WO2008049413A2 - Automatischer mikrofluidik-prozessor - Google Patents

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WO2008049413A2
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    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples

Definitions

  • the invention relates to an automatic microfluidic processor with integrated active elements.
  • microfluidic devices implement more or less complex biological, biochemical or chemical processes through the integration of functions, this is referred to as "microfluidic process pren” or “labs on a chip” (“LOC”), “micro labs” or “micro total analysis systems”. ⁇ TAS).
  • the LOC concept offers many advantages.
  • the reduction in the volumes of fluid allows analyzing 'small samples and economical use of reagents and samples, which are often valuable, rare, harmful or dangerous.
  • higher throughputs can also be achieved because, owing to the small quantities, shorter preparation, mixing and reaction times are required with a minimized energy requirement. Due to lower system response times, process control can also be easier.
  • LOC setups enable significant process rationalization by dramatically reducing process time, increasing throughput and reducing the amount of media required (subjects, analytes, reagents, auxiliary media).
  • media for example, a drug, a drug, or a mixture thereof.
  • they are also non-specialists allow performing complicated investigations to e last example policemen Oxhausmaschine 'or To give inspection bodies such as food inspectors quick access to important results.
  • the typical structure of biological, biochemical or chemical processes includes the tasks of sample preparation, handling and reaction or analysis, each in specific forms and combinations.
  • on-chip integration of sample preparation as well as reaction or analysis is mainly done.
  • economic benefits resulting from the rationalization of these sub-processes have generally proved unsustainable.
  • sample handling Because of their problematic on-chip integration, sample handling is currently performed manually or with some special equipment, such as diluters, syringe pumps, pipetting equipment, etc., outside of the chips. Due to their predominantly manual character, these activities are the number one source of error in practice.
  • active fluidic elements based on solid-state actuators such as piezoactuators [US Pat. No. 5,224,843, US 2003/0143122] and shape memory actuators [US Pat. No. 5,659,171]
  • piezoactuators US Pat. No. 5,224,843, US 2003/0143122
  • shape memory actuators US Pat. No. 5,659,171
  • a possible hybrid integration eg sticking of the elements to the LOC
  • Transducer elements which are based on changes in the state of matter, can be integrated into the layout of the channel structure supports with sometimes minor interventions and are therefore usually compatible with the production process of the plastic molded parts of the channel structure support.
  • fuses R. Pal et al., Anal. Chem. 16 (2004) 13, pp 3740-3748
  • freezing elements US 6,536,476
  • thermal bubble generators US 6,283,718.
  • Transducers with gas formation are not suitable for many microfluidic processes because most are sensitive to gas bubbles.
  • the object of the invention is to provide a LOC device create, which can be produced with an economically justifiable manufacturing effort and which automatically performs certain chemical, biochemical or other processes, in particular standard processes.
  • the basic idea of the invention is to use the microfluidic processor to perform all necessary active process steps essentially automatically and in a chronologically, qualitatively and quantitatively predefined order. without auxiliary power. to work off ' .
  • the steps that require the performance of mechanical work are automatically performed by devices based on actuator or strength changes of certain materials.
  • These components are defined in their basic functions, the temporal and aktoris'chen behavior and connected together to the corresponding logical functions.
  • the process By largely dispensing with auxiliary energy, an automatic process sequence, a pre-assembly with necessary materials (eg analytes, reagents, auxiliary media) as well as an easily manageable size of the LOC, the process essentially runs independently of the user in the quality predefined by the LOC production and can be done almost anywhere.
  • the user activity is limited to the sample introduction, the process start and possibly the reading of the result. Therefore, the LOCs of the invention also allow non-professionals to carry out complicated investigations. Since the LOC abutments are very simple and based on less materials (usually 'polymers), they can be cost-effective be manufactured and used as disposable products.
  • the material basis of the invention are materials which can cause active functions by changes in their swelling state or their mechanical properties (strength, viscosity) and which can be activated with readily realizable environmental parameters.
  • Particularly easily influenced environmental variables are the presence of solvents and the temperature, which are therefore of particular importance for the invention.
  • Substances which can be influenced by the effect of temperature in their strength or viscous properties are, for example, oils and fats, waxes, paraffins or alkanes.
  • Semi-solid paraffins or soft paraffin for example, have melting temperatures between 45 ° C and 65 0 C
  • Petrolatum or petrolatum have melting temperatures in the range of 38 ° C and 60 0 C.
  • soluble materials which may be, for example uncrosslinked polymers, salts and organic natural products such as saccharides.
  • Hydrogels can be influenced both by temperature and by solvents. Due to the variety of functions that can be realized with these materials, the invention will be explained essentially in terms of hydrogels, representative of the other materials.
  • Hydrogels are polymer networks that change their volume, strength and other properties when exposed to aqueous swelling agents. These polymer networks can be subdivided into chemically and physically crosslinked polymer networks or hydrogels according to the type of polymer chain linkage. For chemically crosslinked polymer mesh The individual polymer chains are irreversibly linked by covalent (chemical) compounds. In physically networked polymer networks, the polymer chains are interconnected by physical interactions, which can usually be resolved again.
  • hydrogels When hydrogels swell from the dry or swollen state, they not only change their volume, but can simultaneously perform mechanical work by applying a swelling pressure. These swelling properties have physically and chemically crosslinked hydrogels. Certain chemically crosslinked hydrogels, the so-called stimuli-responsive hydrogels, can also be reversibly converted back into the swollen state when certain environmental variables are applied. This property is based on its volume phase transition behavior. Particularly interesting are temperature-sensitive hydrogels, such as poly (N-isopropylacrylamide) and poly (methyl vinyl ether), which can also be "light-sensitive" by appropriate absorption. Most temperature-sensitive stimuli-responsive hydrogels have a Lower Critical Solution Temperature (LCST).
  • LCST Critical Solution Temperature
  • the best known hydrogel 'with LCST characteristic poly ( ⁇ 7-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), has a volume phase transition temperature of 32.8 0 C.
  • the position of the phase transition or switching temperature of NIPAAm-based hydrogels can be adjusted by copolymerization and variation of the synthesis parameters in a range from +5 0 C to about 60 ° C.
  • Possible synthesis and structuring methods of PNIPAAm-based hydrogels are for example in [A. Richter et al., J. Microelectromech., Syst., 12 (2003) 5, p. 748-753].
  • Physically crosslinked hydrogels can also be temperature-sensitive. Such "thermoreversible” gels have a sol-gel transition behavior, ie they gel (crosslink) on reaching critical temperatures or dissolve by dewetting
  • Typical temperature-switchable physically crosslinkable hydrogels are, for example, gelatin, pectin and agarose -Übergangstemperatureh can be through various measures between about 15 0 C and 95 0 C set. these and other physically crosslinked polymer networks has [K. te Nijenhuis, Thermoreversible networks, Adv. Polym. Sci. 130, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1997].
  • the time behavior of active hydrogel-based elements can be influenced by appropriate choice of the synthesis and crosslinking parameters (ultimately by the choice of the hydrogel), by limitations of the swelling agent supply and by forces which counteract the swelling process. It is particularly easy to implement restrictions on the swelling agent feed. This can be done by setting a corresponding flow resistance, for example by choosing a corresponding effective flow cross-section over a material porosity. In this case, the source process is slowed down.
  • a time delay of the onset of the swelling process can be achieved by the use of swelling agent barriers, which dissolve after certain periods. The delay time can be defined by varying the layer thickness as well as by material selection. Typical materials for swelling agent or diffusion barriers are saccharides.
  • hydrogels over other transducers is the enormous variety of active functions. which can be realized with them. They can be used as active fluidic elements in the form of switching elements, fluidic drives, recording and dispensing systems of active substances and other substances, but also for enclosing / fixing or releasing objects (for example by gelling or dissolving). Another advantage of this effect carrier is their ease of manufacture. Hydrogels as plastics can be realized with the typical procedures for this class of substances. Since most functional elements also have the same or similar basic structures, the active hydrogel elements can be produced directly on the channel structure carriers with one or only a few additional manufacturing steps.
  • FIG. 1 shows the circuit diagram of the channel structure carrier of an automatic hydrogel-based microfluidic processor which, for example, can be used in the control of bioreactors on the basis of the expression level of selected growth markers,
  • FIGS. 4a to 4c show the basic mode of operation of a time-controlled and event-controlled valve based on a thermostable physical polymer network; 5a and 5b show the mode of operation of a drug delivery unit based on a soluble element,
  • Figure 7 is a possible circuit diagram of a LOC setup for standard biochemical and medical applications based on polymerase chain reactions
  • FIGS. 4 to 6 illustrate the mode of operation of some automatic active hydrogel elements.
  • FIG. 7 demonstrates further typical applications of the LOC according to the invention.
  • the circuit diagram of an LOC channel structure shown in FIG. 1 is suitable for a whole range of chemical, biotechnological and standard medical applications. Its functionality is explained by the determination of the enzyme activity (laccase activity) of a bioreactor.
  • Two pumps Ia and Ib contain 0.05M malonate buffer of pH 5.0.
  • a further pump Ic contains a 2mM 2, 2 '-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) solution as substrate in a 0.05M malonate buffer of pH 5.0.
  • ABTS 2mM 2, 2 '-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)
  • Id is a sample of a bioreactor product laccase, which z. B. was removed from the current reactor operation.
  • the buffer and substrate (pump Ia with pump Ic) and buffer and sample (pump Ib with pump Id) are mixed by mixing meanders 4a, 4b and distributed to pumps 2a to 2f, wherein in the pumps 2a to 2c respectively a buffer sample mixture and in the pumps 2d to 2f a buffer substrate mixture is presented.
  • the pumps Ia-Id and 2a-2f can each have on the output side valves not shown in detail, which close at concern of the liquid (which is the case with completely filled pump chamber) and later open again at the onset of pumping activity.
  • the buffer substrate and buffer sample are mixed by further mixing meanders 4c to 4e and mixed in Reaction and analysis units 3a to 3c transported.
  • the enzyme reaction can be followed by optical analysis methods.
  • the simplest optical analysis unit can be a light-dependent resistor (LDR), not shown in detail, which gives a simple yes-no response (enzyme activity present or absent).
  • Enzyme kinetic parameters can be determined by light-spectroscopic methods (eg UV-VIS spectroscopy).
  • the basic media such as buffer and substrate can be incorporated in a final manufacturing step in LOC production. After proper storage, the user only needs to put the sample into the LOC and to activate. The entire procedure then runs automatically.
  • the four-layer structure consists of a channel structure carrier 8, which is covered by an at least locally flexible membrane 9. Above this is the actuator structure carrier 10, which contains a large part of the active hydrogel elements 14. Above the Aktor Stevenisme 10 is a structural support 11, which carries the components 12, 15, with which the time sequence and the 'time behavior of the active hydrogel elements 14 are set.
  • microfluidic processors can be carried out for the structural supports 8, 10, 11 using the customary methods of mass production of plastic moldings, such as injection molding, hot stamping or the like. Suitable materials are those customary for microfluidics, z.
  • PC polycarbonate
  • COC cycloolefins
  • PA polyamides
  • PET polyester
  • PS polystyrene
  • PS polyvinyl chloride
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a very simple variant for the production of small series is the Mas ter terformen of PDMS.
  • negative structures of the structural supports 8, 10, 11 are produced photolithographically in silicon wafers and these are subsequently coated with Teflon by sputtering in order to obtain good moldability. Thereafter, the PDMS is placed on the molds and cured for one hour at 100 0 C.
  • the flexible membranes 9 can also be produced in PDMS by spin coating. The layer thicknesses can be adjusted very well with this method between about 15 microns to 100 microns. Films of the required thicknesses can also be purchased commercially.
  • the individual layers of the LOC can be glued together, welded or non-positively joined.
  • PDMS moldings can be bonded very well with PDMS as an adhesive and subsequent temperature hardening.
  • the active hydrogel elements 14 can be produced by various methods. For structuring hydrogel layers, crosslinking photopolymerization and photocrosslinking [A. Richter et al. , J. Microelectromech. Syst. 12 (2003) 5, pp 748-753] used '. Furthermore, the molding with subsequent polymerization and the production of hydrogel particles [K. -F. Arndt et al. , Polym. ⁇ DV. Technol. 11 (2000), pp. 496-505].
  • the 2 shows a LOC section with two active hydrogel elements 14a, 14b, by means of which the basic mode of operation of the LOC according to the invention can be described.
  • the hydrogel elements 14a, 14b perform their task by expansion as a result of swelling in the channel structure of the structural support 8.
  • the swelling agent necessary for this they take on the structural support 11.
  • the structural support 11 contains structural elements which make it possible to determine the temporal behavior of the hydrogel elements 14.
  • the swelling agent barriers 15a, 15b determine the point in time at which the swelling agent can reach the hydrogel element 14. For example, if the diffusion barriers are made of the same material, but 15b is thinner than 15a, then 15b will have dissolved faster than 15a, and that Hydrogel element 14b begins to act before 14a.
  • the semi-permeable walls 12a and 12b serve the hydrogel elements 14 as a fixed bearing; on the other hand, the maximum possible volume expansion of the elements 14 per unit of time can also be defined by varying the effective supply cross-section.
  • the arrangement can serve as a sample receiving unit, for example.
  • the pump chamber 13 Via the side of the element 14b, the pump chamber 13 can be filled with sample liquid.
  • the diffusion barrier 15b is dissolved, so that the swelling agent reaches the hydrogel element 14b and swells it.
  • 14b seals the channel structure as a result of the deflection of the membrane 9.
  • the element 14a displaces via the flexible membrane 9 the liquid from the pump chamber 13 of the structural support 8 in the direction of the unclosed exit.
  • FIG. 3 shows a valve which is initially actuated, then time-controlled.
  • a common task is to seal a memory or channel structure of a LOC after it has been completely filled with the process medium. If the medium located in the channel 16 reaches the unswollen hydrogel actuator 17a (FIG. 3a), it begins to swell while receiving the sample medium until it has completely closed the channel structure 16 (swollen hydrogel actuator 17b in FIG. 3b).
  • the absorption of the process medium by 17b due to its swelling can be done so quickly that no Medium can flow past the valve seat.
  • the opening process of the valve is timed. As illustrated in FIG. 3c, after the preset time, the barrier layer 15 is dissolved or impaired in its strength in such a way that the flexible membrane 9 can deflect on the valve seat and thus open the valve seat.
  • Adequate results can be achieved with a variety of mechanisms based on the change in the degree of swelling, the strength or viscosity or the crosslinking properties of the functional elements. • Of course, it is also possible that certain components are triggered multiple times only time or only event-dependent '.
  • thermoreversible physical polymer network As material is here. used a thermoreversible physical polymer network, while serving as the opening process triggering the temperature.
  • the process medium 19 encounters the unswollen hydrogel actuator 17a (see FIG. 4a) within the channel 16, then it swells while receiving the process medium 19 until it completely closes off the channel 16 (FIG. 4b). After reaching a certain temperature (this can be realized depending on the event or time), the physical polymer network wears off and dissolves (17c in FIG. 4c). Thus, the channel 16 is unlocked and the medium can be transported on. This temperature may also be caused by fever or inflammation.
  • Fig. 5 illustrates a device that can deliver drugs.
  • an active substance 20 which is gelled in a matrix Hydrogel 17d is included (Fig. 5a).
  • Channel structure carrier 8 and the chamber with 17d and 20 is covered by an elastic film, which is biased over the chamber and therefore serves as a spring energy storage.
  • the gelled hydrogel 17d may be thermoreversible.
  • the active substance 20 is released when the gelation temperature of the hydrogel is reached and it dissolves (17c in FIG. 5b).
  • the spring force accumulator 21 discharges and pushes the dissolved substances out of the chamber through the outlet 6.
  • Fig. 6 shows that an activation of spring force storage by a programming unit 11 is easily possible.
  • a prestressed spring energy accumulator 21 is locked in this position by a barrier layer 15 (FIG. 6a). If the barrier layer 15 dissolved by solvent presence or reduced in strength, the spring force accumulator can be discharged by turning into the chamber 13 and displaces the medium located there ( Figure 6b).
  • the time-dependent, but also event-dependent, control of the LOC processes can take place in addition to the presence of the swelling agent, also by changing the ambient or LOC temperature.
  • the controlling acting temperature are steadily increased with a defined heating rate.
  • the individual components have different activation temperatures (for example, gelling temperature, phase transition temperature), they are activated in a corresponding temperature graduated order.
  • the kinetics can also be influenced in terms of the speed with which the property-changing processes take place.
  • the order of components with the same activation temperature can be done by a corresponding thermal dimensioning of the LOC structure by acting as a series resistors thermal resistance (variation of thermal conductivity, material thickness, etc.) and the heat capacities are set.
  • tempering devices have to be used anyway, as is the case, for example, with polymerase chain reactions (PCR).
  • PCR polymerase chain reactions
  • the required components can be controlled with a short heating power increase by the PCR tempering unit.
  • Such devices may, for example, appropriately modified PCR thermal devices, thermostats, thermal cycler heat cabinets ⁇ or heat baths to be capable of realizing a predetermined temperature programs.
  • nucleic acid amplification assays such as PCR
  • PCR nucleic acid amplification assays
  • FIG. 7 shows the circuit diagram of a LOC setup for standard biochemical and medical applications based on polymerase chain reactions.
  • the master mix may, for example, have the following composition:
  • the H 2 O can also be proportionally substituted by additives such as DMSO, glycerol and others (eg at high GC content).
  • the volume information for the master mix is multiplied by the number of applications.
  • the thus prepared master mix, in a refrigerated storage vessel (4 0 C) are provided outside the LOC. The same applies to the template DNA's.
  • the pumps If and Ig are each loaded with 10 ⁇ l of a master mix.
  • pump Ih are lO ⁇ l template DNAl (plasmid, about 100 ng in H 2 O - molecular biology grade) for the PCR control reaction.
  • Pump Ie contains 10 ⁇ l template DNA2 (plasmid, ca. 100 ⁇ g in H 2 O - molecular biology grade) for the PCR reaction.
  • the PCR products can also be removed at the output 10a or output 10b for external further processing.
  • the PCR products in the chambers 24a and 24b are separated electrophoretically and can be provided at the output 10c or output 10d, for example for the external fluorescence analysis become.
  • 11 again denotes the entrances to the pump chambers Ie-Ih.
  • RT-PCR reverse transcriptase PCR
  • the basic composition of an RT master mix for a two-step RT-PCR method shows the following example:
  • RNA or mRNA prokaryotic or eukaryotic
  • target sequence reverse transcriptase s
  • t oligo (dT) primer alternatively: sequence-specific or random-hexamer primer
  • the cDNA synthesis takes place at 37 0 C to 50 0 C.
  • Fig. 8 shows a LOC structure with which microorganisms can be easily identified or excluded simply by the culture method.
  • a smear stick is inserted via the sample channel 28 into the sterile sample receiving chamber 27. There, the swab is stripped so that existing microorganisms remain in 27.
  • the pump 25 is activated by a mechanism, not shown, so that the culture medium flows through the channel 26 with entrainment of the Abstrichgutes in the Analyshimmmern 29 a to 29 c.
  • the analysis chambers 29 are selective culture media that promote the growth of certain organisms or inhibit or change their properties due to their composition depending on the growing microorganisms their properties (eg dyeing). After a specified time, cultures or colorings grown on a positive test are visible and can be read by the user.
  • the inscription 30 serves the user for unambiguous assignment of the analysis result.
  • smears for the differentiation of fungal and bacterial infections.
  • An enhanced differentiation is useful, for example in the case of frequently occurring disease classes, such as sexually transmitted tagbare diseases STI (sexually transmitted infections) such as gonorrhea ⁇ Neisser ⁇ a gonorrhoeae), syphilis (Treponema pallidum), chancroid ⁇ Haemophilus ducreyi) ', chlamydia (Chlamydia trachomatis) or regionally typical diseases (eg malaria, hepatitis, HIV, typhus, measles, influenza, dengue).
  • STI sexually transmitted tagbare diseases
  • gonorrhea ⁇ Neisser ⁇ a gonorrhoeae syphilis
  • chancroid ⁇ Haemophilus ducreyi
  • chlamydia Cholamydia trachomatis
  • regionally typical diseases eg malaria, he
  • Escherichia coli can be detected in toilets, hospital beds, showers, etc. Also microbial contamination of food and environment, for example Legionella (Legionella pneu- mophila) in drinking water or salmonella in food, can be easily detected with the LOC.
  • Legionella Legionella pneu- mophila
  • the described examples represent a multiplicity of possible further applications of the microfluidic processors according to the invention.
  • the processor architecture eg additional pumps, mixing chambers, reaction chambers, etc.
  • Even more complex processes can be realized on one LOC.
  • It can be miniaturized and automated manifold pipetting and analysis tasks, which not only causes a significant cost and time reduction, but also the process quality z. B. significantly improved by reducing the pipetting error.
  • the LOCs are preferably suitable for one-off (disposable) procedures, but can be used with appropriate execution, but also for continuous or online tasks. Due to the miniaturization and automation a ' mobile, (energy-) self-sufficient and location-independent use of the LOCs is possible. With well observable property changes, no additional analysis or reading units are required.
  • B. Microorganism analyzes by identifying and assigning an activity profile, but also Sehnelltests to determine the water quality [CSB (chemical oxygen demand), BOD (biological oxygen demand), heavy metals, nitrate, nitrite, etc.] realize.
  • CSB chemical oxygen demand
  • BOD biological oxygen demand
  • heavy metals nitrate, nitrite, etc.
  • the LOC technology according to the invention can be used, for example, for cell culture control (eukaryotes, human cell lines, etc.) by viability tests [eg WST-I and MTT test (conversion of a tetrazolium salt into formazan, eg 4- [3- (4-iodophenyl ) - 2- (4-nitrophenyl) -2H-5-tetrazolium] -1,3-benzenedisulfonate) or LDH test (lactate dehydrogenase test)], etc.
  • viability tests eg WST-I and MTT test (conversion of a tetrazolium salt into formazan, eg 4- [3- (4-iodophenyl ) - 2- (4-nitrophenyl) -2H-5-tetrazolium] -1,3-benzenedisulfonate) or LDH test (lactate dehydrogenase test)], etc.
  • On-chip blood tests to determine part of the most important blood parameters eg blood sugar, pH, lactate, minerals, creatine, hormones, enzymes, leukocytes, erythrocytes, etc., disease markers, the detection of reactive Oxigeh-Toxic substances (ROTS oxidative stress) etc. are feasible.
  • ROTS oxidative stress reactive Oxigeh-Toxic substances

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Abstract

Ein automatischer Mikrofluidik-Prozessor mit integrierten aktiven Elementen (1, 2, 5, 14, 15, 17, 22, 25) kann eine definierte Prozedur abarbeiten, indem die entsprechenden Teilaufgaben durch logische Zusammenschaltung der aktiven Einzelelemente zu einer Aufgabensequenz verknüpft und die, Aktivierungszeitpunkte sowie weitere Parameter der Einzelelemente durch das Prozessor-Design festgelegt sind. Die Einzelelemente agieren durch Änderungen bestimmter Eigenschaften, wie z.B. Volumen oder Festigkeit bei unspezifischer Einwirkung bestimmter Umgebungsgrößen wie Lösungsmittelgegenwart oder Temperatur.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Automatischer Mikrofluidik-Prozessor
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen automatischen Mikrofluidik- Prozessor mit integrierten aktiven Elementen.
In der (bio-) chemischen, pharmazeutischen und biomedizinischen Industrie gibt es einen wachsenden Bedarf an Miniaturisierung der fluidischen Prozesstechnik. Diesem Wunsch entsprechen mikrofluidische Geräte. Realisieren diese Geräte durch Funktionen-Integration mehr oder minder aufwändige biologische, biochemische oder chemische Prozesse, so spricht man von Mikrofluidikprozesspren oder auch von „Labs on a Chip" (LOC) , „Chip-Labore" bzw. „Micro Total Analysis Systems" (μTAS) .
Das LOC-Konzept offeriert mannigfaltige Vorteile. Die Verringerung der Fluidvolumina ermöglicht das Analysieren' kleinster Probenmengen und einen sparsamen Umgang mit Reagenzien und Proben, die oft wertvoll, selten, schädlich oder gefährlich sind. Dadurch sind auch höhere, Durchsätze erreichbar, da aufgrund der geringen Mengen verkürzte Be- reitstellungs-, Misch- und Reaktionszeiten bei minimiertem Energiebedarf benötigt werden. Aufgrund geringerer System- Antwortzeiten kann sich auch die Prozesskontrolle erleichtern .
Insgesamt ermöglichen LOC-Aufbauten bedeutende Prozessrationalisierungen, indem sie die Prozesszeit erheblich verkürzen und damit den möglichen Durchsatz erhöhen sowie die Mengen der benötigten Medien (Probanden, Analyte, Reagenzien, Hilfsmedien) reduzieren. Darüber hinaus sollen sie auch Nicht-Fachleuten das Ausführen komplizierter Untersuchungen gestatten, um z.B. Polizisten, Allgemeinär'zten oder Kontrollorganen wie Lebensmittelkontrolleuren schnellen Zugang zu wichtigen Ergebnissen zu gewähren.
Trotz der offensichtlichen Vorteile gibt es nur in Ausnahmefällen realisierte LOC-Anwendungen . Die Ursachen sind vornehmlich wirtschaftlicher Natur, da die bislang erzielten Rationalisierungen den technologischen Mehraufwand nicht aufwiegen. Um eine Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist zu analysieren, welche Teil-Prozesse das entsprechende Rationalisierungspotenzial besitzen.
Stand der Technik
Die typische Struktur biologischer, biochemischer oder chemischer Prozesse umfasst die Aufgaben der Probenpräparation, -Handhabung und -Reaktion bzw. -Analyse in jeweils spezifischen Formen und Kombinationen. Derzeit erfolgt hauptsächlich eine On-chip-Integration der Probenvorbereitung sowie der Reaktion bzw. Analyse. Die aus der Rationalisierung dieser Teil-Prozesse resultierenden wirtschaftlichen Vorteile erwiesen sich jedoch im Regelfall als nicht tragfähig.
Enormes Rationalisierungspotential bietet die Probenhandhabung, weil sie besonders zeit- und arbeitsintensiv ist. Aufgrund ihrer problematischen on-chip-Integration wird die Probenhandhabung derzeit manuell oder mit bestimmten Sonderapparaturen, wie Dilutern, Spritzenpumpen, Pipettierge- räten u.a., außerhalb der Chips durchgeführt. Aufgrund ihres vorwiegend manuellen Charakters sind diese Tätigkeiten in der Praxis die Fehlerquelle Nummer eins .
Die durchaus vielfältig verfügbaren miniaturisierbaren elektronisch steuerbaren fluidischen Antriebe (Pumpen) und Schaltelemente (Ventile) besitzen solche Nachteile, dass sie entweder nicht wirtschaftlich in einen Lab-on-a-Chip- Aufbau integrierbar sind oder über unzulängliche Gebrauchseigenschaften verfügen.
Aktive fluidische Elemente auf Basis von Festkörperaktoren, wie Piezoaktoren [US 5,224,843, US 2003/0143122] und Formgedächtnisaktoren [US 5,659,171], sind zwar als Einzelelemente gut miniaturisierbar, besitzen aber einen komplizierten Aufbau, sind auf bestimmte, meist nicht kunststoffbasierte, Materialien festgelegt und müssen deshalb separat gefertigt werden. Eine mögliche Hybrid-Integration (z. B. Aufkleben der Elemente auf das LOC) ist im Regelfall unwirtschaftlich .
Wandlerelemente, die auf Änderungen des Aggregatzustandes beruhen, lassen sich mit zum Teil geringfügigen Eingriffen in das Layout der Kanalstrukturträger integrieren und sind deshalb meist zum Fertigungsprozess der Kunststoffformteile des Kanalstrukturträgers kompatibel. Es sind beispielsweise Schmelzelemente [R. Pal et al.', Anal. Chem. 16 (2004) 13, S. 3740-3748] und Gefrierelemente [US 6,536,476] sowie thermische Blasengeneratoren [US 6,283,718] bekannt.
Allerdings besitzen aggregatzustandsveränderliche Wandler einige unzulängliche Gebrauchseigenschaften. Mit Ausnahme der Blasengeneratoren lassen sich die Wandler nicht aktorisch nutzen, so dass ihre Anwendung auf Schaltelemente beschränkt ist. Durch die notwendigen WärmeSchwankungen sind die Prozessmedien erheblichem thermischen Stress, bei Gefrierelementen auch mechanischem Stress ausgesetzt.
Wandler mit Gasbildung eignen sich für viele mikrofluidi- sche Prozesse nicht, weil die meisten gasblasenempfindlich sind.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine LOC-Vorrichtung zu schaffen, die mit einem wirtschaftlich vertretbaren Fertigungsaufwand herstellbar ist und welche bestimmte chemische, biochemische oder andere Prozesse, insbesondere Standardprozesse, automatisch durchführt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 18 angegeben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, mit dem Mikrofluidik-Prozessor alle notwendigen aktiven Prozess- Schritte in einer zeitlich, qualitativ und quantitativ vordefinierten Reihenfolge im Wesentlichen automatisch und . hilfsenergiefrei. abzuarbeiten'. Dazu werden die Schritte, welche die Verrichtung -mechanischer Arbeit erfordern, durch Bauelemente automatisch durchgeführt, die auf aktorisch oder festigkeitswirksamen Eigenschaftsänderungen bestimmter Materialien beruhen. Dabei sind diese Bauelemente in ihren Grundfunktionen, dem zeitlichen und aktoris'chen Verhalten definiert und untereinander zu den entsprechenden logischen Funktionen zusammengeschalten.
Durch weitgehenden Verzicht auf Hilfsenergie, einen automatischen Prozeßablauf, eine Vorkonfektionierung mit notwendigen Materialien (zJB. Analyte, Reagenzien, Hilfsme- dien) sowie eine gut handhabbare Größe des LOC läuft der Prozess im Wesentlichen unabhängig vom Benutzer in der durch die LOC-Herstellung vordefinierten Qualität ab und kann nahezu an jedem Ort durchgeführt werden. Die Benutzertätigkeit beschränkt sich auf das Probeneinbringen, den Prozeßstart sowie evtl. das Ablesen des Resultates. Deshalb erlauben die erfindungsgemäßen LOC auch Nicht-Fachleuten das Ausführen komplizierter Untersuchungen. Da die LOC- Aufbauten sehr einfach und auf Basis weniger Materialien (meist ' Polymere) aufgebaut sind, können sie kostengünstig gefertigt werden und als Einmal-Produkte zum Einsatz kommen.
Die stoffliche Grundlage der Erfindung bilden Materialien, die durch Änderungen ihres Quellungszustandes oder ihrer mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Viskosität) aktive Funktionen bewirken können und welche mit einfach realisierbaren Umgebungsgrößen aktivierbar sind.' Besonders einfach beeinflussbare Umgebungsgrößen sind die Lösungsmittelgegenwart sowie die Temperatur, welche deshalb für die Erfindung von besonderer Bedeutung sind. Stoffe, die durch Temperatureinwirkung in ihren Festigkeits- bzw. viskoti- schen Eigenschaften beeinflußt werden können, sind beispielsweise Öle und Fette, Wachse, Paraffine bzw. Alka- ne . Halbfeste Paraffine bzw. Weichparaffin besitzen z.B. Schmelztemperaturen zwischen 45°C und 650C, Petrolatum bzw. Vaseline besitzen Schmelztemperaturen im Bereich von 38 °C und 600C.
Durch Lösungsmittelgegenwart beeinflussbar sind lösliche Materialien, welche beispielsweise unvernetzte Polymere, Salze und organische Naturstoffe wie Saccharide sein können.
Sowohl durch Temperatur 'als auch durch LÖsungsmittelgegen- wart beeinflussbar sind Hydrogele. Aufgrund der Vielfalt der mit diesen Materialien realisierbaren Funktionen wird die Erfindung stellvertretend für die anderen Materialien im Wesentlichen anhand von Hydrogelen erläutert. Hydrogele sind Polymernetzwerke, die bei Einwirkung wässriger Quellmittel ihr Volumen, ihre Festigkeit und andere Eigenschaften ändern. Diese Polymernetzwerke lassen sich nach der Art der Polymerketten-Verknüpfung untereinander in chemisch und physikalisch vernetzte Polymernetzwerke bzw. Hydrogele unterteilen. Bei chemisch vernetzten Polymernetz- werken sind die einzelnen Polymerketten durch kovalente (chemische) Verbindungen irreversibel miteinander ver- < knüpft. Bei physikalisch vernetzten Polymernetzwerken sind die Polymerketten durch physikalische Wechselwirkungen miteinander verbunden, die meist wieder gelöst werden können.
Wenn Hydrogele aus dem trockenen oder entquollenen Zustand quellen, ändern sie nicht nur ihr Volumen, sondern können unter Aufbringung eines Quellungsdruckes gleichzeitig mechanische Arbeit verrichten. Diese Quelleigenschaften besitzen physikalisch und chemisch vernetzte Hydrogele. Bestimmte chemisch vernetzte Hydrogele, die sogenannten stimuli-responsiven Hydrogele, können zudem bei Einwirken bestimmter Umgebungsgrößen in reversibler Weise wieder in den entquollenen Zustand überführt werden. Diese Eigenschaft beruht auf ihrem Volumenphasenübergangsverhalten. Besonders interessant sind temperatursensitive Hydrogele, wie z.B. PoIy (N-Isopropylacrylamid) und Po- Iy (Methylvinylether) , die durch entsprechende Absorption auch „lichtsensitiv" sein können. Die meisten temperatursensitiven stimuli-responsiven Hydrogele besitzen eine Lower Critical Solution Temperature (LCST) - Charakteristik, d.h., sie sind bei niedrigen Temperaturen gequollen und entquellen bei Überschreiten der Phasenübergangstempe- ratύr. Das bekannteste Hydrogel' mit LCST-Charakteristik, PoIy (Λ7-Isopropylacrylamid) (PNIPAAm), besitzt eine Volumen- phasenübergangstemperatur von 32,8 0C. Die Lage der Phasenübergangs- bzw. Schalttemperatur von NIPAAm-basierten Hydrogelen kann durch Copolymerisation und Variation der Syntheseparameter in einem Bereich von +5 0C und ca. 60 °C eingestellt werden. Mögliche Synthese- und Strukturierüngs- verfahren von PNIPAAm-basierten Hydrogelen sind z.B. in [A. Richter et al., J. Microelectromech. Syst. 12 (2003) 5, S. 748 - 753] beschrieben.
Auch physikalisch vernetzte Hydrogele können temperatursensitiv sein. Derartige „thermoreversible" Gele besitzen ein Sol-Gel-Übergangsverhalten, d.h., bei Erreichen kritischer Temperaturen gelieren (vernetzen) sie oder lösen sich durch Entnetzung auf. Typische temperaturschaltbare physikalisch vernetzbare Hydrogele sind z.B. Gelatine, Pektin und Agaro- se. Ihre Sol-Gel-Übergangstemperatureh lassen sich durch verschiedene Maßnahmen zwischen etwa 15 0C und 95 0C einstellen. Zu diesen und weiteren physikalisch vernetzbaren Polymernetzwerken bietet [K. te Nijenhuis, Thermoreversible Networks, Adv. Polym. Sei. 130, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1997] einen Überblick.
Das Zeitverhalten aktiver hydrogelbasierter Elemente lässt sich durch entsprechende Wahl der Synthese-' und Vernetzungsparameter (damit letztlich durch Wahl des Hydrogels) , durch Limitationen der Quellmittelzufuhr sowie Kräfte, die dem Quellvorgang entgegenwirken, beeinflussen. Besonders einfach lassen- sich Beschränkungen der Quellmittelzufuhr realisieren. Dies kann durch Festlegen eines entsprechenden Strömungswiderstandes, beispielsweise durch die Wahl eines entsprechenden effektiven Strömungsquerschnittes über eine Materialporosität, erfolgen. In diesem Fall verläuft der Quellvorgang verlangsamt ab. Eine zeitliche Verzögerung des Einsetzens des Quellvorganges ist durch den Einsatz von Quellmittelbarrieren erreichbar, welche sich nach bestimmten Standzeiten auflösen. Die Verzögerungszeit lässt sich durch Variation der Schichtdicke sowie durch Materialwahl definieren. Typische Materialien für Quellmittel- bzw. Diffusionsbarrieren sind Saccharide.
Ein erster Vorteil von Hydrogelen gegenüber anderen Wandlern besteht in der enormen Vielfalt von aktiven Funktio- nen, die mit ihnen realisierbar sind. Sie können als aktive fluidische Elemente in Form von Schaltelementen, fluidischen Antrieben, Aufnahme- sowie Abgabesystemen von Wirk- und anderen Stoffen, aber auch zum Einschließen / Fixieren bzw. Freigeben von Objekten (z. B. durch Gelieren oder Auflösen) Verwendung finden. Ein weiterer Vorteil dieser Effektträger ist ihre einfache Herstellbarkeit. Hydrogele als Kunststoffe sind mit den für diese Stoffklasse typischen Verfahren realisierbar. Da die meisten Funktionselemente auch gleiche oder ähnliche Grundstrukturen besitzen, lassen sich die aktiven Hydrogelele- mente mit einem oder nur wenigen zusätzlichen Fertigungsschritten direkt auf den Kanalstrukturträgern herstellen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei den verwendeten Bezugszeichen gleich bleibende Bedeutung zukommt. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 das Schaltbild des Kanalstrukturträgers eines automatischen hydrogelbasierten Mikrofluidik-Prozessors, der beispielsweise bei der Kontrolle von Bioreaktoren anhand des Expressionslevels ausgewählter Wachstumsmarker Anwendung finden kann,
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau eines automatischen Mikrofluidik-Prozessors in Schnittdarstellung,
Fig. 3a bis Fig. 3c die prinzipielle Funktionsweise eines zeit- und ereignisgesteuerten Ventils,
Fig. 4a bis Fig. 4c die prinzipielle Funktionsweise eines zeit- und ereignisgesteuerten Ventils auf Basis eines ther- moreversiblen physikalischen Polymernetzwerks, Fig. 5a und Fig. 5b die Funktionsweise einer Wirkstoffabga- beeinheit auf Basis eines löslichen Elementes,
Fig. 6a und Fig. 6b die Funktionsweise eines Bauelementes, welches als Sperre eines Federkraftspeichers dient,
Fig. 7 ein mögliches Schaltbild eines LOC-Aufbaus für biochemische und medizinische Standardanwendungen, die auf Polymerase-Kettenreaktionen beruhen
Fig. 8 ein mögliches LOC-Schaltbild für biochemische und medizinische Standardanwendungen, die auf der Kulturmethode beruhen.
Anhand von Fig. 1 wird zunächst beispielhaft eine Prozedur erläutert, welche mit den erfindungsgemäßen Mikrofluidik- Prozessoren realisiert werden kann. Mit Fig. 2 wird ein mögliches Aufbauprinzip sowie einige Fertigungsmöglichkeiten vorgestellt und die prinzipielle Funktionsweise erläutert. Fig. 4 bis Fig. 6 verdeutlichen die Funktionsweise einiger automatischer aktiver Hydrogele- lemente . Fig. 7 demonstriert weitere typische Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen LOC.
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltbild einer LOC-Kanalstruk- turi ist für eine ganze Reihe von chemischen, biotechnologi- sehen und medizinischen Standardanwendungen geeignet. Seine Funktionalität wird anhand der Bestimmung der 'Enzym- aktivität (Laccaseaktivität) eines Bioreaktors erläutert. In zwei Pumpen Ia und Ib befinden sich 0,05M Malonatpuffer des pH 5,0. Eine wertere Pumpe Ic enthält eine als Substrat fungierende 2mM 2, 2 '-Azino-Bis (3-Ethylbenzothiazolin-6-Sul- fonsäure) (ABTS) -Lösung in einem 0,05M Malonatpuffer des pH 5,0. In einer anderen Pumpe Id befindet sich eine Probe eines Bioreaktorproduktes Laccase, welche z. B. dem laufenden Reaktorbetrieb entnommen wurde. Durch gleichzeitiges Pumpen der Pumpen Ia und Ic sowie der Pumpen Ib und Id werden Puffer und Substrat (Pumpe Ia mit Pumpe Ic) sowie Puffer und Probe (Pumpe Ib mit Pumpe Id) durch Mischmäander 4a, 4b gemischt und auf Pumpen 2a bis 2f verteilt, wobei in den Pumpen 2a bis 2c jeweils ein Puffer- Probegemisch und in den Pumpen 2d bis 2f ein Puffer- Substratgemisch vorgelegt wird. Die Pumpen Ia-Id und 2a-2f können jeweils ausgangsseitig über nicht näher dargestellte Ventile verfügen, die bei Anliegen der Flüssigkeit (welches bei vollständig gefüllter Pumpenkammer der Fall ist) selbstständig schließen und später bei Einsetzen der Pumptätigkeit wieder öffnen.
Durch gleichzeitiges Betätigen der Pumpen: 2a und 2f (Mischungsverhältnis 2 : 1) 2b und 2e (Mischungsverhältnis 1 : 2) 2d und 2c (Mischungsverhältnis 1 : 1) werden Puffer-Substrat und Puffer-Probe durch weitere Mischmäander 4c bis 4e gemischt und in Reaktions- bzw. Analyseeinheiten 3a bis 3c transportiert. In diesen lässt sich die Enzymreaktion mit optischen Analysenmethoden verfolgen. Als einfachste optische Analyseeinheit kann ein nicht näher dargestellter lichtempfindlicher Widerstand (LDR - light dependent resistor) dienen, der eine einfache Ja-Nein- Antwort (Enzymaktivität vorhanden bzw. nicht vorhanden) gibt. Enzymkinetische Parameter lassen sich mit lichtspekt- roskopischen Methoden (z. B. UV-VIS Spektroskopie) ermitteln.
Die Basismedien wie Puffer und Substrat können in einem letzten Fertigungsschritt bei der LOC-Herstellung eingebracht werden. Nach vorschriftsmäßiger Lagerung braucht der Nutzer nur noch die Probe in das LOC einzubringen und die- sen zu aktivieren. Die gesamte Prozedur läuft dann automatisch ab.
Durch Parallelisierung mehrerer solcher LOG kann eine kürzere Taktung der Enzymaktivitätskontrolle, welche der Enzymproduktionskontrolle entspricht, erreicht werden.
Fig. 2 stellt eine mögliche LOC-Bauform dar. Der vierlagige Aufbau besteht aus einem Kanalstrukturträger 8, der von einer zumindest örtlich flexiblen Membran 9 abgedeckt wird. Darüber befindet sich der Aktorstrukturträger 10, welcher einen Großteil der aktiven Hydrogelelemente 14 enthält. Über dem Aktorstrukturträger 10 befindet sich ein Strukturträger 11, welcher die Bauelemente 12, 15 trägt, mit denen die zeitliche Abfolge sowie das' Zeitverhalten der aktiven Hydrogelelemente 14 festgelegt werden.
Die Fertigung der erfindungsgemäßen Mikrofluidik-Prozesso- ren kann für die Strukturträger 8, 10, 11 mit den üblichen Verfahren der Massenfertigung von Kunststoffformteilen, wie Spritzguss, Heißäbformung oder ähnlichem erfolgen. Als Materialien eignen sich die für die Mikrofluidik üblichen, z. B. Polycarbonat (PC), Cycloolefine (COC)', Polyamide (PA) , Polyester (PES) , Polystyrol (PS) , Polyvinylchlorid (PVC), Polydimethylsiloxan (PDMS), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder auch Polytetrafluorethylen (PTFE) .'
Zur Fertigung kleiner Serien, oder von Unikaten eignen sich Verfahren des Rapid Prototyping, z.B. das Fräsen der Kanalstrukturen. Eine recht einfache Variante zur Fertigung kleiner Serien ist das Mas,terabformen von PDMS. Dazu werden Negativstrukturen der Strukturträger 8, 10, 11 fotolitho- grafisch in Siliziumwafern erzeugt und diese anschließend mit Teflon durch Sputtern beschichtet, um eine gute Abform- barkeit zu erhalten. Danach wird das PDMS auf die Formen gebracht und für eine Stunde bei 100 0C ausgehärtet. Die flexiblen Membranen 9 lassen sich ebenfalls in PDMS durch Rotationsbeschichten herstellen. Die Schichtdicken können mit diesem Verfahren sehr gut zwischen ca. 15 μm bis 100 μm eingestellt werden. Folien der erforderlichen Dicken lassen sich aber auch kommerziell erwerben.
Die einzelnen Lagen des LOC können miteinander verklebt, verschweißt oder kraftschlüssig gefügt werden. PDMS- Formteile lassen sich beispielsweise nach einer Niederdruck-Sauerstoff-Plasma-Behandlung sehr gut mit PDMS als Klebstoff und anschließender Temperaturhärtung verkleben.
Die aktiven Hydrogelelemente 14 sind mit verschiedenen Verfahren herstellbar. Zum Strukturieren von Hydrogelschichten können die vernetzende Fotopolymerisation und die Fotovernetzung [A. Richter et al . , J. Microelectromech. Syst. 12 (2003)5, S. 748 - 753] verwendet werden'. Weiterhin sind das Formgießen mit anschließender Polymerisation sowie das Erzeugen von Hydrogelpartikeln [K. -F. Arndt et al . , Polym. Ädv. Technol. 11 (2000), S. 496 - 505] möglich.
Fig. 2 zeigt einen LOC-Ausschnitt mit zwei aktiven Hydroge- lelementen 14a, 14b, anhand dessen sich die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen LOC beschreiben lasst. Die Hydrogelelemente 14a, 14b verrichten ihre Aufgabe durch Expansion infolge Quellung in die Kanalstruktur des Strukturträgers 8. Das dazu notwendige Quellmittel nehmen sie über den Strukturträger 11 auf. Der Strukturträger 11 enthält Bauelemente, welche die Festlegung des zeitlichen Verhaltens der Hydrogelelemente 14 ermöglichen. Die Quellmittelbarrieren 15a, 15b bestimmen den Zeitpunkt, an dem das Quellmittel das Hydrogelelement 14 erreichen kann. Bestehen die Diffusionsbarrieren beispielsweise aus dem gleichen Material, wobei jedoch 15b dünner als 15a ist, so wird sich 15b schneller als 15a aufgelöst haben, und das Hydrogelelement 14b fängt vor 14a an zu wirken. Die semipermeablen Wandungen 12a und 12b dienen den Hydrogelelementen 14 einerseits als festes Lager, andererseits lässt sich durch Variation des effektiven Zuleitungsquerschnittes auch die maximal mögliche Volumenexpansion der Elemente 14 pro Zeiteinheit definieren. Die Anordnung kann z.B. als Probeaufnahmeeinheit dienen. Über die Seite des Elementes 14b kann die Pumpenkammer 13 mit Probenflüssigkeit gefüllt werden. Nach Ablauf einer bestimmten Füll'zeit ist die Diffusionsbarriere 15b aufgelöst, so dass das Quellmittel das Hydrogelelement 14b erreicht und dieses quillt. 14b verschließt die Kanalstruktur infolge der Auslenkung der Membran 9. Nach Auflösung der Barriere 15a verdrängt das Element 14a über die flexible Membran 9 die Flüssigkeit aus der Pumpenkammer 13 des Strukturträgers 8 in Richtung des unverschlossenen Ausgangs .
Neben der zu Fig. 2 erläuterten zeitlichen Steuerung kann die gesamte Aufgabensequenz des LOC oder einzelne Aufgaben auch ereignisbasiert aktiviert bzw. abgearbeitet werden. Dabei ist es möglich, dass einzelne Bauelemente mehrfach aktiviert werden müssen. Fig. 3 stellt beispielhaft ein Ventil vor, welches zunächst ereignis-, dann zeitgesteuert betätigt wird. Eine häufige Aufgabe ist es, eine Speicheroder Kanalstruktur eines LOC nach vollständiger Befüllung mit dem Prozessmedium zu verschließen. Erreicht das im Kanal 16 befindliche Medium den ungequollenen Hydrogelaktor 17a (Fig. 3a), so fängt dieser unter Aufnahme des Prossmediums an zu quellen, bis er die Kanalstruktur 16 vollständig verschlossen hat (gequollener Hydrogelaktor 17b in Fig. 3b) . Die Aufnahme des Prozeßmediums durch 17b infolge von dessen Quellung kann so rasch erfolgen, dass kein Medium an dem Ventilsitz vorbeifließen kann. Der Öffnungsprozeß des Ventils ist zeitgesteuert. Wie Fig. 3c illustriert, ist nach der voreingestellten Zeit die Sperrschicht 15 aufgelöst bzw. in ihrer Festigkeit so beeinträchtigt, dass sich die flexible Membran 9 am Ventilsitz ausbiegen und damit den Ventilsitz öffnen kann.
Adäquate Resultate lassen sich mit vielfältigen Mechanismen, welche auf der Änderung des Quellungsgrades, der Festigkeit bzw. Viskosität oder der Vernetzungseigenschaften der Funktionselemente beruhen, erzielen. • Selbstverständlich ist es auch möglich, dass bestimmte Bauelemente mehrfach nur zeit- oder nur ereignisabhängig' ausgelöst werden.
So lässt sich die in Fig. 3 geschilderte Bauelementefunkti- on auch mit dem in Fig. 4 dargestellten Funktionsprinzip realisieren. Als Material wird hier. ein thermoreversibles physikalisches Polymernetzwerk genutzt, während als den Öffnungsvorgang auslösende Größe die Temperatur dient.
Wenn das Prozeßmedium 19 innerhalb des Kanals 16 auf den ungequollenen Hydrogelaktor 17a (siehe Fig. 4a) trifft, dann quillt dieser unter Aufnahme des Prozeßmediums 19 so lange, bis er den Kanal 16 vollständig verschließt (Fig. 4b) . Nach Erreichen einer bestimmten Temperatur (dies kann ereignis- oder zeitabhängig realisiert werden) entnetzt das physikalische Polymernetzwerk und löst sich auf (17c in Fig. 4c) . Damit ist der Kanal 16 freigeschalten und das Medium kann weiter transportiert werden. Diese Temperatur kann unter Umständen auch durch Fieber oder Entzündungen hervorgerufen werden.
Fig. 5 stellt eine Einrichtung, vor, die Wirkstoffe abgeben kann. In einer Kammer des Strukturträgers 8 befindet sich ein Wirkstoff 20, welcher in einer Matrix aus geliertem Hydrogel 17d eingeschlossen ist (Fig. 5a) . Kanalstrukturträger 8 und die Kammer mit 17d und 20 wird durch eine elastische Folie abgedeckt, die über der Kammer vorgespannt ist und deshalb als Federkraftspeicher dient. Das gelierte Hydrogel 17d mag thermoreversibel sein. Der Wirkstoff 20 wird dann freigesetzt, wenn die Geliertemperatur des Hydro- gels erreicht wird und dieses sich auflöst (17c in Fig. 5b) . Durch Auflösen des mechanischen Widerstandes entlädt sich der Federkraftspeicher 21 und drückt die gelösten Substanzen durch den Auslass 6 aus der Kammer.
Fig. 6 zeigt, dass auch eine Aktivierung von Federkraftspeichern durch eine Programmiereinheit 11 einfach möglich ist. Ein vorgespannter, Federkraftspeicher 21 wird in dieser Stellung durch eine Sperrschicht 15 arretiert (Fig. 6a) . Wird die Sperrschicht 15 durch Lösungsmittelgegenwart aufgelöst oder in ihrer Festigkeit vermindert, kann sich der Federkraftspeicher entladen, indem er in die Kammer 13 einlenkt und das dort befindliche Medium verdrängt (Fig. 6b) .
Die Zeit-, aber auch ereignisabhängige Steuerung der LOC- Prozesse kann neben' der Quellmittelgegenwart auch durch Änderung der Umgebungs- bzw. LOC-Temperatur erfolgen.
So kann z.B. die steuernd wirkende Temperatur stetig mit einer definierten Heizrate erhöht werden. Verfügen die einzelnen Bauelemente über verschiedene Aktivierungstemperaturen (z.B. Geliertemperatur, Phasenübergangstemperatur), werden diese in einer entsprechenden temperaturgestaffelten Reihenfolge aktiviert. Darüber hinaus lässt sich mit entsprechender Einstellung der Temperatur auch die Kinetik im Sinne der Geschwindigkeit, mit der die eigenschaftsverän- dernden Prozesse ablaufen, beeinflussen.
Da die Variation der Aktivierungstemperaturen der einzelnen Bauelemente unter Umständen zu einer unerwünscht hohen Materialvielfalt führt, kann die Reihenfolge von Bauelementen mit gleicher Aktivierungstemperatur durch eine entsprechende thermische Dimensionierung des LOC-Aufbaus erfolgen, indem als Vorwiderstände wirkende Wärmewiderstände (Variation der Wärmeleitfähigkeit, der Materialdicke usw.) sowie die Wärmekapazitäten festgelegt werden. Dabei werden die Bauelemente, welche mit einem vergleichsweise geringen Wärmewiderstand versehen sind, zuerst ausgelöst, da sie ihre Aktivierungstemperaturen zuerst erreichen.
Eine ereignisabhängige Temperatursteuerung des LOC bzw. bestimmter Funktionen empfiehlt sich dann, wenn ohnehin temperierende Geräte benutzt werden müssen, wie dies beispielsweise bei den Polymerasekettenreaktionen (PCR - Polymerase chain reaction) der Fall ist. Nach Abschluß der PCR können so die erforderlichen Bauelemente mit einer kurzen Heizleistungserhöhung durch die PCR-Temperiereinheit angesteuert werden. Solche Geräte können beispielsweise entsprechend modifizierte PCR-Thermogeräte, Thermostaten, Thermocycler, Wärmeschränke ■ oder Wärmebäder sein, die zum Realisieren vorgegebener Temperaturprogramme befähigt sind.
In der Medizin und mit anderer Wichtung in der Biochemie gibt es vier diagnostisch-analytische Schwerpunkte: Blutchemie, Antigen-Antikörper-Reaktionen, Nukleinsäure- Verstärkungstests und die Zytometrie. Nukleinsäureverstär- kungstests wie die, PCR sind im Regelfall hinsichtlich Sensitivität und Selektivität den beiden anderen verbreite- ten Möglichkeiten zur Identifikation von Mikroorganismen, Immunoassays und Kulturmethoden, überlegen. Die beiden Letztgenannten sind aber viel einfacher zu realisieren und damit für die Erfindung besonders interessant. Im folgenden wird zunächst ein PCR-basiertes LOC, danach ein LOC nach der Kulturmethode vorgestellt.
Fig. 7 zeigt das Schaltbild eines LOC-Aufbaus für biochemische und medizinische Standardanwendungen, die auf PoIy- merasekettenreaktionen beruhen. Für die
Polymerasekettenreaktion wird ein Mastermix, eine Templat- DNA für die Kontrollreaktion (Templat-DNAl) und eine Templat-DNA für die eigentliche PCR-Reaktion (Templat-DNA2 ) vorgelegt .
Der Mastermix kann beispielsweise folgende Zusammensetzung besitzen:
- 4μl 1Ox Puffer mit 25mM MgSO4(IOx Pfu-
Polymerasereaktionspuffer, Fermentas Life Science) 0,2μl Forward Primer (FP) Endkonzentration iμM 0,2μl Reverse Primer (RP) Endkonzentration lμM 3,2μl dNTP (Desoxyribonucleosid Triphosphat Mischung; Fermentas Life Science) Endkonzentration 0,4mM each 0,8μl Pfu-DNA-Polymerase (2,5 U/μl; Fermentas Life Science) und ll,6μl H2O {molecular biology grade) .
Bei Bedarf kann das H2O auch anteilig durch Zusätze wie DMSO, Glycerin u.a. (z.B. bei hohem GC-Gehalt) substituiert werden.
Für mehrfache Anwendungen werden die Volumenangaben für den Mastermix mit der Anzahl der Anwendungen multipliziert. Der so vorbereitete Mastermix kann in einem gekühlten Vorratsgefäß (40C) außerhalb des LOCs bereitgestellt werden. Gleiches gilt für die Templat-DNA' s .
Die Pumpen If und Ig werden mit jeweils lOμl eines Master- mixes beladen. In Pumpe Ih befinden sich lOμl Templat-DNAl (Plasmid, ca. lOOng in H2O - molecular biology grade) für die PCR-Kontrollreaktion. Pumpe Ie enthält lOμl Templat- DNA2 (Plasmid, ca. lOOng in H2O - molecular biology grade) für die PCR- Reaktion .
Durch gleichzeitiges Pumpen der Pumpen Ie, If, Ig, Ih I"' werden 10μl Mastermix mit lOμl Templat-DNAl (Pumpe Ih mit Pumpe Ig) und lOμl Mastermix mit lOμl Templat-DNA2 (Pumpe Ie mit Pumpe If) durch die Mischmäander 4f und 4g gemischt und nach öffnen der Hydrogelventile 22a und .22b zu PCR- Kammern 23a bzw. 23b transportiert. In den Kammern 23a und 23b finden die Polymerasekettenreaktionen statt, wobei die Temperaturprogramme von einem externen Thermocycler realisiert werden können. Ein mögliches PCR-Temperaturprogramm kann wie folgt ablaufen:
5min bei 940C (initiale Templat-Denaturierung) - 30 Zyklen mit jeweils 30s bei 940C (Templat- Denaturierung) und 30s bei 55°C (Primer-Annealing) 4min bei 72°C (Primer-Elongation) .
Abschließend erfolgt eine Inkubation von 5min bei 720C zum vervollständigen der Primer—Elongation.
Nach der PCR werden durch gleichzeitiges Pumpen der Pumpen Ie bis Ih und Öffnen der Hydrogelventile 22c und 22d die PCR-Produkte in Gelelektrophoresekammern 24a, 24b (meist Agarosegelelektrophorese) transportiert, wobei auf das Gel von 24a die PCR-Produkte der Kontrollreaktion und auf das Gel von 24b die PCR-Produkte der eigentlichen PCR aufgetragen werden.
Wahlweise können die PCR-Produkte auch an dem Ausgang 10a bzw. Ausgang 10b zur externen Weiterverarbeitung entnommen werden.
Durch Anlegen einer Spannung (Feldstärke 10 V/cm) werden die PCR-Produkte in den Kammern 24a bzw. 24b elektropho- retisch getrennt und können an dem Ausgang 10c bzw. Ausgang 10d z.B. für die externe Fluoreszenzanalyse bereitgestellt werden. 11 bezeichnet wiederum die Eingänge zu den Pumpen- kammern Ie - Ih.
Durch die Anpassung der Masterrαixzusammensetzung (mehrere Primer) und der Templat-DNA (Proben-DNA) lässt sich dieser
I prinzipielle Aufbau auf vielfältige DNA-Analysemethoden übertragen. Es sind alle Anwendungen, z.B. DNA-Fingerprint (Vaterschaftstest), Virenanalyse u.a, die auf dem Prinzip der PCR-DNA-Analyse basieren, auf einem LOC realisierbar.
Durch die Anpassung der Architektur (z.B. zusätzliche Pumpen, Misehkämmern, Reaktionskammern usw.) können auch komplexere Abläufe, wie sie zum Beispiel für die Reverse Tran- skriptase - PCR (RT-PCR) benötigt werden, auf einem LOC realisiert werden. Dazu ist lediglich ein RT-Mastermix zusammenstellen und ein weiteres Temperaturprogramm vor der PCR zu integrieren (two-step RT-PCR-Methode) . Alternativ kann selbstverständlich auch der in Figur 5 beschriebene Aufbau mit einer one-step RT-PCR-Methode Verwendung finden.
Die prinzipielle Zusammensetzung eines RT-Mastermix für eine two-step RT-PCR-Methode zeigt folgendes Beispiel:
Total RNA oder mRNA (prokaryontisch oder eukaryon- tisch) mit der Targetsequenz Reverse Transkriptase (n) •
- dNTPs (vgl. PCR) t oligo (dT) -Primer (alternativ: sequenzspezifische- oder random-hexamer Primer) und
- , RNase-Inhibitor in dem zugehörigen Transkriptasepuf- fer.
Die cDNA-Synthese findet bei 37 0C bis 50 0C statt.
Fig. 8 zeigt einen LOC-Aufbau, mit dem in einfacher Weise nach der Kulturmethode Mikroorganismen einfach identifiziert oder ausgeschlossen werden können. Ein Abstrichstab wird über den Probenkanal 28 in die sterile Probenaufnahmekammer 27 gesteckt. Dort wird das Abstrichgut abgestreift, so dass vorhandene Mikroorganismen in 27 verbleiben. Gleichzeitig wird durch einen nicht näher dargestellten Mechanismus die Pumpe 25 aktiviert, so dass das Kulturmedium über den Kanal 26 unter Mitnahme des Abstrichgutes in die Analysekämmern 29a bis 29c strömt. In den Analysenkammern 29 befinden sich selektive Kulturmedien, die das Wachstum bestimmter Organismen fördern bzw. hemmen oder sich aufgrund ihrer Zusammensetzung in Abhängigkeit der darauf wachsenden Mikroorganismen ihre Eigenschaften ändern (z.B. färben) . Nach einer festgelegten Zeit sind bei einem positiven Test gewachsene Kulturen bzw. Einfärbungen sichtbar, die der Benutzer ablesen kann. Die Beschriftung 30 dient dem Nutzer zur eindeutigen Zuordnung des Analyseergebnisses .
Ein entsprechendes Resultat kann auch mit Antigen- Antikörper-Reaktionen, durch spezifische Enzyme oder mit anderen molekularspezifischen Reaktionen erzielt werden.
Anwendungsgebiete in der Medizin ist z.B. Abstriche zur Differenzierung von Pilz- und Bakterieninfektionen. Eine erweiterte Differenzierung ist beispielsweise sinnvoll bei bei häufig auftretenden Krankheitsklassen wie sexuell über- tagbare Krankheiten STI (sexually transmitted infections) wie Gonorrhoe {Neisserϊa gonorrhoeae) , Syphilis (Treponema pallidum) , Ulcus molle {Haemophilus ducreyi)' , Chlamydien (Chlamydia trachomatis) oder regional typischen Krankheiten (z.B. Malaria, Hepatitis, HIV, Typhus, Masern, Influenza, Denguefieber) . Im Bereich Hygiene lässt sich z.B. Escherichia coli in Toiletten, Krankenhausbetten, Duschen usw. nachweisen. Auch mikrobielle Belastungen von Lebensmitteln und Umwelt, beispielsweise Legionellen (Legionella pneu- mophila) im Trinkwasser oder Salmonellen in Lebensmitteln, lassen sich mit den LOC einfach nachweisen.
Die geschilderten Beispiele repräsentieren eine Vielzahl möglicher weiterer Anwendungen der erfindungsgemäßen Mikro- fluidik-Prozessoren. Durch die Anpassung der Prozessor-Architektur (z.B. zusätzliche Pumpen, Mischkammern, Reaktionskammern usw.) können auch komplexere Abläufe auf einem LOC realisiert werden. Es lassen sich vielfältige Pipettier- und Analyseaufgaben miniaturisieren und automatisieren, was nicht nur eine deutliche Kosten- und Zeitreduktion bewirkt, sondern auch die Prozessqualität z. B. durch Vermindern des Pipettierfehlers deutlich verbessert. Die LOC sind bevorzugt für einmalige (Wegwerfartikel) Prozeduren geeignet, können bei entsprechender Ausführung, aber auch für kontinuierliche oder online-Aufgaben verwendet werden. Durch die Miniaturisierung und Automatisierung ist ein' mobiler, (energie-) autarker und ortsunabhängiger Einsatz der LOCs möglich. Bei gut beobachtbaren Eigenschaftsänderungen werden auch keine zusätzlichen Analyse- bzw. Leseeinheiten benötigt.
Im Bereich Biotechnologie sind sie beispielsweise für die Enzymreaktor- bzw.' Bioreaktorüberwachung u.a. für Prokary- onten,. Eukaryonten, Hefen und Pilze geeignet. Es ist ein Rapid-Screening der Aktivität von Enzymen unterschiedlicher Enzymklassen realisierbar. Durch Kombination mehrerer LOCs kann ein'Multi Rapid Screening ermöglicht werden.
In der Umwelt- bzw. Wasseranalytik lassen sich z. B. Mikroorganismenanalysen durch die Ermittlung und Zuordnung eines Aktivitätsprofils, aber auch Sehnelltests zum Ermitteln der Wasserqualität [CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) , BSB (biologischer Sauerstoffbedarf) , Schwermetalle, Nitrat, Nitrit usw.] realisieren. Im medizintechnischen Bereich lässt sich die erfindungsgemäße LOC-Technologie beispielsweise zur Zellkulturkontrolle (Eukaryonten, humane. Zelllinien u.a.) durch Viabilitätstests [z.B. WST-I- und MTT- Test (Umwandlung eines Tetrazoliumsalzes in Formazan, z.B. 4- [3- (4-Jodphenyl) - 2- (4-Nitrophenyl) -2H-5-Tetrazolium] -1, 3-Benzendisulfonat ) oder LDH-Test (Laktatdehydrogenase- Test)] usw. einsetzen.
Damit ist eine Zellgüte-, Chargen- und Passagenkontrolle für humane Zelllinien u.a. möglich.
Auch Auf-Chip-Bluttests zum Ermitteln eines Teils der wichtigsten Blutbildparameter, z.B. Blutzucker, pH-Wert, Laktat, Mineralien, Creatin, Hormone, Enzyme, Leukocyten, Erythrozyten u.a., Krankheitsmarker, der Nachweis von Re- aktiv-Oxigeh-Toxischen-Substanzen (ROTS- oxidativer Stress) u.s.w. sind realisierbar. Bei Urin- und Fäkaltests können z.B. Blut-, Zucker-, Leukozyten- und Proteingegenwart untersucht werden.
Bezugszeichenliste
1, Ia-Ih Pumpeinheit zur Flüssigkeitsaufnahme
2, 2a-2f Pumpeinheit zur Variation von Mischverhältnissen
3, 3a-3c Reaktions- bzw. Analyseeinheiten
4, 4a-.4g Mischmäander
5, 5a-5c Ventileinhe.it
6, 6a-6d Ausgang/ Auslass
7 Eingang/ Einlass
8 Kanalstrukturträger
9 ' flexible Membran
10 Aktorstrukturträger
11 Strukturträger der Programmiereinheit 12, 12a-12b Semipermeable Wandung
13 • Pumpenkammer
14, 14a-14b aktives Hydrogelelement ,'
15, 15a-15b Quellmittel- bzw. Diffusionsbarriere,
Sperrschicht 1'6 Kanal im Kanalstrukturträger
17 Hydrogelaktor
17a ungequollener Hydrogelaktor
17b gequollener Hydrogelaktor
17c aufgelöster Hydrogelaktor ■
17d gelierter Hydrogelaktor
18 , Abdeckung
19 Prozessmedium
20 Wirkstoff
21 Federkraftspeicher
22, 22a-22d Hydrogelventil ■
23, 23a, 23b PCR-Kammer
24, 24a, 24b Gelelektrophoresekammer
25 Pumpenkammer mit Kulturmedium 26 Kanal
27 sterile Probenaufnahmekairaner mit Abstreifmechanismus und Ausloser 28 Probenkanal
29a, 29b, 29c Analysenkammer mit Selektionsmedium 30 Beschriftung

Claims

Patentansprüche
1. Mikrofluidik-Prozessor mit integrierten aktiven Elementen zur Handhabung von Prozessmedien, gekennzeichnet dadurch, dass a) die aktiven Elemente (1,2,5,14,15,17,22,25) durch Änderungen ihres Volumens, Quellungsgrades, des stofflichen Zusammenhaltes, ihrer Festigkeit und/oder Viskosität agieren, b) die abzuarbeitenden Prozeduren
- durch entsprechende logische Zusammenschaltung der in ihrer Funktion definierten aktiven Einzelelemente durch die Reihenfolge der zeitlichen Aktivierung der Einzelelemente und
- hinsichtlich ihrer Arbeitsgeschwindigkeit und ihrer Präzision
■schon durch die konstruktive Gestaltung des Mikrofluidik-Prozessors definiert sind, c) der Prozess durch Einwirken einer im Wesentlichen ungerichteten, ' gesamtheitlich wirkenden Umgebungsgröße, insbesondere Lösungsmittelgegenwa'rt und/oder Umgebungstemperatur, ermöglicht wird.
2. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente (1,2,5,14,15,17,22,25) aus Hydrogelen bestehen, die chemisch vernetzt und physikalisch vernetzbar sein können.
3. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrogele temperatursensitiv bzw. thermoreversibel sind.
4. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente aus chemisch vernetzten, temperatursensitiven Hydrogelen mit Lower Cri- tical Solution Temperature - Charakteristik bestehen, insbesondere Hydrogele auf Basis von I\7-Isopropylacrylamid und PoIy (Methylvinylether) . i
5. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente aus chemisch vernetzten temperatursensitiven Hydrogelen mit Upper Criti- cal Solution Temperature - Charakteristik bestehen, insbesondere Hydrogele auf Basis von Hydroxyethyl Meth- acrylat und Acetoacetoxyethyl Methacrylat.
6. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente aus physikalisch vernetzten Hydrogelen bzw. Polymerlösungen bestehen, die durch Änderungen , der Temperatur gelieren oder sich auflösen, insbesondere Gelatinen oder Polysaccharide wie Pektine und Agarose.
7. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, dass für aktive Elemente mit der Funktion einer Arretierung, Sperrung, Quellmittelbarriere, Trägermatrix u'.ä. lösliche Materialien wie Saccharide, Salze verwendet werden.
8.' Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente aus Stoffen mit niedriger Schmelztemperatur, wie z.B. Öle und Fette, Wachse, Paraffine oder Alkane, bestehen.
9. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei fluidische Sequenzen, wobei a) jede Sequenz über Pumpen (Ia-Id) verfügt, welche die verschiedenen Prozessmedien entsprechend ihrer jeweils vorgegebenen Fördervolumina durch entsprechende aus- gangsseitige Zusammenschaltung vormischen und diese für Mischpumpen (2a-2f) vorlegen, b) mindestens zwei Mischpumpen (2a-2f) aus unterschiedlichen Sequenzen an ihrem Ausgang zusammengeschaltet sind, c) die zusammengeschalteten Mischpumpen (2a-2f) ein durch ihre jeweils vorgegebenen Fördervolumina bestimmtes Mischverhältnis repräsentieren, und d) die entstandene Mischung über Ausgänge (6a-6d) bereitstellen oder in Analyse- bzw. Reaktionseinheiten (3a- 3c, 23a, 23b) befördern.
10. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine fluidische Sequenz, welche über Pumpen (Ia-Id) verfügt, die die verschiedenen Prozessmedien entsprechend ihrer jeweils vorgegebenen Fördervolumina durch entsprechende ausgangsseitige Zusammenschaltung vormischen und die entstandene Mischung in Reaktions- bzw. Analyseeinheiten (3a-3c, 23a, 23b) befördern.
11. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsverhältnisse der aus- gangsseitig zusammengeschalteten Pumpen (Ia-Id; 2a-2f) durch die jeweiligen Größen bzw. Volumina der Pumpenkammern
(13) konstruktiv vorgegeben sind.
12. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass er über mehrere Misch- bzw. Vorlegstu- fen verfügt, die auf einer entsprechenden Zusammenschaltung von Pumpen (Ia-Id; 2a-2f) beruhen.
13. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Enzymaktivität eines biochemischen Prozesses detektiert.
14. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Prozesse auf Basis einer Polymeraseket- tenreaktion kontrolliert und/oder detektiert.
15. Mikrofluidik-Proze-ssor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Prozesse auf Basis der Kulturmethode durchführt.
16. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Prozesse auf Basis von Antigen- Anti'körper-Reaktionen durchführt .
17. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Elemente über zumindest teilweise verschiedene Aktivierungstemperaturen verfügen.
18. Mikrofluidik-Prozessor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Kanalstrukturträger (8), einer zumindest örtlich flexiblen Membran (9), einem Aktorstrukturträger (10) sowie einem Strukturträger (11) besteht.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100055394A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 The Regents Of The University Of Michigan Reconfigurable microactuator and method of configuring same
WO2011127908A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Technische Universität Dresden Mikrofluidiksystem und verfahren zu dessen betreiben
WO2013124448A1 (fr) * 2012-02-24 2013-08-29 Fonds Espci Georges Charpak Microcanal avec dispositif d'ouverture et/ou fermeture et/ou pompage
DE102012206042A1 (de) 2012-04-13 2013-10-31 Technische Universität Dresden Verfahren und Vorrichtung zur gezielten Prozessführung in einem Mikrofluidik-Prozessor mit integrierten aktiven Elementen
JP2014240065A (ja) * 2013-05-15 2014-12-25 公立大学法人大阪府立大学 流路構造体および流路構造体の製造方法
CN111420718A (zh) * 2020-04-01 2020-07-17 安徽大学 一种求解最小集合覆盖问题的微流控芯片及其dna计算方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102859616B (zh) 2010-04-09 2015-05-20 香港科技大学 液体-电子混合式分压器
KR20120091631A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 삼성전자주식회사 미세유동장치
KR101257700B1 (ko) * 2011-12-05 2013-04-24 삼성전자주식회사 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템
KR20180085783A (ko) * 2015-11-23 2018-07-27 버클리 라잇츠, 인크. 인 시츄-생성된 미세유체 격리 구조체들, 키트들, 및 그 이용 방법들

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157317A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-05 Gesim Ges Fuer Silizium Mikros Grundelement eines Mikrofluidik-Prozessors
US20060102483A1 (en) * 2002-06-04 2006-05-18 Shih-Wei Chuang Hydrogel-driven micropump
DE102004062893A1 (de) * 2004-12-20 2006-06-29 Technische Universität Dresden Elektronisch steuerbare Mikropumpe auf Hydrogelbasis

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5224843A (en) 1989-06-14 1993-07-06 Westonbridge International Ltd. Two valve micropump with improved outlet
US5659171A (en) 1993-09-22 1997-08-19 Northrop Grumman Corporation Micro-miniature diaphragm pump for the low pressure pumping of gases
DE19812436A1 (de) 1998-03-22 1999-09-30 Univ Dresden Tech Funktionselement für die Fluid- oder Aerosoltechnik
US6375901B1 (en) 1998-06-29 2002-04-23 Agilent Technologies, Inc. Chemico-mechanical microvalve and devices comprising the same
US6283718B1 (en) 1999-01-28 2001-09-04 John Hopkins University Bubble based micropump
AU6117700A (en) * 1999-07-23 2001-02-13 Board Of Trustees Of The University Of Illinois, The Microfabricated devices and method of manufacturing the same
JP3548858B2 (ja) 2001-01-22 2004-07-28 独立行政法人産業技術総合研究所 流量の制御方法及びそれに用いるマイクロバルブ
WO2003051286A2 (en) 2001-11-01 2003-06-26 Regents Of The University Of Minnesota Hydrogel compositions, devices, and microscale components
DE10202996A1 (de) 2002-01-26 2003-08-14 Eppendorf Ag Piezoelektrisch steuerbare Mikrofluidaktorik
WO2004023105A2 (en) * 2002-03-20 2004-03-18 Advanced Sensor Technologies, Inc. Personal monitor to detect exposure to toxic agents
DE10300896A1 (de) * 2003-01-13 2004-07-22 Disetronic Licensing Ag Automatische, von Hydrogelen getriebene Fördereinrichtung mit einstellbarer Abgabecharakteristik zum Fördern eines Mediums, insbesondere Insulin
JP4784508B2 (ja) * 2004-05-07 2011-10-05 コニカミノルタエムジー株式会社 検査用マイクロリアクタおよび検査装置ならびに検査方法
US8337777B2 (en) * 2006-06-28 2012-12-25 Applied Biosystems, Llc Sample distribution devices and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10157317A1 (de) * 2001-11-23 2003-06-05 Gesim Ges Fuer Silizium Mikros Grundelement eines Mikrofluidik-Prozessors
US20060102483A1 (en) * 2002-06-04 2006-05-18 Shih-Wei Chuang Hydrogel-driven micropump
DE102004062893A1 (de) * 2004-12-20 2006-06-29 Technische Universität Dresden Elektronisch steuerbare Mikropumpe auf Hydrogelbasis

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BALDI A ET AL: "A hydrogel-actuated environmentally sensitive microvalve for active flow control" JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, Bd. 12, Nr. 5, Oktober 2003 (2003-10), Seiten 613-621, XP011102672 ISSN: 1057-7157 *
MELIN J ET AL: "A liquid-triggered liquid microvalve for on-chip flow control" SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, Bd. 100, Nr. 3, 15. Mai 2004 (2004-05-15), Seiten 475-480, XP004509117 ISSN: 0925-4005 *
MING LEI ET AL: "A hydrogel-actuated microvalve for smart flow control" SAN FRANCISCO, CA, USA 1-5 SEPT. 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, 1. September 2004 (2004-09-01), Seiten 2041-2044Vol3, XP010775371 ISBN: 0-7803-8439-3 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100055394A1 (en) * 2008-09-03 2010-03-04 The Regents Of The University Of Michigan Reconfigurable microactuator and method of configuring same
US8551599B2 (en) * 2008-09-03 2013-10-08 The Regents Of The University Of Michigan Reconfigurable microactuator and method of configuring same
US9157551B2 (en) 2008-09-03 2015-10-13 The Regents Of The University Of Michigan Reconfigurable microactuator and method of configuring same
WO2011127908A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Technische Universität Dresden Mikrofluidiksystem und verfahren zu dessen betreiben
DE102010015161A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Technische Universität Dresden Mikrofluidiksystem und Verfahren zu dessen Betreiben
DE102010015161B4 (de) * 2010-04-16 2014-03-13 Technische Universität Dresden Mikrofluidiksystem und Verfahren zu dessen Betreiben
WO2013124448A1 (fr) * 2012-02-24 2013-08-29 Fonds Espci Georges Charpak Microcanal avec dispositif d'ouverture et/ou fermeture et/ou pompage
FR2987282A1 (fr) * 2012-02-24 2013-08-30 Fonds Espci Georges Charpark Microcanal avec dispositif d'ouverture et/ou fermeture et/ou pompage
US9512935B2 (en) 2012-02-24 2016-12-06 Fonds Espci Georges Charpak Microchannel with an opening and/or closing and/or pumping device
DE102012206042A1 (de) 2012-04-13 2013-10-31 Technische Universität Dresden Verfahren und Vorrichtung zur gezielten Prozessführung in einem Mikrofluidik-Prozessor mit integrierten aktiven Elementen
JP2014240065A (ja) * 2013-05-15 2014-12-25 公立大学法人大阪府立大学 流路構造体および流路構造体の製造方法
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