required.
Zweckmäßigerweise ist die Flüssigkeit in einem der Einwegbehälter enthalten. Es kann auch sein, dass im Kanal Flüssigkeit vorgelegt ist. Das ermöglicht die einfache Herstellung einer blasenfreien Flüssigkeitssäule in der Einrichtung. Die Einrichtung kann als weiteres Einwegteil vorgehalten werden. Die Flüssigkeit kann von einem in den anderen Behälter befördert werden. Beim Befüllen eines der Einwegbehälter wird zweckmäßigerweise der darin aufgenommene Kolben durch den Flüssigkeitsdruck verschoben. In diesem Fall ist es nicht er- forderlich, den Kolben mittels einer besonderen Schleppvorrichtung zu schleppen, um die Flüssigkeit in den Einwegbehälter zu befördern. Durch Verschieben eines der Kolben kann eine im Kanal befindliche Flüssigkeit in einen vorgegebenen, vorzugsweise mäanderförmig ausgebildeten, Abschnitt des Kanals und/oder einer mikrofluidische Mischkammer und/oder einen mikrofluidischen Reaktionsraum und/oder einen mikrofluidischen Detektionsraum und/oder eine Blasenfalle verschoben werden. Das Verschieben der Kolben ermöglicht eine exakteThe liquid is expediently contained in one of the disposable containers. It is also possible that liquid is present in the channel. This enables the simple production of a bubble-free liquid column in the facility. The device can be kept as a disposable part. The liquid can be transferred from one container to the other. When filling one of the disposable containers, the piston accommodated therein is expediently displaced by the liquid pressure. In this case, it is not necessary to tow the piston by means of a special towing device in order to convey the liquid into the disposable container. By moving one of the pistons, a liquid in the channel can be preferably meandering section of the channel and / or a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap. Moving the pistons enables an exact
Verschiebung der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit kann nach einem vorgegebenen Programm an bestimmten Stellen des Kanals bearbeitet werden. Der vorgegebene Abschnitt des Kanals kann zu diesem Zweck einen mäanderförmigen Kanal und/oder mikroflui- dischen Detektionsraum aufweisen. Zur Steuerung der Bewegung der Flüssigkeit im Kanal können ferner mindestens ein darin vorgesehenes Ventil gemäß einem vorgegebenen Programm geöffnet und/oder geschlossen werden. Nach dem vorgegebenen Programm erfolgen auch die Bewegungen der Kolben, so dass die Flüssigkeit im Kanal bzw. in den Einwegbehältern gemäß vorgegebenen Reaktionsschritten bewegt wird.Displacement of the liquid. The liquid can be processed according to a predetermined program at certain points on the channel. For this purpose, the predetermined section of the channel can have a meandering channel and / or microfluidic detection space. To control the movement of the liquid in the channel, at least one valve provided therein can also be opened and / or closed according to a predetermined program. The pistons also move according to the specified program, so that the liquid in the channel or in the disposable containers is moved according to specified reaction steps.
Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die Einwegbehälter in an der Einrichtung vorgesehene Ausnehmungen eingeschoben. Das ermöglicht ein exaktes Führen der an den Einwegbehältern vorgesehenen Anschlüsse zu den Anschlussstücken der Einrichtung. Bei der Verbindung des Anschlusses mit dem Anschlussstück wird der Einwegbehälter zweckmäßigerweise relativ zum Anschlussstück fixiert . Dazu kann ein Mittel zum Fixieren vorgesehen sein. Die Fixierung erfolgt zweckmäßigerweise erst dann, wenn der Anschluss ordnungsgemäß mit dem Anschlussstück verbunden ist. So kann die Herstellung einer undichten Verbindung vermieden werden.According to a further embodiment, the disposable containers are inserted into recesses provided on the device. This enables the connections provided on the disposable containers to be guided precisely to the connection pieces of the device. When connecting the connector to the connector, the disposable container is expediently fixed relative to the connector. For this purpose, a means for fixing can be provided. The fixation is expediently only when the connection is properly connected to the connector. In this way, the establishment of a leaky connection can be avoided.
Der Einwegbehälter kann nach einer weiteren Ausgestaltung in der an der Einrichtung vorgesehenen Ausnehmung in eine erste Rastposition verschoben werden, so dass der Anschluss das Anschlussstück flüssigkeitsdicht verschließt. Des Weiteren kann der Einwegbehälter von der ersten in eine zweite Rastposition verschoben werden, so dass der Anschluss das Anschlussstück flüssigkeitsdicht verschließt und der Rohrstutzen das Verschlussmittel durchstößt. In der zweiten Rastposition ist erst eine Verbindung zwischen dem Einwegbehälter und dem Kanal hergestellt .According to a further embodiment, the disposable container can be moved into a first latching position in the recess provided on the device, so that the connection closes the connection piece in a liquid-tight manner. Furthermore, can the disposable container can be moved from the first into a second latching position, so that the connection closes the connector in a liquid-tight manner and the pipe socket pierces the closure means. In the second latching position, a connection is only established between the disposable container and the channel.
Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeit durch das Verschieben der Kolben derart in der Einrichtung befördert, dass die zur Durchführung mindestens einer der folgenden Verfahren erforderlichen Schritte ausgeführt werden: Waschen, Aufreinigung, PCR, Detektion. Die vorgenannten Verfahren eignen sich insbesondere zum Nachweis von DNA aus unterschiedlichen Proben.Advantageously, the liquid is conveyed in the device by moving the pistons in such a way that the steps required to carry out at least one of the following methods are carried out: washing, purification, PCR, detection. The aforementioned methods are particularly suitable for the detection of DNA from different samples.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Einwegbehälters ,1 is a schematic sectional view of a first disposable container,
Fig. 2 eine schematische Teilschnittansicht einer ersten mikrofluidischen Einrichtung,2 shows a schematic partial sectional view of a first microfluidic device,
Fig. 3 die Teilschnittansicht nach Fig. 2 mit einge- setztem Einwegbehälter,3 shows the partial sectional view according to FIG. 2 with a disposable container inserted,
Fig. 4 die Teilschnittansicht gemäß Fig. 3 mit Schubstange,4 shows the partial sectional view according to FIG. 3 with a push rod,
Fig. 5 die Teilschnittansicht gemäß Fig. 4 mit teilweise eingedrücktem Kolben, Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Einwegbehälters ,5 shows the partial sectional view according to FIG. 4 with the piston partially pressed in, FIG. 6 is a schematic sectional view of a second disposable container,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer mi- krofluidischen Einrichtung mit dem zweiten Einwegbehälter gemäß Fig. 6,7 shows a schematic sectional view of a microfluidic device with the second disposable container according to FIG. 6,
Fig. 8 die Anordnung gemäß Fig. 7, wobei der zweite Einwegbehälter an der mikrofluidischen Ein- richtung angeschlossen ist,8 shows the arrangement according to FIG. 7, the second disposable container being connected to the microfluidic device,
Fig. 9 die Anordnung gemäß Fig. 8, wobei weitere Einwegbehälter angeschlossen sind,9 shows the arrangement according to FIG. 8, further disposable containers being connected,
Fig. 10 die Anordnung gemäß Fig. 9, wobei ein Probenbehälter angeschlossen ist,10 shows the arrangement according to FIG. 9, with a sample container being connected,
Fig. 11 die Anordnung gemäß Fig. 10, wobei der Probenbehälter entleert worden ist,11 shows the arrangement according to FIG. 10, the sample container having been emptied,
Fig. 12 die Anordnung gemäß Fig. 11, wobei der zweite Einwegbehälter entleert worden ist,12 shows the arrangement according to FIG. 11, wherein the second disposable container has been emptied,
Fig. 13 eine Schnittansicht einer weiteren mikroflui- dischen Einrichtung und13 shows a sectional view of a further microfluidic device and
Fig. 14a - c Schnittansichten des Anschlusses und des Anschlussstücks in verschiedenen RastStellungen.14a-c sectional views of the connection and the connection piece in different locking positions.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erstenFig. 1 shows a schematic sectional view of a first
Einwegbehälters. In einem zweckmäßigerweise aus einem transparenten Kunststoff, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, hergestellten Zylinder 1 ist verschiebbar ein, z. B. aus Kunststoff oder Gummi hergestellter Kolben 2 verschiebbar geführt. An einem dem Kolben 2 gegenüberliegenden ersten Ende El des Zylinders 1 ist ein Anschluss 3 vorgesehen. Der Anschluss 3 ist mit einem Verschlussmittel 4, hier beispiels- weise in Form einer Glaskugel, verschlossen. In dem durch den Zylinder 1 und den darin befindlichen Kolben 2 gebildeten Volumen ist eine Flüssigkeit F aufgenommen. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Lyseflüssigkeit , eine Elutionsflüssigkeit, eine Pufferlösung oder dgl. handeln. Der Kolben 2 ist an seiner dem ersten Ende El des Zylinders 1 zugewandten Seite korrespondierend zum ersten Ende El des Zylinders 1 ausgebildet . Er weist insbesondere einen zur Ausformung des Anschlusses 3 korrespondierenden Vorsprung 5 auf . Sofern der Kolben 2 vollständig bis an das erste Ende El gedrückt wird, erfüllt der Vorsprung 5 den Anschluss 3, so dass eine vollständige Entleerung der Flüssigkeit F aus dem Zylinder 1 und dem durch den Anschluss 3 gebildeten Volumen möglich ist. An der dem Vorsprung 5 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 2 kann eine zentrische Ausnehmung 7, ein zentrischer Vorsprung 5 oder dgl. zum Eingriff einer Schub- und/oder Schleppstange vorgesehen ist. Ein dem ersten Ende El gegenüberliegendes zweites Ende des Zylinders 1 ist mit dem Bezugszeichen E2 bezeichnet .Disposable container. In a suitably made of a transparent plastic, such as polyethylene or polypropylene, cylinder 1 is slidably a, for. B. Piston 2 made of plastic or rubber slidably guided. A connection 3 is provided at a first end E1 of the cylinder 1 opposite the piston 2. The connection 3 is closed with a closure means 4, here for example in the form of a glass ball. A liquid F is taken up in the volume formed by the cylinder 1 and the piston 2 located therein. This can be, for example, a lysis liquid, an elution liquid, a buffer solution or the like. The piston 2 is formed on its side facing the first end E1 of the cylinder 1 corresponding to the first end E1 of the cylinder 1. In particular, it has a projection 5 corresponding to the shape of the connection 3. If the piston 2 is pressed completely to the first end E1, the projection 5 fulfills the connection 3, so that a complete emptying of the liquid F from the cylinder 1 and the volume formed by the connection 3 is possible. On the side of the piston 2 opposite the projection 5, a central recess 7, a central projection 5 or the like can be provided for the engagement of a push rod and / or towing bar. A second end of the cylinder 1 opposite the first end E1 is designated by the reference symbol E2.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer mikrofluidischen Vorrichtung 13, und zwar eine Aufnahme 6 für den in Fig. 1 gezeigten Einwegbehälter. Die Aufnahme 6 weist eine zum Durchmesser des Zylinders 1 korrespondierende zylindrische Ausnehmung 7 auf. Die Ausnehmung 7 ist so ausgeführt, dass darin der Einwegbehälter einschiebbar ist. Der Anschluss 3 wird dabei so geführt, dass er korrekt in eine Eingriffsposition eines Anschlussstücks 8 gelangt . Das Anschlussstück 8 kann eine Hohlnadel 9 umfassen, mit welcher das Verschlussmittel 4 durchstoßen oder in den Zylinder 1 gedrückt und damit eine Verbindung des Zylinders 1 mit der mikrofluidischen Einrichtung 13 erreicht wird.FIG. 2 shows a sectional view of a microfluidic device 13, specifically a receptacle 6 for the disposable container shown in FIG. 1. The receptacle 6 has a cylindrical recess 7 corresponding to the diameter of the cylinder 1. The recess 7 is designed such that the disposable container can be inserted therein. The connection 3 is guided in such a way that it arrives correctly in an engagement position of a connection piece 8. The connecting piece 8 can comprise a hollow needle 9 with which the closure means 4 pierce or pressed into the cylinder 1 and thus a connection of the cylinder 1 with the microfluidic device 13 is achieved.
Fig. 3 zeigt den unter Verwendung der Aufnahme 6 am Anschlussstück 8 angeschlossenen Einwegbehälter. Zum Überführen der Flüssigkeit F kann mittels einer Schubstange 10 der Kolben 2 in Richtung des Anschlussstücks 8 gedrückt werden. Diese Situation ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt.3 shows the disposable container connected to the connector 8 using the receptacle 6. To transfer the liquid F, the piston 2 can be pressed in the direction of the connecting piece 8 by means of a push rod 10. This situation is shown in Figs. 4 and 5.
Fig. 6 zeigt im Querschnitt einen zweiten Einwegbehälter. Der Zylinder 1 weist am zweiten Ende E2 ein radial nach innen weisendes Rückhaltemittel 11 auf. Mit dem Rückhaltemittel 11 wird ein Verschieben des Kolbens 2 über das zweite Ende E2 hinaus verhindert. Der Kolben 2 weist an seiner dem Anschluss 3 abgewandten Seite ein Eingriffsmittel 12 zum Anschluss 3 an eine Schub- und/oder Schleppstange auf. Das Eingriffsmittel 12 kann - wie hier gezeigt ist - beispielsweise in Form eines Stempels ausgeführt sein. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Ausgestaltungen möglich. Das Verschlussmittel 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Membran ausgeführt. Es kann sich dabei um eine Kunststoff- und Gummimembran handeln. Zweckmäßigerweise handelt es sich um einen in einstük- kiger Ausbildung mit dem Zylinder 1 ausgebildeten Kunststoff- film. Der Zylinder 1 kann zusammen mit dem Kunststofffilm in einem Stück beispielsweise mittels Spritzguss hergestellt werden. In der Flüssigkeit F können - wie in Fig. 6 gezeigt ist - Partikel P suspendiert sein.Fig. 6 shows in cross section a second disposable container. At the second end E2, the cylinder 1 has a retaining means 11 pointing radially inwards. With the retaining means 11, a displacement of the piston 2 beyond the second end E2 is prevented. The piston 2 has on its side facing away from the connection 3 an engagement means 12 for connection 3 to a push rod and / or towing rod. As shown here, the engagement means 12 can be designed, for example, in the form of a stamp. Of course, other suitable configurations are also possible. In the present exemplary embodiment, the closure means 4 is designed as a membrane. It can be a plastic and rubber membrane. It is expedient to have a plastic film formed in one piece with the cylinder 1. The cylinder 1 can be produced together with the plastic film in one piece, for example by means of injection molding. As shown in FIG. 6, particles P can be suspended in the liquid F.
Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine mikrofluidische Einrichtung 13, die mehrere nebeneinander liegende weitere Anschlussstük- ke 14 aufweist. Die weiteren Anschlussstücke 14 sind mit einem weiteren Verschlussmittel 15 verschlossen, so dass eine Kontamination der mikrofluidischen Einrichtung 13 ausgeschlossen ist. Auch bei dem weiteren Verschlussmittel 15 kann es sich um einen Kunststofffilm, eine Gummimembran oder dgl. handeln. Jedes der weiteren Anschlussstücke 14 ist über einen Verbindungskanal 16 mit einem die Verbindungskanäle 16 verbindenden Kanal 17 verbunden. Der Kanal 17 ist ferner über ein erstes Ventil 18 mit einer Eingangsöffnung 19 und über ein zweites Ventil 20 mit einer Ausgangsöffnung 21 verbunden. Die Verbindungskanäle 16 und der Kanal 17 weisen zweckmäßi- gerweise einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 2 mm auf. Sie sind in eine aus transparentem Kunststoff hergestellte Basisplatte 22 eingearbeitet. Jedes der Anschlussstücke 8, 14 weist eine Hohlnadel 9 zum Durchstoßen des Verschlussmittels 4 auf.7 shows in cross section a microfluidic device 13 which has a plurality of further connecting pieces 14 lying next to one another. The further connecting pieces 14 are closed with a further closure means 15, so that one Contamination of the microfluidic device 13 is excluded. The further closure means 15 can also be a plastic film, a rubber membrane or the like. Each of the further connecting pieces 14 is connected via a connecting channel 16 to a channel 17 connecting the connecting channels 16. The channel 17 is also connected via a first valve 18 to an inlet opening 19 and via a second valve 20 to an outlet opening 21. The connecting channels 16 and the channel 17 expediently have a diameter in the range from 1 to 2 mm. They are incorporated in a base plate 22 made of transparent plastic. Each of the connecting pieces 8, 14 has a hollow needle 9 for piercing the closure means 4.
Fig. 8 zeigt die mikrofluidische Einrichtung 13, wobei der zweite Einwegbehälter mit dem Anschluss 3 an das weitere Anschlussstück 14 angeschlossen ist. Die Hohlnadel 9 durchdringt den Anschluss 3, so dass eine dichte Verbindung herge- stellt ist. Die Flüssigkeit F kann nunmehr durch die Hohlnadel 9 in den Verbindungskanal 16 sowie in den Kanal 17 durch Verschieben des Kolbens 2 in Richtung des Anschlusses 3 bewegt werden.8 shows the microfluidic device 13, the second disposable container having the connection 3 being connected to the further connection piece 14. The hollow needle 9 penetrates the connection 3, so that a tight connection is established. The liquid F can now be moved through the hollow needle 9 into the connecting channel 16 and into the channel 17 by moving the piston 2 in the direction of the connection 3.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht der mikrofluidischen Einrichtung 13 gemäß Fig. 8, wobei hier an sämtlichen weiteren Anschlussstücken 14 zweite Einwegbehälter angeschlossen sind. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, kann der Durchmesser der zweiten Einwegbehälter unterschiedlich ausgeführt sein. Damit können ggf. an der mikrofluidischen Einrichtung 13 vorgesehene Ausnehmungen 7 so ausgeführt werden, dass jeweils nur bestimmte Einwegbehälter darin einsetzbar sind. So kann eine Fehlbedienung durch Anschließen eines Einwegbehälters an ein falsches weiteres Anschlussstück 14 verhindert werden. Die in Fig. 9 gezeigten weiteren Einwegbehälter sind im Übrigen identisch mit dem zweiten Einwegbehälter.FIG. 9 shows a sectional view of the microfluidic device 13 according to FIG. 8, second disposable containers being connected to all further connection pieces 14 here. As can be seen from Fig. 9, the diameter of the second disposable container can be designed differently. If necessary, recesses 7 provided on the microfluidic device 13 can thus be made such that only certain disposable containers can be used therein. For example, incorrect operation can be caused by connecting a disposable container to a wrong further connector 14 can be prevented. The other disposable containers shown in FIG. 9 are otherwise identical to the second disposable container.
Fig. 10 zeigt die mikrofluidische Einrichtung 13 gemäß Fig. 9, wobei hier an die Eingangsöffnung 19 eine Spritze 23 angeschlossen ist, in welcher Probenflüssigkeit PF aufgenommen ist. Mittels der Spritze 23 kann die Probenflüssigkeit PF beispielsweise in den gegenüberliegenden zweiten Einwegbehäl- ter gedrückt werden. Dazu ist es erforderlich, das erste Ventil 20 zu öffnen und einen weiteren Kolben 24 eines weiteren Einwegbehälters 25 niedergedrückt zu halten. In diesem Fall wird die Probenflüssigkeit PF über den Verbindungskanal 16 in den der Spritze 23 gegenüberliegenden Einwegbehälter ge- drückt. Durch den aufgebrachten Druck wird ein darin befindlicher Kolben 24 verschoben (siehe Fig. 11) .FIG. 10 shows the microfluidic device 13 according to FIG. 9, a syringe 23 in which sample liquid PF is received being connected to the inlet opening 19 here. The sample liquid PF can be pressed, for example, into the opposing second disposable container by means of the syringe 23. To do this, it is necessary to open the first valve 20 and to hold down another piston 24 of a further disposable container 25. In this case, the sample liquid PF is pressed via the connecting channel 16 into the disposable container opposite the syringe 23. A piston 24 located therein is displaced by the applied pressure (see FIG. 11).
Anschließend kann die überführte Probenflüssigkeit PF beispielsweise durch Niederdrücken des Kolbens 2 mit der im Zy- linder 1 enthaltenen Flüssigkeit F gemischt werden. Dazu ist es erforderlich, den Kolben 2 niederzudrücken und wiederum den zweiten Kolben 24 in seiner Position festzuhalten, sowie das erste 18 und das zweite Ventil 20 geschlossen zu halten (siehe Fig. 12) . Bei dem ersten und/oder zweiten Ventil kann es sich um ein einfach ausgeführtes Einwegventil handeln, welches als Ventilkörper beispielsweise eine federbelastete Kugel oder einen federbelasteten Kegel aufweist . Ein solches Einwegventil ist so angeordnet, dass damit unter Druck ein Flüssigkeitsstrom in Richtung des Kanals möglich ist und durch einen im Kanal erzeugten Druck der Ventilkörper in seine Verschlussstellung gedrückt wird. Indem der Ventilkörper von außen von seiner Verschlussstellung weg bewegt wird, kann eine Entleerung durch das Ventil erfolgen. Bei dem ersten und/oder zweiten Ventil kann es sich aber auch um ein einfach ausgeführtes Mehrwegventil, z. B. ein Membranventil, handeln.The transferred sample liquid PF can then be mixed with the liquid F contained in the cylinder 1, for example by depressing the piston 2. For this purpose, it is necessary to depress the piston 2 and again to hold the second piston 24 in position, and to keep the first 18 and the second valve 20 closed (see FIG. 12). The first and / or second valve can be a simply designed one-way valve which has, for example, a spring-loaded ball or a spring-loaded cone as the valve body. Such a one-way valve is arranged such that a liquid flow in the direction of the channel is possible under pressure and the valve body is pressed into its closed position by a pressure generated in the channel. By moving the valve body away from its closed position, the valve can be emptied. The first and / or second valve, it can also be a simply designed reusable valve, e.g. B. a diaphragm valve act.
Durch eine programmgesteuerte vorgegebene Bewegung der Kolben 2, 24 der Einwegbehälter kann die Probeflüssigkeit PF nacheinander mit mehreren unterschiedlichen Flüssigkeiten beaufschlagt werden. Sie kann intensiv mit den Flüssigkeiten gemischt werden. Es ist beispielsweise ein einfacher Aufschluss von in der Probenflüssigkeit PF enthaltenen Zellen möglich. Sobald die Zellen aufgeschlossen sind, können darin enthaltende DNA-Moleküle durch in den Einwegbehältern aufgenommenen Flüssigkeiten enthaltende magnetische beads abgetrennt und zur Analyse einem weiteren Nachweisverfahren zugeführt werden.By means of a program-controlled predetermined movement of the pistons 2, 24 of the disposable containers, the sample liquid PF can be acted upon in succession with several different liquids. It can be mixed intensively with the liquids. For example, a simple disruption of cells contained in the sample liquid PF is possible. As soon as the cells are disrupted, DNA molecules contained therein can be separated by magnetic beads containing liquids in the disposable containers and can be sent to a further detection method for analysis.
Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mikrofluidischen Einrichtung 13. Sie weist im Gegensatz zu der in den Fig. 7 bis 12 gezeigten mikrofluidischen Einrichtung 13 an einer Seite, vorzugsweise in paralleler Anordnung, Aus- nehmungen 7 zum Einschieben von Einwegbehältern (hier nicht gezeigt) auf. Die Ausnehmungen 7 weisen an ihren dem Anschlussstück 8 gegenüberliegenden Enden erste Rastmittel 26 auf. Die ersten Rastmittel 26 dienen dazu, dass ein in die Ausnehmung 7 einmal eingeschobener Einwegbehälter nicht mehr ohne weiteres aus der Ausnehmung 7 entfernt werden kann. EinFIG. 13 shows a further exemplary embodiment of a microfluidic device 13. In contrast to the microfluidic device 13 shown in FIGS. 7 to 12, it has cutouts 7 on one side, preferably in a parallel arrangement, for inserting disposable containers (not shown here) ) on. The recesses 7 have first latching means 26 at their ends opposite the connector 8. The first latching means 26 serve to ensure that a disposable container once inserted into the recess 7 can no longer be easily removed from the recess 7. On
Abstand A zwischen dem ersten Rastmittel 26 und dem Anschlussstück 8 ist so gewählt, dass ein Einwegbehälter vollständig in die Ausnehmung 7 eingeschoben werden kann, ohne dass dabei ein an dessen Anschluss 3 vorgesehenes Verschluss- mittel 4 von der Hohlnadel 9 durchstoßen wird. Der Einwegbehälter kann also unverlierbar mit der mikrofluidischen Einrichtung vorgelegt werden. Zur Inbetriebnahme der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ist es lediglich noch erforderlich, den Einwegbehälter in Richtung des Anschlussstücks 8 zu bewegen und damit an die mikrofluidische Einrichtung 13 anzuschließen.Distance A between the first latching means 26 and the connection piece 8 is selected such that a disposable container can be pushed completely into the recess 7 without the hollow needle 9 piercing a closure means 4 provided at its connection 3. The disposable container can therefore be presented captively with the microfluidic device. To start up the device according to the invention, it is only necessary to remove the To move the disposable container in the direction of the connector 8 and thus to connect it to the microfluidic device 13.
Die Schnittansichten Fig. 14a bis 14c zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anschließens des Einwegbehälters an die mikrofluidische Einrichtung 13. Mit 27 sind zweite in der Ausnehmung 7 in der Nähe des Anschlussstücks 8 vorgesehene Rastmittel bezeichnet. Im Bereich des Anschlusses 3 des Ein- wegbehälters sind am Zylinder 1 dritte Rastmittel 28 vorgesehen, die korrespondierend zu den zweiten Rastmitteln 25 ausgebildet sind. Die Hohlnadel 9 ist mit einem, z. B. als 0- Ring ausgeführten, Dichtmittel 29 versehen.The sectional views FIGS. 14a to 14c show an advantageous embodiment of the connection of the disposable container to the microfluidic device 13. Second latching means provided in the recess 7 in the vicinity of the connector 8 are designated by 27. In the area of the connection 3 of the one-way container, third locking means 28 are provided on the cylinder 1, which are designed to correspond to the second locking means 25. The hollow needle 9 is with a, for. B. executed as a 0-ring, sealant 29.
In der in Fig. 14a gezeigten ersten Position ist der Einwegbehälter in die Ausnehmung 7 der mikrofluidischen Einrichtung 13 eingeschoben. Es ist keine dichtende Verbindung zwischen dem Anschluss 3 und dem an der Hohlnadel 9 vorgesehenen Dichtmittel 29 hergestellt. Das Verschlussmittel 4 ist ver- schlössen.In the first position shown in FIG. 14 a, the disposable container is pushed into the recess 7 of the microfluidic device 13. There is no sealing connection between the connection 3 and the sealing means 29 provided on the hollow needle 9. The closure means 4 is closed.
Bei der in Fig. 14b gezeigten zweiten Position befindet sich der Einwegbehälter in einer ersten Raststellung. In dieser Stellung übergreift der Anschluss 3 das Dichtmittel 29. Der Anschluss 3 verschließt damit flüssigkeitsdicht die durch die Hohlnadel 9 gebildete Öffnung.In the second position shown in FIG. 14b, the disposable container is in a first latching position. In this position, the connection 3 overlaps the sealant 29. The connection 3 thus closes the opening formed by the hollow needle 9 in a liquid-tight manner.
In Fig. 14c befindet sich der Einwegbehälter in einer zweiten Rastposition. Die Hohlnadel 9 durchdringt das Verschlüssln!t- tel 4 (hier nicht gezeigt) . Es ist eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Hohlnadel 9 und dem Einwegbehälter hergestellt. Aus den Ausführungsbeispielen ist ohne weiteres ersichtlich, dass sich die vorgeschlagene mikrofluidische Einrichtung ohne weiteres mit den unterschiedlichsten Kombinationen von Reagenzien, Agenzien, Puffern und dgl. bestücken lässt. Die vor- geschlagene Vorrichtung lässt sich für verschiedenste Assays verwenden. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Einwegbehälter mit den dafür erforderlichen Reagenzien, Agenzien und dgl. zu befüllen. Die Einwegbehälter selbst und die mikro- fluidische Einrichtung müssen dazu nicht geändert werden. Sie können gleichwohl äußerst preisgünstig aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellt werden. Das ermöglicht es, die Ξinweg- behälter ebenso wie die mikrofluidische Einrichtung als Wegwerfteil auszuführen. Gleichwohl wird damit eine äußerst präzise Reaktionführung erreicht. In den Einwegbehältern können definierte Konzentrationen und Volumina ohne weiteres vorgehalten werden. Da das vorgeschlagene System vollständig geschlossen ausgeführt ist, wird eine Kontamination vermieden. Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich hervorragend zum automatisierten Nachweis von DNA oder ähnlichen biochemischen Molekülen. Ein dazu vorzusehendes Gerät zur automatischen14c, the disposable container is in a second latching position. The hollow needle 9 penetrates the locking device 4 (not shown here). There is a fluid connection between the hollow needle 9 and the disposable container. It is readily apparent from the exemplary embodiments that the proposed microfluidic device can be easily equipped with a wide variety of combinations of reagents, agents, buffers and the like. The proposed device can be used for a wide variety of assays. It is only necessary to fill the disposable containers with the necessary reagents, agents and the like. The disposable containers themselves and the microfluidic device do not have to be changed. Nevertheless, they can be made extremely inexpensively from injection molded plastic. This makes it possible to design the disposable containers as well as the microfluidic device as a disposable part. Nevertheless, extremely precise reaction management is achieved. Defined concentrations and volumes can easily be kept in the disposable containers. Since the proposed system is completely closed, contamination is avoided. The proposed device is outstandingly suitable for the automated detection of DNA or similar biochemical molecules. A device to be provided for automatic
Steuerung der Bewegungen der Kolben 2, 24 der Einwegbehälter kann relativ einfach und kostengünstig ausgeführt werden. Ein solches Gerät erfordert keinen besonders hohen Wartungsaufwand, da ein Austritt von Flüssigkeiten aus der vorgeschlage- nen Vorrichtung nicht stattfindet. Die vorgeschlagenen Einwegbehälter erlauben eine einfache und flexible Lagerhaltung, Konfektionierung und Herstellung der vorgeschlagenen Vorrichtung. BezugszeichenlisteControl of the movements of the pistons 2, 24 of the disposable containers can be carried out relatively easily and inexpensively. Such a device does not require a particularly high level of maintenance, since liquids do not escape from the proposed device. The proposed disposable containers allow simple and flexible storage, assembly and manufacture of the proposed device. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Zylinder1 cylinder
2 Kolben2 pistons
3 Anschluss3 connection
4 Verschlussmittel4 fasteners
5 Vorsprung5 head start
6 Aufnahme6 recording
7 Ausnehmung7 recess
8 Anschlussstück8 connector
9 Hohlnadel9 hollow needle
10 Schubstange10 push rod
11 Rückhaltemittel11 restraint devices
12 Eingriffsmittel12 means of intervention
13 mikrofluidische Einrichtung13 microfluidic device
14 weiteres Anschlussstück14 additional connector
15 weiteres Verschlussmittel15 further closure means
16 Verbindungskanal16 connecting channel
17 Kanal17 channel
18 erstes Ventil18 first valve
19 Eingangsöffnung19 entrance opening
20 zweites Ventil20 second valve
21 Ausgangsöffnung21 exit opening
22 Basisplatte22 base plate
23 Spritze23 syringe
24 weiterer Kolben24 more pistons
25 weiterer Einwegbehälter25 further disposable containers
26 erstes Rastmittel26 first locking means
27 zweites Rastmittel27 second locking means
28 drittes Rastmittel28 third locking means
Abstand F Flüssigkeitdistance F liquid
P PartikelP particles
PF Probenflüssigkeit PF sample liquid

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung eines Einwegbehälters, welcher einen Zylinder (1) mit einem darin verschiebbar geführten Kolben (2, 24) und einen an einem dem Kolben (2, 24) gegenüberliegenden ersten Ende (El) des Zylinders (1) vorgesehenen Anschluss (3) aufweist, zur Erzeugung einer Druckdifferenz in einer mikrofluidischen Vorrichtung (13) und zur Bereitstellung eines Mittels (F, P) zur Bearbeitung von Molekülen und/oder als Reaktions- gefäß.1. Use of a disposable container which has a cylinder (1) with a piston (2, 24) slidably guided therein and a connection (3) provided on a first end (E1) of the cylinder (1) opposite the piston (2, 24) has, for generating a pressure difference in a microfluidic device (13) and for providing a means (F, P) for processing molecules and / or as a reaction vessel.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Mittel (F, P) zur Bearbeitung eine Flüssigkeit, ein Gel oder ein Feststoff oder eine Kombination daraus ist.2. Use according to claim 1, wherein the means (F, P) for processing is a liquid, a gel or a solid or a combination thereof.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Feststoff zumindest einen der folgenden Bestandteile umfasst : lösliche oder suspendierbare Partikel, Lyophilisat, chromatografisches Material, vorzugsweise einen Ionentauscher oder eine Affini- täts atrix.3. Use according to claim 1 or 2, wherein the solid comprises at least one of the following constituents: soluble or suspendable particles, lyophilisate, chromatographic material, preferably an ion exchanger or an affinity atrix.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel (F, P) zur Bearbeitung aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Lyseflüssigkeit , Elutionsflüssigkeit , Puffer- lösung, beads, Enzyme, Primer, Reaktanten, Agenzien.4. Use according to one of the preceding claims, wherein the agent (F, P) for processing is selected from the following group: lysis liquid, elution liquid, buffer solution, beads, enzymes, primers, reactants, agents.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitung eine Analyse, Synthese, Aufreinigung, Modifizierung und/oder Erhöhung der Konzentration der Moleküle ist.5. Use according to one of the preceding claims, wherein the processing is an analysis, synthesis, purification, modification and / or increasing the concentration of the molecules.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einwegbehälter mit dem Mittel zur Bearbeitung vollständig gefüllt ist. 6. Use according to one of the preceding claims, wherein the disposable container is completely filled with the processing means.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2, 24) aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi oder Kunststoff, hergestellt ist.7. Use according to one of the preceding claims, wherein the piston (2, 24) is made of an elastic material, preferably of rubber or plastic.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2, 24) zumindest eine umlaufende im Querschnitt symmetrische Dichtung aufweist .8. Use according to one of the preceding claims, wherein the piston (2, 24) has at least one circumferential cross-sectionally symmetrical seal.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2, 24) korrespondierend zum Anschluss (3) ausgebildet ist, so dass bei am ersten Ende (El) anliegendem Kolben (2, 24) eine vollständige Entleerung des Zylinders (1) und ggf. des Anschlusses (3) möglich ist.9. Use according to any one of the preceding claims, wherein the piston (2, 24) is designed to correspond to the connection (3), so that when the piston (2, 24) abuts the first end (El), the cylinder (1) is completely emptied. and possibly the connection (3) is possible.
10. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2, 24) ein Mittel (12) zum Eingriff eines Schub- und/oder Schleppmittels aufweist.10. Use according to one of the preceding claims, wherein the piston (2, 24) has a means (12) for engaging a pushing and / or towing means.
11. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Kolben (2, 24) ein Schub- und/oder Schleppmittel (10) angebracht ist.11. Use according to one of the preceding claims, wherein a pushing and / or towing means (10) is attached to the piston (2, 24).
12. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei das Schub- und/oder Schleppmittel (10) am freien Ende ein12. Use according to one of the preceding claims, wherein the pushing and / or towing means (10) at the free end
Mittel zum Eingriff in eine Schub- und/oder Schleppvorrichtung aufweist .Has means for engaging in a pushing and / or towing device.
13. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, o- bei der Zylinder (1) aus einem transparenten oder einem lichtundurchlässigen Material hergestellt ist. 13. Use according to one of the preceding claims, o- in which the cylinder (1) is made of a transparent or an opaque material.
14. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder (1) aus einem elastischen Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, hergestellt ist.14. Use according to one of the preceding claims, wherein the cylinder (1) is made of an elastic plastic, preferably polypropylene.
15. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschluss (3) mit einem Verschlussmittel (4) verschlossen ist.15. Use according to one of the preceding claims, wherein the connection (3) is closed with a closure means (4).
16. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, o- bei das Verschlussmittel (4) eine Gummi- oder Kunststoffmem- bran, eine Kugel, einen Kegel oder ein Verschluss-Zylinder ist .16. Use according to one of the preceding claims, o- in which the closure means (4) is a rubber or plastic membrane, a ball, a cone or a closure cylinder.
17. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die Kugel, der Kegel und/oder der Verschluss-Zylinder aus einem inerten Kunststoff oder aus Glas hergestellt sind.17. Use according to one of the preceding claims, wherein the ball, the cone and / or the locking cylinder are made of an inert plastic or of glass.
18. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einem dem Anschluss (3) gegenüberliegenden zweiten En- de (E2) des Zylinders (1) ein radial nach innen vorspringender, eine Verschiebung des Kolbens (2, 24) aus dem Zylinder (1) blockierender Vorsprung (11) vorgesehen ist.18. Use according to one of the preceding claims, wherein at a second end (E2) of the cylinder (1) opposite the connection (3) there is a radially inwardly projecting displacement of the piston (2, 24) out of the cylinder (1 ) blocking projection (11) is provided.
19. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei am zweiten Ende (E2) ein radial nach innen vorspringender, einer Verschiebung des Kolbens (2, 24) in Richtung des Anschlusses (3) einen Widerstand entgegensetzender weiterer Vorsprung vorgesehen ist.19. Use according to one of the preceding claims, wherein at the second end (E2) a radially inwardly projecting, a displacement of the piston (2, 24) in the direction of the connection (3) is provided a further projection.
20. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Mittel zum automatischen Auslesen von Informationen über das im Einwegbehälter aufgenommene Mittel (F, P) zur Bearbeitung vorgesehen ist. 20. Use according to one of the preceding claims, wherein a means for automatically reading out information about the means (F, P) accommodated in the disposable container is provided for processing.
21. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel ein Barcode, ein Transponder, ein Chip oder eine spezifische Formgebung ist.21. Use according to one of the preceding claims, wherein the means is a barcode, a transponder, a chip or a specific shape.
22. Mikrofluidische Vorrichtung zur Bearbeitung von Molekülen mit einer mindestens einen Kanal (16, 17) zur Beförderung einer Probe (PF) aufweisenden Einrichtung (13) ,22. Microfluidic device for processing molecules with a device (13) having at least one channel (16, 17) for conveying a sample (PF),
wobei am Kanal (16, 17) mindestens zwei Anschlussstücke (8, 14) zum Anschließen zweier Einwegbehälter vorgesehen sind,at least two connecting pieces (8, 14) are provided on the channel (16, 17) for connecting two disposable containers,
wobei jeder der Einwegbehälter einen Zylinder (1) mit einem darin verschiebbar geführten Kolben (2, 24) und einen an ei- nem dem Kolben (2, 24) gegenüberliegenden ersten Ende (El) des Zylinders (1) vorgesehenen Anschluss (3) aufweist, undEach of the disposable containers has a cylinder (1) with a piston (2, 24) slidably guided therein and a connection (3) provided on a first end (E1) of the cylinder (1) opposite the piston (2, 24) , and
wobei die Einwegbehälter mit dem daran vorgesehenen Anschluss (3) jeweils an einem der Anschlussstücke (8, 14) angeschlos- sen sind, so dass durch Verschieben einer der Kolben (2, 24) Flüssigkeit (F) durch den Kanal (16, 17) beförderbar ist.The disposable containers with the connection (3) provided thereon are each connected to one of the connection pieces (8, 14), so that liquid (F) is displaced through the channel (16, 17) by moving one of the pistons (2, 24). is transportable.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Kanal (16, 17) ein Kanalsystem aus mehreren miteinander verbundenen Kanälen ist.23. The apparatus of claim 22, wherein the channel (16, 17) is a channel system of several interconnected channels.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Kanal (16, 17) oder das Kanalsystem zumindest abschnittsweise äan- derförmig ausgebildet ist .24. The device according to claim 22 or 23, wherein the channel (16, 17) or the channel system is at least partially changing-shaped.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Einrichtung (13) in Verbindung mit dem Kanal (16, 17) eine mikrofluidische Mischkammer und/oder einen mikrofluidi- sehen Reaktionsraum und/oder einen mikrofluidischen Detektionsraum und/oder eine Blasenfalle aufweist .25. Device according to one of claims 22 to 24, wherein the device (13) in connection with the channel (16, 17) a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic see reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Kanal (16, 17) einen Durchmesser von höchsten 2 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm, aufweist26. Device according to one of claims 22 to 25, wherein the channel (16, 17) has a diameter of at most 2 mm, preferably less than 1.5 mm
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Einrichtung (13) zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Mittel aufweist: Sensor, Elektrode, Temperiereinheit, Sieb, Filter, Membran, Affinitätsmatrix, vorgelegte Substanz, Magnet.27. Device according to one of claims 22 to 26, wherein the device (13) has at least one selected from the following group: sensor, electrode, temperature control unit, sieve, filter, membrane, affinity matrix, substance, magnet.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei ein das Anschlussstück (8, 14) mit dem Kanal (17) verbindender Verbindungskanal (16) vorgesehen ist.28. Device according to one of claims 22 to 27, wherein a connecting channel (16) connecting the connecting piece (8, 14) to the channel (17) is provided.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei eine mit dem Kanal (17) verbundene, vorzugsweise mittels ei- nes ersten Ventils (18) , verschließbare Eingangsöffnung (19) vorgesehen ist.29. Device according to one of claims 22 to 28, wherein an inlet opening (19) which is connected to the channel (17) and can preferably be closed by means of a first valve (18) is provided.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, wobei eine mit dem Kanal (18) verbundene, vorzugsweise mittels ei- nes zweiten Ventils (20) , verschließbare Ausgangsöffnung (21) vorgesehen ist.30. Device according to one of claims 22 to 29, wherein an outlet opening (21) which is connected to the channel (18) and can be closed, preferably by means of a second valve (20), is provided.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, wobei durch das Verschieben eines der Kolben (2, 24) Flüssigkeit (F) in den anderen Einwegbehälter beförderbar ist.31. Device according to one of claims 22 to 30, wherein liquid (F) can be conveyed into the other disposable container by displacing one of the pistons (2, 24).
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, wobei jedes Anschlussstück (8, 14) einen Rohrstutzen, vorzugsweise eine Hohlnadel (9) , zum Öffnen eines den Anschluss (3) verschließenden Verschlussmittels (4) aufweist.32. Device according to one of claims 22 to 31, wherein each connection piece (8, 14) a pipe socket, preferably has a hollow needle (9) for opening a closure means (4) closing the connection (3).
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 32, wobei das Anschlussstück (8) und/oder der Rohrstutzen mit einem weiteren Verschlussmittel (15) verschlossen ist.33. Device according to one of claims 22 to 32, wherein the connecting piece (8) and / or the pipe socket is closed with a further closure means (15).
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 33, wobei der Einwegbehälter ein Einwegbehälter nach einem der Ansprü- ehe 1 bis 20 ist.34. Device according to one of claims 22 to 33, wherein the disposable container is a disposable container according to one of claims 1 to 20.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, wobei jeder der Einwegbehälter einen zu den Anschlussstücken (8, 14) korrespondierenden Anschluss (3) aufweist.35. Device according to one of claims 22 to 34, wherein each of the disposable containers has a connection (3) corresponding to the connection pieces (8, 14).
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 35, wobei die Einrichtung (17) mindestens eine zum Außendurchmesser des Einwegbehälters korrespondierende, vorzugsweise zylindrische, Ausnehmung (7) zum Führen des Anschlusses (3) des Einwegbe- hälters in eine Eingriffsposition mit dem Anschlussstück (8, 14) aufweist.36. Device according to one of claims 22 to 35, wherein the device (17) has at least one, preferably cylindrical, recess (7) corresponding to the outer diameter of the disposable container for guiding the connection (3) of the disposable container into an engagement position with the connecting piece ( 8, 14).
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 36, wobei die Einrichtung des Weiteren ein Mittel zum Fixieren des Ein- wegbehälters in einer relativ zum Anschlussstück festen Stellung aufweist.37. Device according to one of claims 22 to 36, wherein the device further comprises a means for fixing the disposable container in a fixed position relative to the connector.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 37, wobei das Mittel zum Fixieren ein Mittel zum Halten des in die Aus- nehmung (7) vollständig eingeschobenen und in das Anschluss- stück (8, 14) eingreifenden Einwegbehälters in einer fixierten Position aufweist. 38. Device according to one of claims 22 to 37, wherein the means for fixing has a means for holding the disposable container fully inserted into the recess (7) and engaging in the connection piece (8, 14) in a fixed position.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 38, wobei das Mittel zu Halten zumindest ein das zweite Ende (E2) des Einwegbehälters randlich umgreifendes erstes Rastmittel (26) ist .39. Device according to one of claims 22 to 38, wherein the means for holding is at least one first latching means (26) which surrounds the second end (E2) of the disposable container.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 39, wobei ein Abstand (A) zwischen dem ersten Rastmittel (26) und dem Anschlussstück (8) so gewählt ist, dass der Einwegbehälter in die Ausnehmung (7) einführbar ist, ohne dass ein daran vorge- sehenes Verschlussmittel (4) geöffnet wird.40. Device according to one of claims 22 to 39, wherein a distance (A) between the first latching means (26) and the connecting piece (8) is selected such that the disposable container can be inserted into the recess (7) without one provided closure means (4) is opened.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 40, wobei der/die Einwegbehälter mit ungeöffnetem Verschlussmittel (4) in der Ausnehmung (7) aufgenommen ist/sind.41. Device according to one of claims 22 to 40, wherein the one-way container (s) with unopened closure means (4) is / are received in the recess (7).
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 41, wobei am Zylinder (1) des Einwegbehälters und/oder an der Innenwand der Ausnehmung (7) zweite Rastmittel (27) vorgesehen sind.42. Device according to one of claims 22 to 41, wherein second locking means (27) are provided on the cylinder (1) of the disposable container and / or on the inner wall of the recess (7).
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 42, wobei die zweiten Rastmittel (27) so ausgebildet sind, dass der Einwegbehälter in eine erste Rastposition verschiebbar ist, in welcher der Anschluss (3) das Anschlussstück (8) flüssigkeitsdicht verschließt.43. Device according to one of claims 22 to 42, wherein the second latching means (27) are designed such that the disposable container can be moved into a first latching position in which the connection (3) closes the connection piece (8) in a liquid-tight manner.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 43, wobei die zweiten Rastmittel (27) so ausgebildet sind, dass der Einwegbehälter von der ersten in eine zweite Rastposition verschiebbar ist, in welcher der Anschluss (3) das Anschluss- stück (8) flüssigkeitsdicht verschließt und der Rohrstutzen (9) das Verschlussmittel (4) durchstößt. 44. Device according to one of claims 22 to 43, wherein the second locking means (27) are designed such that the disposable container can be moved from the first into a second locking position, in which the connection (3) the connection piece (8) is liquid-tight closes and the pipe socket (9) pierces the closure means (4).
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 44, wobei im Kanal Flüssigkeit vorgelegt ist.45. Device according to one of claims 22 to 44, wherein liquid is placed in the channel.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 45, wobei mehrere Ausnehmungen (7) an einer Seite der Einrichtung (13) vorgesehen sind.46. Device according to one of claims 22 to 45, wherein a plurality of recesses (7) are provided on one side of the device (13).
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 46, wobei die Einrichtung einstückig aus Kunststoff hergestellt ist.47. Device according to one of claims 22 to 46, wherein the device is made in one piece from plastic.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 47, wobei die Einrichtung (13) ein Mittel zum automatischen Auslesen von Informationen über in der Einrichtung (13) aufgenommene Mittel (F, P) zur Bearbeitung aufweist.48. Device according to one of claims 22 to 47, wherein the device (13) has a means for automatically reading out information about means (F, P) recorded in the device (13) for processing.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei das Mittel ein Barcode, ein Transponder, ein Chip oder eine spezifische Formgebung ist .49. The apparatus of claim 48, wherein the means is a barcode, a transponder, a chip or a specific shape.
50. Verfahren zur Bearbeitung von Molekülen mit folgenden Schritten:50. Method for processing molecules with the following steps:
Bereitstellen mindestens zweier Einwegbehälter, von denen jeder einen Zylinder (1) mit einem darin verschiebbar geführten Kolben (2, 24) und einen an einem dem Kolben (2, 24) gegenüberliegenden ersten Ende (El) des Zylinders (1) vorgesehenen Anschluss (3) aufweist,Providing at least two disposable containers, each of which has a cylinder (1) with a piston (2, 24) slidably guided therein and a connection (3) provided on a first end (E1) of the cylinder (1) opposite the piston (2, 24) ) having,
Bereitstellen einer mikrofluidischen Einrichtung (13) mit mindestens einem Kanal (16, 17) , wobei am Kanal (16, 17) mindestens zwei Anschlussstücke (8, 14) zum Anschließen der Einwegbehälter vorgesehen sind, Anschließen der Einwegbehälter mit den daran vorgesehenen Anschlüssen (3) an den Anschlussstücken (8, 14) ,Providing a microfluidic device (13) with at least one channel (16, 17), at least two connecting pieces (8, 14) being provided on the channel (16, 17) for connecting the disposable containers, Connecting the disposable containers with the connectors (3) provided on them to the connectors (8, 14),
Verschieben eines der Kolben (2, 24), so dass eine Flüssig- keit (F) in dem Kanal (16, 17) befördert wird.Shift one of the pistons (2, 24) so that a liquid (F) is conveyed in the channel (16, 17).
51. Verfahren nach Anspruch 50, wobei die Flüssigkeit (F) in einem der Einwegbehälter enthalten ist .51. The method of claim 50, wherein the liquid (F) is contained in one of the disposable containers.
52. Verfahren nach Anspruch 50 oder 51, wobei die Flüssigkeit (F) vom einen in den anderen Einwegbehälter befördert wird.52. The method of claim 50 or 51, wherein the liquid (F) is conveyed from one to the other disposable container.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 52, wobei beim Befüllen eines der Einwegbehälter der darin aufgenommene Kolben (2, 24) durch den Flüssigkeitsdruck verschoben wird.53. The method according to any one of claims 50 to 52, wherein when one of the disposable containers is filled, the piston (2, 24) received therein is displaced by the liquid pressure.
54. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 53, wobei durch Verschieben eines der Kolben (2, 24) eine im Kanal (16, 17) befindliche Flüssigkeit in einen vorgegebenen, vorzugsweise mäanderfδrmig ausgebildeten, Abschnitt des Kanals (16, 17) und/oder eine mikrofluidische Mischkammer und/oder einen mikrofluidischen Reaktionsraum und/oder einen mikrofluidischen Detektionsraum und/oder eine Blasenfalle verschoben wird.54. The method according to any one of claims 50 to 53, wherein by moving one of the pistons (2, 24) a liquid located in the channel (16, 17) into a predetermined, preferably meandering section of the channel (16, 17) and / or a microfluidic mixing chamber and / or a microfluidic reaction space and / or a microfluidic detection space and / or a bubble trap is shifted.
55. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 54, wobei zur Steuerung der Bewegung der Flüssigkeit im Kanal (16, 17) mindestens ein darin vorgesehene Ventil (18, 20) gemäß einem vorgegebenen Programm geöffnet und/oder geschlossen wird. 55. The method according to any one of claims 50 to 54, wherein to control the movement of the liquid in the channel (16, 17) at least one valve (18, 20) provided therein is opened and / or closed according to a predetermined program.
56. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 55, wobei der Einwegbehälter in eine an der mikrofluidischen Einrichtung vorgesehene Ausnehmung (7) eingeschoben wird.56. The method according to any one of claims 50 to 55, wherein the disposable container is inserted into a recess (7) provided on the microfluidic device.
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 56, wobei der Einwegbehälter in der Ausnehmung (7) in eine erste Rastposition verschoben wird, so dass der Anschluss (3) das Anschlussstück (8) flüssigkeitsdicht verschließt.57. The method according to any one of claims 50 to 56, wherein the disposable container in the recess (7) is moved into a first latching position, so that the connector (3) closes the connector (8) in a liquid-tight manner.
58. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 57, wobei der Einwegbehälter von der ersten in eine zweite Rastposition verschoben wird, so dass der Anschluss (3) das Anschlussstück (8) flüssigkeitsdicht verschließt und der Rohrstutzen (9) das Verschlussmittel (4) durchstößt.58. The method according to any one of claims 50 to 57, wherein the disposable container is moved from the first into a second latching position, so that the connection (3) closes the connection piece (8) in a liquid-tight manner and the pipe socket (9) pierces the closure means (4) ,
59. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 58, wobei die Flüssigkeit (F) durch das Verschieben der Kolben (2, 24) derart in der Einrichtung (13) befördert wird, dass die zur Durchführung mindestens einer der folgenden Verfahren erfor- derlichen Schritte ausgeführt werden: Waschen, Aufreinigung, PCR, Detektion. 59. The method according to any one of claims 50 to 58, wherein the liquid (F) is conveyed in the device (13) by displacing the pistons (2, 24) in such a way that the steps required to carry out at least one of the following methods be carried out: washing, purification, PCR, detection.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008224B3 (en) * 2005-02-23 2006-06-14 Directif Gmbh Apparatus for automatically activating microfluid device, for carrying out biochemical purifications and assays, having activator controlled on the basis of measurements of exerted force
DE102006010958A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Directif Gmbh Method for carrying out a reaction for the amplification of a nucleic acid
DE202006020469U1 (en) 2006-03-06 2008-10-16 Directif Gmbh Device for detecting biochemical target molecules
WO2012041479A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Microfluidic chip comprising several cylinder-piston arrangements
WO2016062788A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh Microfluidic chip for biological analysis

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10196700B2 (en) 2009-03-24 2019-02-05 University Of Chicago Multivolume devices, kits and related methods for quantification and detection of nucleic acids and other analytes
US9464319B2 (en) 2009-03-24 2016-10-11 California Institute Of Technology Multivolume devices, kits and related methods for quantification of nucleic acids and other analytes
CA2756463C (en) 2009-03-24 2019-01-22 University Of Chicago Slip chip device and methods
US9447461B2 (en) 2009-03-24 2016-09-20 California Institute Of Technology Analysis devices, kits, and related methods for digital quantification of nucleic acids and other analytes
DE102015001999B3 (en) * 2015-02-20 2016-02-04 Friz Biochem Gesellschaft Für Bioanalytik Mbh Double syringe for feeding a fluid into a microfluidic system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982002211A1 (en) * 1980-12-22 1982-07-08 Chandler Howard Milne Device and method for detecting antigens and antibodies
US6143252A (en) * 1999-04-12 2000-11-07 The Perkin-Elmer Corporation Pipetting device with pipette tip for solid phase reactions
WO2003015922A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-27 Biomicro Systems, Inc. Laminated microarray interface device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982002211A1 (en) * 1980-12-22 1982-07-08 Chandler Howard Milne Device and method for detecting antigens and antibodies
US6143252A (en) * 1999-04-12 2000-11-07 The Perkin-Elmer Corporation Pipetting device with pipette tip for solid phase reactions
WO2003015922A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-27 Biomicro Systems, Inc. Laminated microarray interface device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005008224B3 (en) * 2005-02-23 2006-06-14 Directif Gmbh Apparatus for automatically activating microfluid device, for carrying out biochemical purifications and assays, having activator controlled on the basis of measurements of exerted force
DE102006010958A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Directif Gmbh Method for carrying out a reaction for the amplification of a nucleic acid
WO2007101653A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Directif Gmbh Method of carrying out a reaction for replicating a nucleic acid
DE202006020469U1 (en) 2006-03-06 2008-10-16 Directif Gmbh Device for detecting biochemical target molecules
WO2012041479A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Microfluidic chip comprising several cylinder-piston arrangements
US9278352B2 (en) 2010-09-30 2016-03-08 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forshung E.V. Microfluidic chip comprising several cylinder-piston arrangements
WO2016062788A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh Microfluidic chip for biological analysis

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