WO2010040748A1

WO2010040748A1 - Vorrichtung und verfahren zur handhabung von flüssigkeiten

Info

Publication number: WO2010040748A1
Application number: PCT/EP2009/062974
Authority: WO
Inventors: Rainer Hintsche; Jörg Albers; Lars Blohm
Original assignee: Aj Ebiochip Gmbh
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2010-04-15
Also published as: DE102009001257A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Flüssigkeiten, beinhaltend 1) einen Träger (1), umfassend: a) einen oder mehrere Hohlräume, die als Kanäle und/oder Kavitäten ausgebildet sind und den Transport von Flüssigkeit erlauben; b) eine oder mehrere Ein- und/oder Auslassöffnungen (3a, 3b, 3c), die einen Flüssigkeitseintrag bzw. -austrag in und/oder aus einem Hohlraum a) und/oder einem Träger gestatten; c) ein oder mehrere verschließbare Ventile, die derart mit einem Hohlraum a) verbunden sind, dass ein Flüssigkeitsstrom im Träger geregelt werden kann, wobei mindestens ein Ventil einen Ventilsitz (6a, 6b, 6c) aufweist, der derart in einen Träger als Vertiefung eingelassen ist, dass sich der Ventilsitz an einer von außen zugänglichen Oberfläche eines Trägers befindet und der Ventilsitz eine Form aufweist, in die ein formentsprechender externer Aktuator (7a, 7b, 7c) im Wesentlichen passgenau einsetzbar ist; 2) eine elastische Folie (2a, 2b), die mindestens einen Teil der Oberfläche des Trägers bedeckt und einen Ventilsitz eines verschließbaren Ventils c) derart überdeckt, so dass zwischen Folie und Träger ein Hohlraum entsteht und sich die elastische Foiie, durch mechanisches Einpressen der Foiie über einem Ventilsitz durch einen dem Ventilsitz formentsprechenden, externen Aktuator, der Oberfläche des Ventilsitzes anlagern kann und dadurch ein Ventil c) verschließbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeiten

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeiten für chemische oder biochemische Prozesse und insbesondere für analytische Zwecke, sowie Verwendungen dieser Vorrichtung bzw. des Verfahrens.

Stand der Technik

Zur Durchführung von chemischen oder biochemischen Prozessen werden miniaturisierte Vorrichtungen verwendet, beispielsweise sogenannte Huϊdikelemente. Bei der Anwendung von Fluidikelementen, von flachen Trägern mit Kanälen und Kavitäten, beispielsweise zur biochemischen Analytik, ist es zunächst wünschenswert verschiedene Kanäle bzw. Kavitäten getrennt mit Flüssigkeiten oder Reagenzien zu befüllen. Zusätzlich erwünscht sind Funktionen wie Sammeln, Mischen und Dosieren von Flüssigkeiten. Für solche Handhabungen ist es notwendig den Flüssigkeitstransport zu lenken und/oder Kanäle bzw. Kavitäten reversibel voneinander abzutrennen oder zu verschließen. Insbesondere ist es erforderlich, in den Kavitäten vorhandene Reagenzien kontrolliert aufzulösen und/oder gezielt chemische oder biochemische Reaktionen auszulösen.

im Labor werden letztere Vorgänge meist in separaten Anordnungen durchgeführt. In Fluidikelementen werden komplexe fluidische Funktionen, wie Befüllung und Mischung mit extern angeordneten Ventilen, Steuerungen und Flüssigkeitszuführungen realisiert. Die Realisierung dieser Schritte außerhalb der Fluidikelemente erfordert besondere konstruktive Aufwendungen und schränkt die gezielte Beeinflussung der Flüssigkeitshandhabung besonders in separierten Bereichen des Fluidikelementes stark ein. Gebräuchlich sind auch Fluidikelemente und Kartuschen, in denen die Kapillarkräfte von Kanälen oder Kammern für Befüllung und Mischung und Flüssigkeits- Zuführungen genutzt werden. Der Nachteil dabei ist, dass nur passive Einmalvorgänge ohne Steuerung realisiert werden können.

Aus dem Stand der Technik sind mikrofluidische Vorrichtungen bekannt, beispielsweise in Form unterschiedlicher Kartuschen zum Transport und zur Mischung von Flüssigkeiten, insbesondere für analytische Anwendungen.

in US 2007/0183935 ist eine aus zwei Hälften bestehende mikrofiuidische Mischeinrichtung beschrieben, wobei in Kanälen befindliche Flüssigkeiten mit Hilfe von zwei wechselseitig betriebenen Balgpumpen gemischt werden.

In DE 10 2004 050 510 A1 wird die Ventilsteuerung einer Thermozyküsierung in einer PCR-Kammer beschrieben, gemäß der die Kammer durch thermische Ausdehnung eines Metallelementes temperaturabhängig versperrt wird.

Die Befüllung eines Fluidikelementes mit Wasser wird entsprechend der DE 10 2006 024 149 A1 durch Durchstechen einer spezieil ausgeführten fluidischen Schnittstelle zwischen Steuergerät und Fluidikelement realisiert.

Die oben beschriebenen Lösungen sind ungeeignet für die Realisierung von universellen mikrofluidischen Vorrichtungen z.B. für steuerbare Sammel- , Dosier- und Mischfunktionen. Auch für die Herstellung von kostengünstigen und effektiv herstellbaren mikrofluidischen Produkten, die nicht auf spezifische Prozesse abgestellt sind und auch umkehrbare Fließrichtungen zulassen, sind diese bekannten Systeme ungeeignet. Insbesondere sind sie durch besondere konstruktive Maßnahmen und ggf. besondere Materialien für kostengünstige industrielle Fertigungsverfahren ungeeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen oder mehrere der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermindern oder ganz zu vermeiden. Erfindungsgemäße Lösung

Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Handhabung von Flüssigkeiten, beinhaltend

1) einen Träger, umfassend a) einen oder mehrere Hohlräume, die als Kanäle und/oder Kavitäten ausgebildet sind und den Transport von Flüssigkeit erlauben; b) eine oder mehrere Ein- und/oder Auslassöffnungen, die einen Flüssigkeitseintrag bzw. -austrag in und/oder aus einem Hohlraum a) und/oder einem Träger gestatten; c) ein oder mehrere verschließbare Ventile, die derart mit einem Hohlraum a) verbunden sind, dass ein Fiüssigkeitsstrom im Träger geregelt werden kann, wobei mindestens ein Ventil einen Ventilsitz aufweist, der derart in einen Träger als Vertiefung eingelassen ist, dass sich der Ventilsitz an einer von außen zugänglichen Oberfläche eines Trägers befindet und der Ventilsitz eine Form aufweist, in die ein formentsprechender externer Aktuator im Wesentlichen passgenau einsetzbar ist;

2) eine elastische Folie, die mindestens einen Teil der Oberfläche des Trägers bedeckt und einen Ventilsitz eines verschließbaren Ventils c) derart überdeckt, so dass zwischen Folie und Träger ein Hohlraum entsteht und die elastische Folie, durch mechanisches Einpressen der Folie über einem Ventilsitz durch einen dem Ventilsitz formentsprechenden, externen Aktuator, einer Oberfläche des Ventilsitzes aniagerbar ist und dadurch ein Ventil c) verschließbar ist.

Der Träger weist ein Hohiraumsystem bestehend aus Kanälen und Kavitäten auf, das funktional mit Ein- und Auslässen derart verbunden ist, dass ein Flüssigkeitsstrom von einem Einiass über das Hohlraumsystem zu einem Auslass hersteilbar ist. Zur Regulation des Flüssϊgkeitsstroms weist die Vorrichtung verschließbare Ventile auf, die von außen durch externe Aktuatoren steuerbar sind. Zum Verschließen eines Ventils drückt ein externer Aktuator eine Folie derart in einen Ventilsitz, dass ein Flüssigkeitsstrom über das Ventil verlangsamt oder sogar ganz zum Erliegen kommt. Baulich ist dieser Ventilaufbau unabhängig von einer bestimmten Strömungsrichtung, so dass sich ein solches Ventil besonders eignet für eine Verwendung in einer Vorrichtung, in der sich die Fliessrichtung eines Flüssigkeitsstroms im Verlauf der Verwendung ein oder mehrmals ändert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Träger auf. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „Träger" und „Trägerelement" austauschbar verwendet. Dieser Träger kann grundsätzlich aus jedem Material bestehen in welchem ein oder mehrere Hohlräume a), Ein- und/oder Auslassöffnungen b) und verschließbare Ventile c) darstellbar sind. Bevorzugt weist der Träger ein Material auf, welches ausgewählt ist aus Silizium, Siüziumverbindungen, Glas, Keramik, Metall, Papier, einem oder mehreren Polymeren oder Kombinationen davon. Dem Fachmann sind Verfahren zur Hersteilung eines solchen Trägers bekannt. Bestimmte Materialien können sich besonders für bevorzugte Verfahren zur Herstellung des Trägers eignen. So eignen sich Polymere besonders gut zur Fertigung von Trägern durch Fräsen, Gravieren, Abformen oder aufbauende Polymerisation. Dagegen sind Glas, Silizium und Siliziumverbindungen besonders geeignet zur Strukturierung mittels Ätzen oder Laserbehandlung. Auch Keramik oder Papiere können durch Form- und/oder Prägetechniken oder Laserbehandlung in ähnlicher Weise strukturiert werden.

Der Träger kann aus einem Stück gefertigt sein oder aus mehreren Teilen bestehen oder zusammengesetzt sein.

Des Weiteren kann der Träger auf Teilen oder allen seinen Oberflächen Beschichtungen aufweisen. Diese Beschichtungen können je nach Verwendungszweck der Vorrichtung und Lage im Träger funktionalisierte Oberflächen aufweisen.

Der Träger hat bevorzugt eine flache planare Form, besonders bevorzugt weist der Träger in seiner Grundform eine Quaderform auf. Ist der Träger in Quaderform, so weist der Quader in einer bevorzugten Form eine Breite von 5 bis 50 mm, eine Höhe von 1 bis 5 mm und/oder eine Länge von 50 bis 200 mm auf.

In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Träger einen oder mehrere Hohlräume auf. Diese Hohlräume sind mindestens teilweise als Kanal und/oder Kavität ausgebildet. Die Kanäle und/oder Kavitäten erlauben dabei den Transport von Flüssigkeiten, d.h. mindestens ein Teil der Oberflächen der Kanäle und/oder Kavitäten sind derart ausgestaltet, dass eine vorher bestimmte Flüssigkeit im Wesentlichen nicht aus den Hohlräumen in das Trägermaterial austritt/leckt. Die Hohlräume des Trägers bilden ein Netzwerk von Verbindungen, durch die ein Flüssigkeitsstrom geleitet werden kann. Dieses Fiüssigkeitsnetzwerk kann Kavitäten aufweisen, die als Reaktionsräume oder als Reservoire ausgestaltet sein können. Weist die Vorrichtung mehrere Hohlräume auf, so können sich diese auf einer gemeinsamen Ebene befinden oder auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Hohlräume auf und mindestens zwei dieser Hohlräume sind nicht auf derselben Ebene des Trägers angeordnet. Der Träger weist in diesem Fall also Hohlräume auf mindestens zwei Ebenen auf.

Ein oder mehrere Hohlräume a) des Trägers können mit einer oder mit verschiedenen Flüssigkeiten gefüllt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist mindestens ein Hohlraum a) des Trägers eine Flüssigkeit und/oder ein Reagenz auf, wobei das Reagenz auch als Feststoff vorliegen kann.

Das Flüssigkeitsnetzwerk des Trägers kann funktional mit einer oder mehreren Ein- und/oder Auslassöffnungen derart funktional verbunden sein, so dass ein Flüssigkeitsstrom von einer Einlassöffnung über einen Hohlraum hin zu einer Auslassöffnung ermöglicht wird. Die Ein- und/oder Auslassöffnungen des Trägers dienen einem Flüssigkeitseintrag bzw. -austrag aus einem Hohlraum und/oder einem Träger. Dabei können eine oder mehrere Ein- und/oder Auslassöffnungen in einem Träger und/oder in einer Folie 2) angeordnet sein. Über eine Einlassöffnung kann einem Träger eine Flüssigkeit zugeführt werden, beispielsweise durch injizieren oder durch eine externe Pumpvorrichtung. Ein Flüssigkeitsstrom kann in einem Flüssigkeitsnetzwerk des Trägers ebenfalls durch einen externen Antrieb über eine Einlassöffnung hergestellt werden. Ein solcher externer Antrieb kann z.B. eine Pumpe sein. Alternativ kann ein solcher Flüssigkeitsstrom beispielsweise auch durch Anlegen einer Saugkraft oder eines Unterdrucks an einer Ausiassöffnung erzeugt werden. Durch abwechselndes Anlegen eines Über- und eines Unterdrucks an einer Ein- bzw. einer Auslassöffnung kann die Richtung eines Flüssigkeitsstroms gezielt umgekehrt und wahlweise gewechselt werden. Ein solches Wechseln der Flussrichtung kann einen Lösungs- und/oder einen Mischvorgang im Träger erlauben bzw. besonders effektiv gestalten. Die Topologie bzw. die Anordnung und Verschaltung der Hohlräume und der Ein- und Ausfassöffnungen im Träger lässt sich frei wählen und kann für den jeweiligen Zweck bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Kombination von Hohlräumen, Ein- und Auslassöffnungen und Ventilen c) auf, die eine Separation, ein Zusammenführen, eine Dosierung und/oder ein Mischen von Flüssigkeiten erlaubt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Träger auf, der ein oder mehrere verschließbare Ventile c) enthält. Ein solches Ventil c) ist dabei derart mit einem Hohlraum a) verbunden, dass ein Flüssigkeitsstrom im Träger geregelt werden kann. Ein Ventil c) kann also in einem Flüssigkeitsnetzwerk des Trägers so angebracht sein, dass es einen Flüssigkeitsstrom entweder zulässt oder unterbindet. Es sind auch Einstellungen zwischen diesen beiden Extremen denkbar. So kann über ein Ventil c) eine Fiiessgeschwindigkeit in einem Hohlraum des Trägers reguliert und auf einen vorher festgelegten Wert eingestellt werden. Durch geeignete Kombination von Hohlräumen a), Ein- und Auslassöffnungen b) und Ventilen c) lassen sich für viele Verwendungen komplexe regelbare Flüssigkeitsströme in einem Trägerelement darstellen und erzeugen.

Ein Ventü c) weist einen Ventilsitz auf, der derart in den Träger als Vertiefung eingelassen ist, dass sich der Ventilsitz an einer von außen zugänglichen Oberfläche des Trägers befindet Diese Positionierung des Ventilsitzes erlaubt die Steuerung des Ventils von außen und führt dazu, dass bei einem erfindungsgemäßen Ventil c) auf bauliche Ausgestaltungen verzichtet werden kann, die eine interne Steuerung des Ventils zum Ziel haben. Das Ventil c) ist somit nicht an eine Flussrichtung angepasst und kann für verschiedene Flussrichtungen in gleichem Maße verwendet werden. Weiter weist der Ventilsitz eine Form auf, in die ein formentsprechender Aktuator im Wesentlichen passgenau einsetzbar ist. Unter einem Aktuator wird dabei ein Mittel verstanden, welches die Steuerung eines Ventils c) von außen durch Erzeugung eines mechanischen Drucks erlaubt. Dabei sind Aktuator und dazugehöriger Ventilsitz derart aufeinander abgestimmt, dass die Oberfläche des Aktuators, die zum mechanischen Einpressen verwendet wird, im Wesentlichen passgenau in den Ventilsitz passt, wobei die Winkelrichtung des mechanischen Einpressvorgangs zu berücksichtigen ist und in Betracht gezogen werden muss, dass zwischen Aktuator und Ventilsitz noch eine Folie 2) zum Liegen kommt. Aktuator, Ventilsitz und Folie 2) sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass ein Ventil c) bei eingepresstem Aktuator durch eine Folie 2) derart geschlossen wird, dass ein Flüssigkeitsstrom über dieses Ventil c) vollständig unterbrechbar ist.

Insbesondere können ein oder mehrere der verschließbaren Ventile derart funktional in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein, dass ein Flüssigkeϊtsstrom von einer ersten flüssigkeitsführenden Ebene in eine zweite flüssigkeitsführende Ebene der Vorrichtung regulierbar und/oder steuerbar zulassbar und/oder unterbindbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine elastische Folie auf, die mindestens einen Teil der Oberfläche des Trägers bedeckt. Insbesondere überdeckt die Folie 2) einen oder mehrere Ventilsitze derart, dass zwischen Foüe und Träger ein Hohlraum über dem Ventilsitz entsteht. Dabei ist die elastische Folie 2) so angebracht, dass sich die Folie durch mechanisches Einpressen mitteis einem, dem Ventilsitz formentsprechenden, externen Aktuator, in Richtung des Ventilsitzes dehnt und sich der Oberfläche des Ventilsitzes anlagern kann. Durch erfolgte Anlagerung der elastischen Folie an eine Oberfläche des Ventilsitzes ist ein Ventil c) verschließbar ausgestaltet. Die Folie 2) ist dabei aus einem Material hergestellt, welches ausreichend elastisch ist, um ein bevorzugt mehrfaches Dehnen der Folie bis auf eine Oberfläche eines Ventilsitzes zu erlauben, ohne dass die Folie der Belastung nicht mehr standhält. Daneben ist die Folie 2) derart beschaffen, dass eine Flüssigkeit, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehand habt werden soll, die Foüe nicht ohne weiteres durchdringen kann. Geeignete Materialien sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt bedeckt eine Folie 2) im Wesentlichen eine ganze Oberfläche eines Trägers. Dies kann insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen besonders sinnvoll sein.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeiten, umfassend die Schritte: i) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; ii) Bereitstellen einer oder mehrerer Flüssigkeiten; iii) gezielte Regulierung eines Flüssigkeitsstromes in einem oder mehreren Hohlräumen a) des Trägers 1) durch Öffnen und/oder Schließen mindestens eines verschließbaren Ventils c), wobei eine Folie 2) durch einen externen Aktuator von außen in einen Ventilsitz gepresst oder eine Folie 2) durch Entfernen eines externen Aktuators aus einem Ventilsitz gelöst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so betrieben werden, dass ein Flüssigkeitsstrom in wechselnden Richtungen reguliert wird. Dabei kann eine Regulation eines Flüssigkeitsstroms in wechselnden Richtungen einen Lösungs- und/oder einen Mischvorgang bewirken und/oder befördern.

Insbesondere können in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine oder mehrere, gleiche oder verschiedene Flüssigkeiten aus Schritt ü) einem Hohlraum a) des Trägers 1) über eine oder mehrere Einlassöffnungen zugeführt werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung eines chemischen und/oder biochemischen Prozesses bzw. zur Analytik.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfϊndungsgemäßen Verfahrens zum Aufteilen, Zusammenführen, Dosieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten, oder zur Lösung von einem oder mehreren Reagenzien, die in einem Hohlraum a) bevorratet sind, wobei mindestens eines der zu lösenden Reagenzien als Feststoff vorliegen kann, und/oder wobei der Lösungsvorgang durch mehrfachen regulierten Richtungswechsel des Fϊüssigkeitsstroms in einem Hohlraum a) vermittelt wird.

Daneben bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Anlage zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Anlage folgende Elemente umfasst:

A) eine Aufnahmevorrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; B) einen oder mehrere Aktuatoren, die in einen oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Ventilsitze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Wesentlichen passgenau einsetzbar sind;

C) eine Steuereinheit, die eine gezielte Aktivierung einzelner oder mehrerer vorher festlegbarer Aktuatoren zu einem vorher festlegbaren Zeitpunkt und/oder über einen vorher festlegbaren Zeitraum erlaubt, wobei nach erfolgter Aktivierung ein mechanisches Einpressen einer Folie einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den ausgewählten, aktivierten Aktuator erfolgt.

Die erfindungsgemäße Anlage erlaubt die automatisierte Abarbeitung eines vorher festgelegten zeitlichen Ablaufs von Öffnungs- und/oder Schließvorgängen ausgewählter Ventile c) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Anlage kann dabei so programmiert werden, dass diese selbständig die Abarbeitung eines ausgewählten Vorgangs durchführt unter Nutzung einer vorgegebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Aus dem Zusammenwirken der Programmierung einer erfindungsgemäßen Anlage und der baulichen Vorgaben einer erftnduπgsgemäßen Vorrichtung ergeben sich eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten für ein automatisiertes Handhaben von Flüssigkeiten, beispielsweise ein Aufteilen, ein Zusammenführen, ein Dosieren und/oder ein Mischen von verschiedenen oder gleichen Flüssigkeiten. Dadurch lassen sich eine Vielzahl sowohl chemischer als auch biologischer Prozesse und Reaktionen in einer vorteilhaften Art und Weise automatisiert und miniaturisiert ausführen.

Insbesondere weist die vorliegende Erfindung folgende Vorteile auf:

- die Funktionen Dosieren, Mischen, Sammeln oder Splitten von Flüssigkeiten sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich und frei kombinierbar;

- es wird ein beliebiges Wechseln der Flussrichtung in der Vorrichtung ermöglicht;

- das reversible und druckfeste Absperren von Verbindungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann parallel und unabhängig erfolgen;

- zur Herstellung der Vorrichtung können bekannte kostengünstige, industriell erprobte und volumenfähige Verfahren genutzt werden; - in der Vorrichtung werden keine mechanisch bewegten Teile eingesetzt;

- es werden keine Sondermateriaüen und Spezialteile verwendet;

- die erfindungsgemäße Vorrichtung ist austauschbar.

Figuren:

Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung

Fig.1 a Ansicht erfindungsgemäße Vorrichtung

Fig.1b Querschnitt erfindungsgemäße Vorrichtung

Fig.2a Querschnitt Ventilanordnung offen

Fig.2b Querschnitt Ventilanordnung geschlossen

Fig.3a Querschnitt Fiüssigkeitszuführung vor Injektion

Fig.3b Querschnitt Fϊüssigkeitszuführung nach Injektion

Fig.4a Anordnung 1 / 4 Ventil, Aufsicht Ebene A

Fig.4b Anordnung 1 / 4 Ventil, Aufsicht Ebene B

Fig.5a Anordnung Mischer, Aufsicht Ebene A

Fig.5b Anordnung Mischer, Aufsicht Ebene B

Fig. 6a erfindungsgemäße Vorrichtung in der Aufsicht auf Ebene A

Fig. 6b erfindungsgemäße Vorrichtung in der Aufsicht auf Ebene B

Fig. 7a perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 6b

Fig. 7b perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 6a

Ausführungsbeispiele

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen und anhand der Figuren. In Fig. 1a ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht dargestellt, die zeigt wie der Träger / das Trägerelement 1 von einer Folie 2a auf der Ebene A und einer Folie 2b auf der Ebene B bedeckt ist. Die Zufuhr und Ableitung von Flüssigkeiten erfolgt durch verschiedene Einlass- bzw. Auslassöffnungen 3a, 3b und 3c in den Folien oder durch ein geeignetes Einlass-/Aus!assröhrchen 8. Über den Ventilsitzen 6a, 6b und 6c, die jeweils von der Folie 2a bedeckt sind, sind extern kontrollierte und bewegte Stempel/Aktuatoren 7a, 7b und 7c angeordnet. Bei praktischem Betrieb wird ein Flüssigkeitstransport in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mitteis einer oder mehrerer konventioneller Pumpen mit umkehrbaren Flussrichtungen realisiert, wie z.B. Peristaltikpumpen, Zahnradpumpen oder Kolbenpumpen, die an eine oder mehrere Einlass-/Auslassöffnungen 3a bis 3c oder an das Einlass-/Auslassröhrchen 8 angeschlossen sind. Flüssigkeitszuführungen können über Einlass-/Auslassöffnungen 3a bis 3c beispielsweise mittels Injektoren erfolgen, die in Fig.4 gezeigt sind, oder z.B. durch alternativ anpressbare Adapter die mittels Dichtungen mit der Vorrichtung verbunden sind.

Der Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig.1b zeigt, dass Kanäle 5a bis 5c und Kavitäten 4a bis 4d im Trägerelement 1 eingearbeitet sind und wahlweise auf mehrere Ebenen, beispielsweise Ebene A und Ebene B verteilt sein können. Insbesondere können dabei die Kanäle 5a bis 5c unterschiedliche Strukturen aufweisen, die der jeweiligen Anwendung angepasst sind. Die beiderseitige Abdeckung mit den Folien 2a und 2b kann bei der Bildung von Kanälen und Kavitäten mit eingesetzt werden. Die Einlass- bzw. Auslassöffnungen 3a bis 3d und das Einiass-/Auslassröhrchen 8 sind wahlweise mit gleichen oder unterschiediichen Kanalsystemen verbunden. Durch die Verbindungskanäle, beispielsweise 5b und 5c, können die Ebenen A und B miteinander verbunden sein. Ein Flüssigkeitsstrom von einer Einlassöffnung, beispielsweise 3a, hin zu einer Auslassöffnung, beispielsweise 3c, ist über Kavitäten, beispielsweise 4a, und Kanäle, beispielsweise 5b, möglich. Damit der Flüssigkeitsstrom regelbar ist, ist Ventilsitz 6 vorgesehen. Die Dϊmensionierung der Kavitäten und Kanäle ist frei wählbar, wobei Strukturmaße zwischen 0,1mm und 10mm bevorzugt werden. Dadurch sind die, durch die angegebene Anordnung üblicherweise als Mikrofluidik bezeichneten, Systeme ebenso zu realisieren, wie miniaturisierte oder voluminösere Fluid iksysteme. In Fig. 2 sind Details der Ventilfunktion gezeigt. Dabei wird Folie 2a mittels des Stempels 7 in einen Ventilsitz 6 im Träger 1 eingepresst. Die konvexe Form des Stempels 7 entspricht dabei im Wesentlichen passgenau der konkaven Form des Ventilsitzes 6, so dass die elastische Folie 2a eingedrückt wird und eine passgenaue Dichtung bildet, die einen Flüssigkeitsstrom von einer Einlassöffnung 3a hin zu einer Auslassöffnung 3b (oder umgekehrt) unterbrechbar macht. Fig. 2a zeigt dabei die Anordnung vor und Fig.2b nach Verschließen des Ventils. Einlass 3a und Kavität 4a in der Ebene A wird durch diesen Schüeßvorgang zum Verbindungskanai 5 zu Ebene B mit Kavität 4b und Auslass 3b druckfest abgetrennt.

in Fig. 3 sind Details einer Möglichkeit der Flüssigkeitszuführung in die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels Injektor gezeigt. Dabei wird Foüe 2a über einer Einlassöffnung 3 im Träger 1 mittels Injektor 9, z.B. als angespitzte Hohlnadel ausgeführt, penetriert. Fig. 3a zeigt dabei die Anordnung vor und Fig. 3b nach Penetration. Ein O-Ring 10 um die Hohlnadel dient dabei als Abdichtung zur Vorrichtung. Nachdem die Spitze des Injektors 9 die Folie 2a durchstoßen hat, kann durch den eröffneten Einlass 3a über den Kanal 5 Flüssigkeit oder ein Feststoff in die Kavität 4 der Vorrichtung eingebracht werden.

Fig. 4a zeigt die Ausbildung für ein Anwendungsbeispiel schematisch als Aufsicht auf das Trägerelement 1 in Ebene A. Flüssigkeit wird durch eine Einlassöffnung 3 und durch Kavität 4 vier verschiedenen Ventilen mit Ventilsitzen 6a bis 6d zugeführt. Eine Weiterleitung erfoigt durch die Verbindungskanäle 5a bis 5d und die Kavitäten 4a bis 4d zu vier Auslassöffnungen 3a bis 3d in Ebene B. Durch die erfindungsgemäße Ventilsteuerung, wird Flüssigkeit in frei wählbaren Mengen von einer Einlassöffnung 3 regelbar zu den Auslassöffnungen 3a bis 3d geführt oder umgekehrt. Durch Umkehrung der Fließrichtung in Fig. 4, fließen Flüssigkeiten durch beliebige Einlasse 3a bis 3d in Ebene B zu dem Auslass 3 in Ebene A. Dabei werden mit der gleichen Anordnung durch die Verbindungskanäle 5a bis 5d verschiedene Flüssigkeiten aus den Kavitäten 4a bis 4d in der Kavität 4 der Ebene A zusammengeführt und durch den Auslass 3 in der Ebene A entnommen. Auf diese Weise werden unterschiedliche Flüssigkeiten zusammengeführt und vermischt. Ebenso können eine oder mehrere Flüssigkeiten präzise in eine Trägerflüssigkeit dosiert werden.

Mit der beschriebenen Anordnung der zwei Flüssigkeitsebenen und der Ventilfunktion ist in Fig. 5 eine beispielhafte Ausführung für einen speziellen Mischer oder Dosierer angegeben. Dabei werden zwei Flüssigkeitseinfässe 3a und 3b in getrennten Kavitäten 4a und 4b der Ebene A jeweils über vorstehend beschriebene Ventilanordnungen 6a und 6b und Kanäle 5a und 5b in Ebene B zusammengeführt und über eine mäanderförmige Kavität 4 mit Mischfunktion über Auslass 3 entnommen. Durch frei wählbare Verschlusszeiten der Ventile wird das präzise Mischen oder Dosieren oder eine Fliessinjektion erreicht. Dieses Prinzip ist durch die Erhöhung der Anzahl der Einlasse und Ventile beliebig erweiterbar, so dass verschiedene Flüssigkeiten auch zeitversetzt vereinigt werden und z.B. Reaktionsabläufe chemischer oder biochemischer Reaktionen gesteuert oder initiiert werden können.

In Fig. 6 ist eine besondere Ausführung der Erfindung in Form einer mikrofluidischen Kartusche zur Anwendung in der biochemischen Analytik gezeigt. Fig. 6a zeigt die Kartusche in der Aufsicht auf Ebene A, Fig. 6b zeigt die Kartusche in der Aufsicht auf Ebene B, Fig. 7a zeigt die Kartusche perspektivisch mit Sicht auf Ebene B, Fig. 7b zeigt die Kartusche perspektivisch mit Sicht auf Ebene A.

In alien Ansichten ist das Trägerelement 1 mit den in der Ebene A und in der Ebene B sichtbaren Einlass- bzw. Auslassöffnungen 3a bis 3d verbunden, die es gestatten Flüssigkeit entweder in die Kartusche oder aus der Kartusche heraus zu befördern. Das Trägerelement 1 ist 3mm dick, 25mm breit und 120mm lang. Die notwendige Abdeckung mit Folien 2a und 2b gemäß der Anordnung in Fig. 1a ist in Fig. 6 und 7 nicht dargestellt. Verbindungskanäle 5c bis 5f führen in Fig. 6a und Fig. 6b zu vier Ventilsitzen 6a bis 6d in Ebene A. Die Verbindungskanäle 5c bis 5f verbinden dabei die beiden Ebenen A und B in über die Ventilsitze 6a bis 6d regelbarer Weise, siehe Fig. 6a und b, sowie Fig. 7a und 7b. Die Verbindungskanäle 5a bis 5f weisen eine Höhe von 0,1mm bis 2mm und eine Breite von 0,5mm bis 4mm auf. in dieser Ausführung dienen die Ventilsitze 6a bis 6d dem kontrollierten Abschluss von zwei Kavitäten 4d und 4e in Fig. 6b und Fig. 7a. Damit gelingt es, diese Kavitäten 4d und 4e kontrolliert zu befüllen und sie für die Ausführung von chemischen Reaktionen, wie beispielsweise PCR-Reaktionen, bei Temperaturen von 95°C dicht zu verschließen. Damit die Kavitäten 4d und 4e einer raschen Thermoregulation zuführbar sind, wird in diesem Bereich das Trägerelement 1 derart ausgestaltet, dass nur Stützelemente 1' bestehen bleiben, wie in Fig. 6a und 7b gezeigt. Diese Entfernung von Trägermaterial ist in Fig. 7b sichtbar als grubenähnliche Ausgestaltung 1". Durch diese Verminderung der Wandstärken und der zu temperierenden Masse dieser, der PCR dienenden, Kavitäten 4d und 4e werden in diesen Heiz- bzw. Kühlraten von 8 bis 15 °K/sec erreicht.

In Fig. 6a, b und 7a und b sind verschiedene mäanderförmige Kavitäten 4a bis 4c dargestellt. Sie können wahlweise mit verschiedenen trockenen oder flüssigen Reagenzien befüllt werden und erlauben deren Auflösen und Mischen mit Flüssigkeiten. Ebenso werden sie genutzt für das Vermischen vor und während der biochemischen Reaktionen durch wechselweise Änderung der Richtung des Flüssigkeitsstromes.

In der mikrofluidischen Kartusche gemäß Fig. 6a, b und 7a, b wird die nach der PCR- Reaktion vervielfältigte DNA mit einem elektrischen Mikroarray 11 analysiert. Einem üblichen Verfahren zur DNA-Hybridisierung folgend, wird dazu mittels einer externen Peristaltikpumpe ein Flüssigkeitsstrom in die erfindungsgemäße Vorrichtung injiziert, mit den erhaltenen PCR-Produkten vermischt und auf das mit Nukleotidfängern beschichtete elektrische Mikroarray 11 befördert. Die Analyse der DNA erfolgt nach bekannten Prinzipien durch Enzymmarkierung und elektrische Detektion.

Einige besondere Ausführungen:

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sind die Kanäle und / oder Kavitäten des planaren Trägers in den Ebenen A und B in verschiedenen Materialien mit technisch üblichen Fertigungsverfahren realisierbar. Bevorzugt bietet sich an, Polymere durch Fräsen, Gravieren, Laseraberration, Abformen oder aufbauende Polymerisation zu strukturieren. Silizium, Siliziumverbindungen und Glas lassen sich fertigungsfreundlich ätzen oder auch mit Laser strukturieren. Auch Keramik oder spezielles Papier können durch Form- und Prägetechniken oder Laser in analoger Weise strukturiert werden. Beschichtungen, Sandwichanordnungen und Materialkombinationen ermöglichen dabei spezielle Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren. So werden Diffusionssperren mit Metailfoiien erreicht oder mit bekannten hydrophoben oder hydrophilen Beschichtungen die Benetzungseigenschaften eingestellt. Auch für adsorptionshemmende Eigenschaften werden bekannte Beschichtungen z.B. mit Silanen oder geeigneten Polymeren kombiniert.

Die Laminierung der Trägerelemente mit Folien wird bevorzugt und kostengünstig ganzflächig ausgeführt und durch thermische Verbindung oder Kleben erreicht. Die Elastizität der Folien wird so gewählt, dass sowohl eine formstabile Abdeckung der Kanäle und Kavitäten erreicht wird, als auch das formschlüssige Einpressen in die Ventilsitze und dichtender Abschluss gegeben ist.

Die Ein- und Auslassöffnungeπ sind in der Folie und/oder dem Träger angeordnet, fhre Lage ist der jeweiligen Applikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepasst und sie grenzen bevorzugt einseitig an einen Hohlraum, der als Ventilsitz ausgebildet ist Die Ausbildung der Ventilsitze selbst folgt einem bewährten technischen Prinzip, wie es z.B. in Verbrennungsmaschinen und in pneumatischen Steuerungen angewendet wird. Erfindungsgemäß wird es zur Ausbildung der Vorrichtung durch die Kombination mit Folie als Dichtung und den angegebenen Ebenen A und B für die Mikrofluidik abgewandelt.

Die gewählte Festigkeit der Folien gestattet ihre Penetration an Ein- und Ausiassöffnungen mit Nadeln, Kanülen oder ähnlichem wie beispielhaft in Fig. 3 angegeben. Die Ein- und Auslassöffnungen können auch bei der Fertigung mittels Bohren, Lasern oder Stanzen in die Folien eingebracht werden. Mit Druck auf die Öffnungen aufgesetzte und abdichtende Adapter bekannter Ausführung ermöglichen dabei die Verbindung mit externen Flüssigkeitsreservoiren. Daneben können die Flüssigkeiten durch alle denkbaren Systeme, die hydraulischen Druck aufbauen können, wie z.B. beliebige Pumpen oder Injektionssysteme in die Vorrichtung eingebracht werden.

Wie in Fig. 4a gezeigt, wird ein Flüssigkeitsstrom durch Aufspaltung in mehrere Kanalabzweigungen aufgeteilt und unterschiedlichen Auslässen zugeführt und realisiert auf diese Weise die Verteilung von Flüssigkeiten. Die Zahl der Öffnungen und Ventile, sowie die Form und Lage der Kanäle und Kavitäten ist frei wählbar und wird den Applikationen speziell angepasst. Die einfache Umkehr der Flussrichtung erlaubt eine Zusammenführung oder Mischung von Flüssigkeiten. Zur Mischung werden dabei unterstützend kurze Richtungswechsel des Flüssigkeitsstromes herangezogen. Auch die Anordnung von Richtungswechseln in einem Kanal, wie bei Mäandern üblich, unterstützt sehr effektiv die Mischung von Flüssigkeiten.

Eine Dosierung von Flüssigkeiten wird dadurch realisiert, dass eine Anordnung wie in Fig. 5 gezeigt verwendet wird. Erzeugt man über eine Öffnung in Ebene A einen permanenten Trägerstrom bei offenem Ventil, wird über die zweite Öffnung in Ebene A das geschlossene Ventil nur zur Injektion präzise dosierbarer Mengen einer anderen Flüssigkeit genutzt. Der Mäander in Ebene B bewirkt eine Vermischung der dosierten Flüssigkeit mit dem Trägerstrom. Ein Richtungswechsei des Flüssigkeitsstromes bei geschlossenem Dosierventil erhöht die effektive Vermischung. Dabei wird insbesondere die in Mikrostrukturen auftretende Laminarströmung, die eine Vermischung behindert, beseitigt. Hilfsmittel dabei ist die Gestaltung der Kanäle wie z.B. eine mäanderförmige Ausführung des Mischungsbereiches (Fig. 5). Hier bewirken die Ecken und Kanten eine Verwirbelung der Flüssigkeiten. Die Entnahme erfolgt über die Öffnung in Ebene B.

Die Lösung trockener Reagenzien ist eine besondere erfind ungsgemäße Anwendung der Vorrichtung. Vor der Laminierung des Trägerelementes können dessen Kanäle und Kavitäten mit festen oder flüssigen Reagenzien, befüllt werden. Flüssige Reagenzien können zuvor eingetrocknet oder lyophylisiert werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fiuidikeiementes ist in besonderer Weise geeignet, die Auflösung von Reagenzien zu erzielen, die in getrockneter Form in den Kanälen und Kavitäten bevorratet sind. Der rasche Richtungswechsel des Flüssigkeitsstromes befördert dabei die Auflösung von Stoffen in gleicher weise, wie das Schütteln eines Gefäßes.

Mit der beschriebenen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integrierter reversibier Ventiianordnung ist in einfacher Weise ein Öffnen und Sperren eines Flüssigkeitsstromes möglich, wobei die Gestaltung der Fliesskanäle und die Anordnung und Zahl der Ventile in beiden Ebenen leicht der gewünschten Funktion, z.B. Mischung, Injektion, Aufspaltung der Flüssigkeätsströme, chemische oder biochemische Reaktion, angepasst werden kann. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die aus zwei Ebenen von Kanälen und Kavitäten besteht. Dazu werden der Funktion entsprechende Kanäle und Kavitäten jeweils in Ober- und Unterseite von flachen Trägern eingearbeitet und beidseitig und ganzflächig mit Folien laminiert Die Verbindung zwischen beiden Ebenen wird durch Ventile hergestellt, die einseitig mit einem Ventilsitz, der einen druckfesten Abschluss ermöglicht, ausgestattet sind.

Das mechanische Einpressen der elastischen Folien in die Ventilsitze durch einen formgieichen Stempel oder Aktuator gestattet reversibles Verschließen und Öffnen zwischen Ober- und Unterseite. Die besondere Ausbildung der Ventilsitze erlaubt ein sicheres und druckfestes Verschließen wobei die Flussrichtung durch die Gestaltung dieser Ventile keinen Einfiuss hat.

Das Befüilen und Entleeren erfolgt durch Löcher in den Folien oder Durchstechen der Folien oder durch Röhrchen, die mit den Kanalsystemen verbunden sind.

Insbesondere erlaubt die Erfindung eine frei wählbare Ausbildung von mehreren Kanalsystemen und mehreren Ventilen in einem Element und eine beliebige Anzahl und Form von Ein- und Ausgängen und gestattet damit komplexe fluidische Funktionen auszuführen.

Zur Hersteilung der Vorrichtung werden industrielle Fertigungsverfahren, wie z.B. Spritzgießen und Laminieren verwendet.

Fluid ikkartusche und Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeiten, unter Benutzung einer Vorrichtung bestehend aus: a) einem pianaren Träger mit Kanälen und/oder Kavitäten auf 2 oder mehr Ebenen, die von Folien bedeckt sind; b) Ein- und Auslassöffnungen sowie wahlweise Verbindungen mit Ventilfunktion zwischen den Ebenen und aufweisend die folgenden Handhabungen:

- Transport von einer oder mehreren Flüssigkeiten in und/ oder zwischen den Ebenen in wahlweise wechselnden Richtungen,

- Sammeln und/oder Verteilen und/oder Mischen von Flüssigkeiten,

- wahlweises Verschließen der Durchbrüche. Anordnung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, wobei die Träger aus Silizium, Siliziumverbindungen, Glas, Keramik, Metallen, Papier oder Polymeren oder Beschichtungen aus solchen oder Kombinationen aus solchen bestehen können.

Anordnung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens gemäß, wobei die Ein- und Auslassöffnungen in der Folie und/oder dem Träger angeordnet sind.

Anordnung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, wobei die verschließbaren Verbindungen einseitig an einen Hohlraum grenzen, der als Ventilsitz ausgebildet ist.

Anordnung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens, wobei die Folien elastisch sind und sich dem Ventilsitz anpassen.

Verfahren und Anordnung, wobei die Folien durch Aktuatoren von außen in die Ventilsitze gepresst werden und die Verbindungen zwischen den Ebenen druckfest verschließen.

Verfahren und Anordnung, wobei die Flüssigkeiten durch Injektion und/oder beliebige Pumpsysteme in die Kartusche eingebracht werden.

Verfahren und Anordnung, wobei durch geeignete Kanalführung und Kombination von Ventilen wahlweise Aufteilung von Flüssigkeiten realisiert wird.

Verfahren und Anordnung, wobei durch geeignete Kanalführung und Kombination von Ventilen wahlweise Zusammenführung oder Mischung von Flüssigkeiten realisiert wird.

Verfahren und Anordnung, wobei durch geeignete Kanalführung und Kombination von Ventilen wahlweise Dosierung von Flüssigkeiten realisiert wird.

Verfahren und Anordnung, wobei der Richtungswechsel des Fiüssigkeitstransportes die Auflösung von Reagenzien bewirkt, die in getrockneter Form in den Kanälen und Kavitäten bevorratet sind.

Verfahren und Anordnung, wobei der Richtungswechsel des Flüssigkeitstransportes die Mischung von Flüssigkeiten bewirkt, die in den Kanälen und Kavitäten zusammengeführt werden. Bezugszeichen I fste

1 Träger/Trägerelement

1 ' Stützelement

2a, 2b Folie auf Ebene A₁ Folie auf Ebene B

3, 3a, 3b, ... 3n Einlass-/Auslassöffnung

4, 4a, 4b, ... 4n Kavität

5, 5a, 5b, ... 5n Verbindungskanai

6, 6a, 6b, ... 6n Ventilsitz

7, 7a, 7b, ... 7n Aktuator/Stempel

8 Einlass-/Auslassröhrchen

9 Injektor

10 O-Ring

11 elektrisches Mikroarray

A Ebene A

B Ebene B

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Handhabung von Flüssigkeiten, beinhaltend

1) einen Träger, umfassend a) einen oder mehrere Hohlräume, die als Kanäle und/oder Kavitäten ausgebildet sind und den Transport von Flüssigkeit erlauben; b) eine oder mehrere Ein- und/oder Auslassöffnungen, die einen Flüssϊgkeitseintrag bzw. -austrag in und/oder aus einem Hohlraum a) und/oder einem Träger gestatten; c) ein oder mehrere verschließbare Ventile, die derart mit einem Hohlraum a) verbunden sind, dass ein Flüssigkeitsstrom im Träger geregelt werden kann, wobei mindestens ein Ventil einen Ventilsitz aufweist, der derart in einen Träger als Vertiefung eingelassen ist, dass sich der Ventilsitz an einer von außen zugänglichen Oberfläche eines Trägers befindet und der Ventilsitz eine Form aufweist, in die ein formentsprechender externer Aktuator im Wesentlichen passgenau einsetzbar ist;

2) eine elastische Folie, die mindestens einen Teii der Oberfläche des Trägers bedeckt und einen Ventilsitz eines verschließbaren Ventils c) derart überdeckt, so dass zwischen Folie und Träger ein Hohlraum entsteht und die elastische Folie, durch mechanisches Einpressen der Folie über einem Ventilsitz durch einen dem Ventilsitz formentsprechenden, externen Aktuator, einer Oberfläche des Ventilsitzes anlagerbar ist und dadurch ein Ventil c) verschiießbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein Material aufweist, welches ausgewählt ist aus Silizium, Siliziumverbindungen, Glas, Keramik, Metali, Papier, einem Polymer oder Kombinationen davon.

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere Hohlräume aufweist und mindestens zwei Hohlräume nicht in derselben Ebene des Trägers angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Ein- und/oder Auslassöffnungen in dem Träger und/oder in der Foüe angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlraum des Trägers eine Flüssigkeit aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kombination von Hohlräumen, Ein- und/oder Auslassöffnungen und Ventilen aufweist, die eine Separation, ein Zusammenführen, eine Dosierung und/oder ein Mischen von Flüssigkeiten erlaubt.

7. Verfahren zur Handhabung von Flüssigkeiten, umfassend die Schritte: i) Bereitstellen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; ii) Bereitstellen einer oder mehrerer Flüssigkeiten; iii) gezielte Regulierung eines Flüssigkeitsstromes in einem oder mehreren Hohlräumen des Trägers durch Öffnen und/oder Schließen mindestens eines verschließbaren Ventils, wobei eine Folie durch einen externen Aktuator von außen in einen Ventilsitz gepresst oder eine Folie durch Entfernen eines externen Aktuators aus einem Ventilsitz gelöst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrom in wechselnden Richtungen reguliert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Flüssigkeiten aus Schritt ii) über eine oder mehrere Einlassöffnungen in einen Hohlraum eingeführt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regulation eines Flüssigkeitsstromes in wechselnden Richtungen einen Lösungs- und/oder einen Mischvorgang bewirkt.

11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zum Aufteilen, Zusammenführen, Dosieren und/oder Mischen von Flüssigkeiten.

12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zur Lösung von einem oder mehreren Reagenzien, die in einem Hohlraum bevorratet sind.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösungsvorgang durch mehrfachen regulierten Richtungswechsel des Flüssigkeitsstromes in einem Hohlraum vermittelt wird.

14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zur Durchführung eines chemischen und/oder biochemischen Prozesses.

15. Anlage zur Steuerung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend:

A) eine Aufnahmevorrichtung für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6;

B) einen oder mehrere Aktuatoren, die in einen oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Ventilsitze einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 im Wesentlichen passgenau einsetzbar sind;

C) eine Steuereinheit, die eine gezielte Aktivierung einzelner oder mehrerer vorher festlegbarer Aktuatoren zu einem vorher festlegbaren Zeitpunkt und/oder über einen vorher festlegbaren Zeitraum erlaubt, wobei nach erfolgter Aktivierung ein mechanisches Einpressen einer Folie einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durch den ausgewählten, aktivierten Aktuator erfolgt.