WO2019096562A1 - Adapter für eine mikrofluidische vorrichtung zur überführung einer substanz, insbesondere einer probe - Google Patents

Adapter für eine mikrofluidische vorrichtung zur überführung einer substanz, insbesondere einer probe Download PDF

Info

Publication number
WO2019096562A1
WO2019096562A1 PCT/EP2018/079385 EP2018079385W WO2019096562A1 WO 2019096562 A1 WO2019096562 A1 WO 2019096562A1 EP 2018079385 W EP2018079385 W EP 2018079385W WO 2019096562 A1 WO2019096562 A1 WO 2019096562A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adapter
substance
chamber
microfluidic device
input chamber
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/079385
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Hoffmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2019096562A1 publication Critical patent/WO2019096562A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/028—Modular arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0631—Purification arrangements, e.g. solid phase extraction [SPE]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689—Sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B01L2300/047—Additional chamber, reservoir
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • B01L2400/0683—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers mechanically breaking a wall or membrane within a channel or chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation

Definitions

  • Microfluidic systems also called lab-on-a-chip systems, allow the analysis of small sample volumes with high sensitivity, especially of chemical or biological samples. Automation,
  • the different samples and reagents depending on the respective assay should be able to be introduced uniformly into the cartridges.
  • the invention relates to an adapter for a
  • the adapter comprises a substance input chamber and a fluidly connected to the substance input chamber
  • An adapter is to be understood in particular as meaning a unit which can be firmly but preferably detachably connected to the microfluidic device.
  • the microfluidic device can be a lab-on-a-chip device, for example a microfluidic cartridge, which can be introduced, for example, into an analysis device for processing the cartridge.
  • a substance input chamber may be understood as a chamber for receiving a substance.
  • the adapter comprises an opening to the substance input chamber through which a substance can be introduced from outside the adapter into the substance input chamber.
  • the substance may have a
  • Substance carrier or sample carrier are introduced through the device, wherein it is the carrier for example, a cotton swab, a
  • the substance may in particular be a sample to be processed and / or analyzed in the microfluidic device. Furthermore, the substance can also
  • connection channel fluidically connected to the substance input chamber can be a channel through which a fluid, in particular a liquid, emerges from the channel
  • Substance input chamber out and preferably in the
  • Substanzeine input chamber can be transported into it.
  • Carriage may in particular be understood to mean a transfer or a transport, the transport being able to take place in particular by utilizing gravity and / or pressure-driven using a hydraulic or pneumatic system.
  • the connection channel preferably connects the substance input chamber to an opening in an outer wall of the adapter.
  • the adapter according to the invention has the advantage that, depending on the nature and extent of a substance, uniform transfer of parts of the substance or of the entire substance into the microfluidic device is possible.
  • Microfluidic device especially in the case of microfluidic cartridges, perform uniform and the individual design of the substance intake depending on the nature of the substance on the
  • the adapter according to the invention is thus practically universally applicable and the substance input chamber can be tailored individually to the substance, in particular to the sample.
  • the sample may be a chemical or biological sample, such as a body fluid such as blood, sputum, biological tissue, particularly formalin-fixed paraffin-embedded tissue, or a swab which has been biologically targeted by the microfluidic device such as pathogens. Proteins or nucleotide sequences can be examined.
  • the adapter according to the invention has the advantage that an input of a substance into the microfluidic device is significantly facilitated. Instead of having to enter the substance directly into the microfluidic device, the substance can first be introduced into the substance input chamber of the adapter and introduced together with the adapter into the microfluidic device. This reduces the risk of loss or contamination of substance material. In addition, the substance in the substance input chamber of the adapter can be safely stored until use in the microfluidic device. In particular, the adapter for recording and
  • the adapter according to the invention has the advantage that a substance via the connection channel from the microfluidic device out in the Substanzeingabetting, ie in the adapter, can be performed. Via the adapter according to the invention can thus advantageously substances well-defined be removed from the device, for example
  • the adapter comprises, in addition to a first substance input chamber with a first fluidically connected connection channel, a second chamber, which is preferably fluidically connected to a second connection channel.
  • the second chamber may in particular be designed as a second substance input chamber.
  • the adapter can furthermore have further substance input chambers with preferably fluidically connected connection channels. This has the advantage that two or more substances can be introduced simultaneously or successively into the microfluidic device via an adapter.
  • the volumes of the chambers can be different sizes.
  • one volume is different from the first
  • Substanzeine input chamber and a volume of the second chamber by a factor between 1 and 20,000, preferably between 1 and 1000.
  • a DNA extraction column may in particular be understood as meaning a column of a commercially available DNA extraction kit, for example QIAamp® DNA Mini Kit. This has the advantage that at least part of the DNA extraction can be performed directly in the adapter.
  • the substance input chamber preferably comprises at least part of a DNA extraction column.
  • the adapter includes a lid or plug for sealing the substance input chamber.
  • the adapter comprises a plurality of chambers
  • the adapter may comprise a plurality of lids or plugs or one or more lids or plugs which cover a plurality of openings in the chambers. So that can
  • the adapter may comprise one or more reagent chambers with upstream reagents for processing in the microfluidic device, in particular reagents in freeze-dried form, for example reagents for carrying out a polymerase chain reaction (PCR for short).
  • PCR polymerase chain reaction
  • an adapter which is preferably already matched to a specific type of substance, in particular sample, also comprises reagents required for processing the substance.
  • the adapter comprises one or more sealing foils for closing openings of the reagent chambers.
  • the adapter comprises a the substance input chamber and the reagent chamber separating wall, wherein the wall has a, in particular destructible by ultrasound, predetermined breaking point.
  • the predetermined breaking point can be realized by a partial reduction in the thickness of the wall.
  • the adapter alternatively or additionally has a fluid channel connecting the substance input chamber and the reagent chamber, wherein the fluid channel is closed with a closure means, in particular paraffin.
  • a closure means comprising paraffin
  • a release of the fluid channel can be introduced via an introduced from outside heat to melt the paraffin.
  • the first Substanzeingabehunt is fluidly connected via an overflow channel with a collecting chamber.
  • Substanzeine input chamber absorbed substance a predetermined amount does not exceed, since an excess leads to an outflow of particular liquid substance via the overflow channel into the collecting chamber.
  • the overflow channel preferably connects the substance input chamber and the collecting chamber above the connection channel
  • the portion of the substance input chamber between the connection channel and overflow channel determines the volume of the predetermined amount.
  • the portion of the substance input chamber between the connection channel and overflow channel determines the volume of the predetermined amount.
  • the adapter comprises a ventilation channel connected to the substance input chamber.
  • a ventilation channel connected to the substance input chamber.
  • the adapter comprises on an outer side elastic material or an elastic layer for a fluid-tight reception in an adapter receiving chamber of the microfluidic device.
  • the invention also relates to a microfluidic device.
  • the microfluidic device comprises an adapter receiving chamber which is designed to receive an adapter according to the invention and has a fluidic connection adapted to the connection channel of the adapter.
  • the adapter comprises an adhesive channel opening on an outer side of the adapter.
  • the outer side can be a part of an outer wall of the adapter which, after being received in the microfluidic device, is surrounded by the adapter receiving chamber.
  • the adhesive channel is in particular a channel which is formed, one or more to convey predetermined types of adhesive.
  • the adapter has one or more openings, into which the connection channels open on an outer side of the adapter, in each case an annular depression or groove.
  • Recesses or grooves are formed to receive a band or a ring, which preferably protrudes beyond the recess or the groove.
  • the band or the ring may comprise elastic material, for example rubber, PDMS and / or polyurethane (PU).
  • the band or the ring advantageously act as seals around the openings.
  • connection channels to fluidic connections, in particular channels, of the adapter receiving chamber takes place.
  • the invention further relates to a method for conveying a
  • Substance in particular a sample, between an adapter and a microfluidic device.
  • an adapter is inserted into an adapter receiving chamber of the microfluidic device, wherein the adapter has a substance input chamber and a with the
  • Substanzeine input chamber has fluidically connected connection channel.
  • the substance is transported between the
  • Substanze input chamber of the adapter and the microfluidic device via the connection channel Preferably, the substance is introduced into the substance input chamber of the adapter.
  • the substance is conveyed from the substance input chamber into the microfluidic device via the connection channel, wherein the introduction of the substance in the
  • Substanzeingabetting can take place before or after the introduction of the adapter into the adapter receiving chamber.
  • a gap between the adapter and the adapter receiving chamber is sealed with a preferably curable substance after insertion of the adapter. This increases
  • the curable substance is preferably low viscosity liquid, so that the gap is wetted, but a risk of blockage of channels is low.
  • the adapter is welded fluid-tight with the microfluidic device
  • the gap between the adapter and the adapter receiving chamber is welded fluid-tight.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the invention
  • FIG. 1 a shows an exemplary embodiment of the adapter 100 according to the invention.
  • the adapter 100 comprises a first substance input chamber 111 and a second substance input chamber 112, the first substance input chamber 111 having a first connection channel 151 and the second
  • Substanzeeingabehunt 112 is fluidly connected to a first connection channel 152.
  • the adapter 100 has the shape of a cylinder 100, wherein the first and second substance input chambers 111, 112 each have an opening 121, 122 on the top surface 101 of the substance input cylinder 100, and the first and second
  • connection channel 151, 152 on the lateral surface 102 of the cylinder 102 end.
  • the adapter 100 may also have a different geometric shape.
  • the shape may vary depending on a size and number of
  • Substanze input chambers be configured.
  • the substance input chambers 111, 112 may each have volumes between 1 microliter and 20 milliliters, preferably between 10 microliters and 10 milliliters.
  • One or more of the substance input chambers 111, 112 may be formed in particular for receiving a DNA extraction column, wherein the dimensions of the volume is adapted to the size of the DNA extraction column.
  • the connection channels 151, 152 may have, for example, round, angular or polygonal cross-sections and, for example, diameters between 1 micrometer and 5 millimeters, preferably between 10 micrometers and 1 millimeter.
  • the adapter 100 may consist inter alia of polymers such as PC, COC, COP, PMMA, PTFE, PEEK, ABS, PE, PDMS and optionally also include metals such as aluminum.
  • the adapter 100 can be manufactured as a whole or partially in an injection molding process or by co-extrusion. In addition, 3D printing, milling or hot stamping can be used.
  • oncology area may include FFPE tissue or biopsy tissue into the first substance input chamber 111 for analysis of tumor cells and blood plasma for analysis of cell-free DNA in the second
  • Substanze input chamber 112 are entered.
  • both substances, in particular samples, out of the substance input chambers 111, 112 out as well as in the connection are entered.
  • Substanzeine input chambers 111, 112 are guided into it.
  • the adapter 100 illustrated in FIG. 1 b has, for example, an eye
  • connection channels 153 each with a connection channel 153, wherein the connection channels 153 each end with an end 154 on the lateral surface 102, so that a star-shaped distribution of the ends 154 on the
  • An adapter 100 configured in this form is suitable, for example, for inclusion in an adapter receiving chamber 210 of a microfluidic device 200, the adapter receiving chamber 210 being designed to receive the adapter 100, as in FIG. 2
  • the adapter receiving chamber 210 faces the
  • Connection channels of the adapter 100 tuned fluidic ports 211, in this example eight ports 211.
  • the illustrated in Figure 2 The illustrated in Figure 2
  • Microfluidic device 200 thus represents an exemplary embodiment of a microfluidic device 200 according to the invention with an adapter receiving chamber 210 designed to receive the adapter 100.
  • the adapter 100 may be on an outer side, for example on the lateral surface 102, elastic material or an elastic layer for a fluid-tight
  • the adapter 100 can at least partially made of a self-sealing material such as Teflon, so that when tight fit of the adapter 100 in the
  • Adapter receiving chamber 210 is a fluid-tight connection.
  • the adapter 100 has around one or more of the ends 154 of the connection channels 153 an annular recess 157 or groove 157, in which a band 158 or a ring 158 can be accommodated.
  • the band 158 and the ring 158 can be elastic Have material, for example rubber, PDMS and / or PU, and are pressed into the recesses 157 or grooves 157.
  • the band 158 or the ring 158 have a thickness which is greater than a depth of the recess 157
  • the band or the ring advantageously acts as seals around the ends 154 of the connection channels 153, so that a fluid-tight contact with the fluidic connections 211 of the adapter receiving chamber 210 can take place.
  • FIG. 1c shows an embodiment of the adapter 100 according to the invention, wherein the adapter 100 comprises a first substance input chamber 111 and a second substance input chamber 112, which have different sized volumes.
  • the volumes can be adjusted to each other depending on the application relatively.
  • FIG. 3 a shows a further exemplary embodiment of the adapter 100 according to the invention, wherein the adapter 100 comprises a reagent chamber 130 with upstream reagents 131 for processing in the microfluidic device 200.
  • the reagents 131 can be, for example, freeze-dried reagents for carrying out a polymerase chain reaction, for example PCR beads.
  • the adapter 100 may further include a sealing film 133 for closing an opening 132 of the
  • Reagent chamber 130 include.
  • the substance input chamber 111 and the reagent chamber 130 are separated by a wall 140 of the adapter 100.
  • the wall 140 comprises a predetermined breaking point 141, for example in the form of a locally smaller wall thickness.
  • the wall 140 comprises a predetermined breaking point 141, for example in the form of a locally smaller wall thickness.
  • Predetermined breaking point 141 by ultrasound destructible, so that a connection between the Substanzeingabehunt 111 and the reagent chamber 130 is created.
  • This allows the reagents 131 to be mixed with a sample 10 located in the substance input chamber 111 before the mixture can be transferred into the microfluidic device 200 via the connection channel 151.
  • the substance input chamber 111 and the reagent chamber 130 may be connected via a fluid channel 154, wherein the fluid channel 154 is closed by a closure means 155.
  • the closure means 155 is paraffin, which is easily removable by heating to release the fluid channel 154.
  • FIG. 3b shows a further embodiment of the invention
  • Adapter 100 wherein the Substanzeingabehunt 111 is fluidly connected via an overflow channel 160 with a collecting chamber 170.
  • the overflow channel 160 connects the Substanzeingabehunt 111 and the collecting chamber 170 above the connection channel 151 under normal use and orientation of the adapter 100, so that the portion of the
  • Substanzeingabetting 111 between the connection channel 151 and overflow channel 160 determines the maximum volume of the sample, which on the
  • Connection channel 151 can be transferred into the microfluidic device 200.
  • the adapter 100 can also have a venting channel 180 connected to the substance input chamber 111, which in particular supports emptying of the substance input chamber 111 into the microfluidic device 200 via the connection channel 121.
  • a venting channel 180 connected to the substance input chamber 111, which in particular supports emptying of the substance input chamber 111 into the microfluidic device 200 via the connection channel 121.
  • one ventilation channel can be provided in each case or one or more substance input chambers are connected to a common ventilation channel.
  • the adapter 100 may comprise a lid 190 for closing the substance input chamber 111, in particular for closing an opening 116 in the substance input chamber 111.
  • the lid 190 may comprise elastic materials such as TPU, TPE, PDMS, rubber or the like PU included.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the invention
  • the inventive method 500 for transferring a substance into a microfluidic device 200 for example using one of the above-described embodiments of the adapter according to the invention 100.
  • a first step 501 the adapter 100 is inserted into the
  • Adapter receiving chamber 210 of the microfluidic device 200 introduced.
  • a substance 10 is introduced into the substance input chamber 111 of the adapter 100, wherein the introduction of the substance 10 before or after the introduction of the adapter 100 in the
  • Adapter receiving chamber 210 can be done.
  • the substance 10 is conveyed out of the substance input chamber 111 via the connection channel 151 into the microfluidic device 200.
  • the substance 10 can be introduced from the microfluidic device 200 via the connection channel 151 into the substance input chamber 111 and the third step 503 can be omitted.
  • a gap remaining between the adapter 100 and the device 200 can be sealed with another substance.
  • this substance can be a liquid, for example a low-viscosity adhesive, which wets the gap but does not close the connection channel.
  • the adhesive may be, for example, a UV-curable adhesive, a cyanoacrylate adhesive or a photoactivatable adhesive.
  • the adapter 100 can preferably have an adhesive channel opening out on an outer side of the adapter 100, via which the further substance, in particular an adhesive, can be guided into the gap.
  • the adhesive channel may, for example, have the shape of one of the connection channels 151, 152, 153 and likewise end on the lateral surface 102.
  • the adhesive channel can also be connected to a reservoir for pre-storage of the adhesive, wherein the reservoir, for example, the shape of one of
  • Substance input chambers 111, 112 may have.
  • the adapter 100 may be replaced by a
  • Laser welding process with the microfluidic device 200 are fluid-tightly connected.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter (100) für eine mikrofluidische Vorrichtung (200), wobei der Adapter (100) eine Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und einen mit der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) fluidisch verbundenen Anschlusskanal (151, 152, 153) zur Überführung einer Substanz (10), insbesondere einer Probe (10), aus der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) in die mikrofluidische Vorrichtung (200) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine mikrofluidische Vorrichtung (200) mit einem erfindungsgemäßen Adapter (100) sowie ein Verfahren (500) zum Befördern einer Substanz (10) zwischen dem Adapter (100) und der mikrofluidischen Vorrichtung (200).

Description

Beschreibung
Titel
Adapter für eine mikrofluidische Vorrichtung zur Überführung einer Substanz, insbesondere einer Probe
Stand der Technik
Mikrofluidische Systeme, auch Lab-on-a-Chip-Systeme genannt, erlauben das Analysieren von kleinen Probenmengen mit einer hohen Sensitivität, insbesondere von chemischen oder biologischen Proben. Automation,
Miniaturisierung und Parallelisierung erlauben zudem eine Reduktion von händischen Schritten und somit eine Verminderung von dadurch verursachten Fehlern. Moderne Lab-on-a-Chip-Systeme ermöglichen die Durchführung vielfältiger Assays. Um Skaleneffeke auszunutzen, wird eine möglichst universelle Einsetzbarkeit von Kartuschen dieser Systeme angestrebt.
Gleichzeitig sollten die abhängig vom jeweiligen Assay unterschiedlichen Proben und Reagenzien einheitlich in die Kartuschen eingebracht werden können.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung einen Adapter für eine
mikrofluidische Vorrichtung. Der Adapter umfasst eine Substanzeingabekammer und einen mit der Substanzeingabekammer fluidisch verbundenen
Anschlusskanal zur Beförderung einer Substanz und/oder einer Reagenz zwischen der Substanzeingabekammer und der mikrofluidischen Vorrichtung.
Unter einem Adapter ist insbesondere eine Einheit zu verstehen, welche mit der mikrofluidischen Vorrichtung fest, aber vorzugsweise lösbar verbunden werden kann. Bei der mikrofluidischen Vorrichtung kann es sich dabei um eine Lab-on-a- Chip-Vorrichtung handeln, beispielsweise um eine mikrofluidische Kartusche, welche beispielsweise in eine Analysevorrichtung für eine Prozessierung der Kartusche eingeführt werden kann. Unter einer Substanzeingabekammer kann eine Kammer zur Aufnahme einer Substanz verstanden werden. Vorzugsweise umfasst der Adapater eine Öffnung zur Substanzeingabekammer, durch welche eine Substanz von außerhalb des Adapters in die Substanzeingabekammer eingebracht werden kann. Beispielsweise kann die Substanz über einen
Substanzträger oder Probenträger durch die Vorrichtung eingebracht werden, wobei es sich bei dem Träger beispielsweise um ein Wattestäbchen, ein
Stäbchen oder einen Draht handeln kann. Bei der Substanz kann es sich insbesondere um eine in der mikrofluidischen Vorrichtung zu prozessierende und/oder analysierende Probe handeln. Ferner kann die Substanz auch
Reagenzien umfassen . Bei dem mit der Substanzeingabekammer fluidisch verbundenen Anschlusskanal kann es sich um einen Kanal handelt, durch welchen ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, aus der
Substanzeingabekammer heraus und vorzugsweise auch in die
Substanzeingabekammer hinein befördert werden kann. Unter einer Beförderung kann insbesondere eine Überführung oder ein Transport verstanden werden, wobei die Beförderung insbesondere unter Ausnutzung der Schwerkraft und/oder druckgetrieben unter Einsatz einer Hydraulik oder Pneumatik erfolgen kann. Der Anschlusskanal verbindet vorzugsweise die Substanzeingabekammer mit einer Öffnung in einer Außenwand des Adapters. Der erfindungsgemäße Adapter hat den Vorteil, dass je nach Art und Umfang einer Substanz eine einheitliche Überführung von Teilen der Substanz oder auch der gesamten Substanz in die mikrofluidische Vorrichtung möglich ist. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, eine Adapteraufnahmekammer der
mikrofluidischen Vorrichtung, insbesondere im Falle von mikrofluidischen Kartuschen, einheitlich auszuführen und die individuelle Ausgestaltung der Substanzaufnahme abhängig von der Natur der Substanz auf den
erfindungsgemäßen Adapter zu verlagern. Der erfindungsgemäße Adapter ist somit praktisch universell einsetzbar und die Substanzeingabekammer kann jeweils auf die Substanz, insbesondere auf die Probe individuell zugeschnitten werden. Bei der Probe kann es sich insbesondere um eine chemische oder biologische Probe handeln, beispielsweise um eine Körperflüssigkeit wie Blut, Sputum, biologisches Gewebe, insbesondere formalinfixiertes paraffin eingebettetes Gewebe, oder einen Abstrich, welche mit Hilfe der mikrofluidischen Vorrichtung auf biologische Entitäten wie beispielsweise Pathogene, Proteine oder Nukleotidsequenzen untersucht werden kann.
Ferner hat der erfindungsgemäße Adapter den Vorteil, dass eine Eingabe einer Substanz in die mikrofluidische Vorrichtung deutlich erleichtert wird. Anstatt die Substanz direkt in die mikrofluidische Vorrichtung eingeben zu müssen, kann die Substanz zunächst in die Substanzeingabekammer des Adapters eingebracht und gemeinsam mit dem Adapter in die mikrofluidische Vorrichtung eingebracht werden. Dies verringert das Risiko eines Verlust oder einer Kontamination von Substanzmaterial. Außerdem kann die Substanz in der Substanzeingabekammer des Adapters bis zum einem Einsatz in der mikrofluidischen Vorrichtung sicher verwahrt werden. Insbesondere ist der Adapter für die Aufnahme und
Überführung von flüssigen Substanzen besonders vorteilhaft einsetzbar, so dass die Notwendigkeit einer Verflüssigung der Substanz entfällt.
Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Adapter den Vorteil, dass auch eine Substanz über den Anschlusskanal aus der mikrofluidischen Vorrichtung heraus in die Substanzeingabekammer, also in den Adapter, geführt werden kann. Über den erfindungsgemäßen Adapter können somit vorteilhafterweise Substanzen wohldefiniert aus der Vorrichtung entnommen werden, beispielsweise
Reaktionsprodukte oder Reaktionszwischenprodukte.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Adapter neben einer ersten Substanzeingabekammer mit einem ersten fluidisch verbundenen Anschlusskanal eine zweite Kammer, welche vorzugsweise mit einem zweiten Anschlusskanal fluidisch verbunden ist. Die zweite Kammer kann insbesondere als eine zweite Substanzeingabekammer ausgebildet sein. Je nach Erfordernis kann der Adapter darüber hinaus weitere Substanzeingabekammern mit vorzugsweise fluidisch verbundenen Anschlusskanälen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass über einen Adapter zwei oder mehrere Substanzen gleichzeitig oder nacheinander in die mikrofluidische Vorrichtung eingebracht werden können.
Die Volumina der Kammern können dabei unterschiedlich groß sein.
Beispielsweise unterscheidet sich ein Volumen der ersten
Substanzeingabekammer und ein Volumen der zweiten Kammer um einen Faktor zwischen 1 und 20000, bevorzugt zwischen 1 und 1000.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Substanzeingabekammer zur Aufnahme einer DNA- Extraktionssäule ausgeformt. Unter einer DNA- Extraktionssäule kann insbesondere eine Säule eines kommerziell erhältlichen DNA- Extraktionskits verstanden werden, beispielsweise QIAamp® DNA Mini Kit. Dies hat den Vorteil, dass zumindest ein Teil der DNA- Extraktion direkt im Adapter durchgeführt werden kann. Vorzugsweise umfasst die Substanzeingabekammer dabei zumindest einen Teil einer DNA- Extraktionssäule.
Vorzugsweise umfasst Adapter einen Deckel oder Stopfen zum Verschluss der Substanzeingabekammer. Wenn, wie oben ausgeführt, der Adapter mehrere Kammern umfasst, so kann der Adapter mehrere Deckel beziehungsweise Stopfen oder einen oder mehrere Deckel beziehungsweise Stopfen umfassen, welche mehrere Öffnungen in die Kammern abdecken. Damit kann
vorteilhafterweise eine sichere Aufbewahrung der aufgenommenen Substanz verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Adapter eine oder mehrere Reagenzienkammern mit vorgelagerten Reagenzien für eine Prozessierung in der mikrofluidischen Vorrichtung umfassen, insbesondere Reagenzien in gefriergetrockneter Form, beispielsweise Reagenzien für die Durchführung einer Polymerase- Kettenreaktion (kurz PCR). Dies hat den Vorteil, dass ein vorzugsweise bereits auf eine bestimmte Art von Substanz, insbesondere Probe, abgestimmter Adapter ferner für eine Prozessierung der Substanz erforderliche Reagenzien mitumfasst. Vorzugsweise umfasst der Adapter eine oder mehrere Siegelfolien zum Verschluss von Öffnungen der Reagenzienkammern.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Adapter eine die Substanzeingabekammer und die Reagenzienkammer trennende Wand, wobei die Wand eine, insbesondere durch Ultraschall zerstörbare, Sollbruchstelle aufweist. Beispielsweise kann die Sollbruchstelle durch eine stellenweise Verringerung der Dicke der Wand realisiert sein. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die Substanz, insbesondere die Probe, und die Reagenzien bis zu einem gewünschten Zeitpunkt getrennt aufbewahrt werden können und anschließend ohne direkt Eingriff in den Adapter eine Vermischung von Substanz und Reagenzien erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Adapter alternativ oder zusätzlich einen die Substanzeingabekammer und die Reagenzienkammer verbindenden Fluidkanal auf, wobei der Fluidkanal mit einem Verschlussmittel, insbesondere Paraffin, verschlossen ist. Auch diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Probe und Reagenzien bis zu einem gewünschten Zeitpunkt getrennt aufbewahrt werden können und anschließend über eine durch den Fluidkanal wohldefinierte Schnittstelle miteinander vermischt werden können. Bei einem Verschlussmittel umfassend Paraffin kann eine Freigabe des Fluidkanals über eine von außen eingebrachte Wärme zum Schmelzen des Paraffins eingebracht werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Substanzeingabekammer über einen Überlaufkanal mit einer Auffangkammer fluidisch verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die in der
Substanzeingabekammer aufgenommene Substanz eine vorgegebene Menge nicht überschreitet, da eine Überschreitung zu einem Abfluss von insbesondere flüssiger Substanz über den Überlaufkanal in die Auffangkammer führt. Somit wird vorteilhafterweise maximal die vorgegebene Menge an Material der
Substanz über den Anschlusskanal in die mikrofluidische Vorrichtung überführt. Der Überlaufkanal verbindet dabei vorzugsweise die Substanzeingabekammer und die Auffangkammer oberhalb des Anschlusskanals bei
bestimmungsgemäßer Verwendung des Adapters, so dass der Abschnitt der Substanzeingabekammer zwischen Anschlusskanal und Überlaufkanal das Volumen der vorgegebenen Menge bestimmt. Unter einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Adapters kann insbesondere eine vorgesehene Anordnung des Adapters in der mikrofluidischen Vorrichtung verstanden werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Adapter einen mit der Substanzeingabekammer verbundenen Entlüftungskanal. Dies hat den Vorteil, dass ein Druckausgleich zwischen der Substanzeingabekammer und einer Umgebung um den Adapter erfolgen kann. Ein solcher Entlüftungskanal unterstützt vorteilhafterweise insbesondere eine Entleerung der
Substanzeingabekammer über den Anschlusskanal.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Adapter an einer Außenseite elastisches Material oder eine elastische Schicht für eine fluiddichte Aufnahme in eine Adapteraufnahmekammer der mikrofluidischen Vorrichtung.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine mikrofluidische Vorrichtung. Die mikrofluidische Vorrichtung umfasst eine Adapteraufnahmekammer, welche für eine Aufnahme eines erfindungsgemäßen Adapters ausgebildet ist und einen auf den Anschlusskanal des Adapters abgestimmten fluidischen Anschluss aufweist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Adapter einen an einer Außenseite des Adapters mündenden Klebekanal. Bei der Außenseite kann es sich insbesondere um einen Teil einer Außenwand des Adapters handeln, welche nach Aufnahme in die mikrofluidische Vorrichtung von der Adapteraufnahmekammer umgeben ist. Bei dem Klebekanal handelt es sich insbesondere um einen Kanal, welcher ausgebildet ist, eine oder mehrere vorgegebenen Arten von Klebstoff zu befördern. Dies hat den Vorteil, dass nach Aufnahme des Adapters in die Adapteraufnahmekammer Klebstoff für eine Versiegelung eines zwischen dem Adapter und der Adapteraufnahmekammer verbleibenden Spalts auf einfache Weise in den Spalt befördert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Adapter um ein oder mehrere Öffnungen, in welche die Anschlusskanäle an einer Außenseite des Adapters münden, jeweils eine ringförmige Vertiefung oder Nut auf. Die
Vertiefungen beziehungsweise Nuten sind dabei ausgeformt, um ein Band oder einen Ring aufzunehmen, welches beziehungsweise welcher vorzugsweise über die Vertiefung beziehungsweise die Nut hinausragt. Das Band beziehungsweise der Ring können elastisches Material aufweisen, beispielsweise Gummi, PDMS und/oder Polyurethan (PU). Das Band beziehungsweise der Ring wirken vorteilhafterweise als Dichtungen um die Öffnungen. Somit kann
vorteilhafterweise ein abgedichteter Anschluss der Anschlusskanäle an fluidische Anschlüsse, insbesondere Kanäle, der Adapteraufnahmekammer erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Befördern einer
Substanz, insbesondere einer Probe, zwischen einem Adapter und einer mikrofluidischen Vorrichtung. In einem ersten Schritt wird ein Adapter in eine Adapteraufnahmekammer der mikrofluidischen Vorrichtung eingebracht, wobei der Adapter eine Substanzeingabekammer und einen mit der
Substanzeingabekammer fluidisch verbundenen Anschlusskanal aufweist. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Befördern der Substanz zwischen der
Substanzeingabekammer des Adapters und der mikrofluidischen Vorrichtung über den Anschlusskanal. Vorzugsweise erfolgt dabei ein Einbringen der Substanz in die Substanzeingabekammer des Adapters. Die Substanz wird aus der Substanzeingabekammer in die mikrofluidische Vorrichtung über den Anschlusskanal befördert, wobei das Einbringen der Substanz in die
Substanzeingabekammer vor oder nach dem Einbringen des Adapters in die Adapteraufnahmekammer erfolgen kann. Alternativ kann auch eine Einbringen der Substanz aus der mikrofluidischen Vorrichtung in die
Substanzeingabekammer über den Anschlusskanal erfolgen. Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Verfahrens und den folgenden vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen wird auch auf die oben ausgeführten Vorteile verwiesen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird nach Einbringen des Adapters ein Spalt zwischen dem Adapter und der Adapteraufnahmekammer mit einer vorzugsweise aushärtbaren Substanz abgedichtet. Dies erhöht
vorteilhafterweise die Dichtheit zwischen dem Adapter und der Vorrichtung. Bei der aushärtbaren Substanz handelt es sich vorzugsweise um Flüssigkeit mit geringer Viskosität, so dass der Spalt benetzt wird, aber eine Gefahr der Verstopfung von Kanälen gering ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Adapter mit der mikrofluidischen Vorrichtung fluiddicht verschweißt,
insbesondere über einen Laserschweißprozess. Dabei wird vorzugsweise der Spalt zwischen dem Adapter und der Adapteraufnahmekammer fluiddicht verschweißt. Dies hat den Vorteil einer fluiddichten und robusten Verbindung des Adapters mit der mikrofluidischen Vorrichtung für eine nachfolgende
Prozessierung der Substanz.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
Es zeigen
Figuren 1 bis 3 Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Adapters und der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung und
Figur 4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausführungsformen der Erfindung
Figur la zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Adapters 100. Der Adapter 100 umfasst eine erste Substanzeingabekammer 111 und eine zweite Substanzeingabekammer 112, wobei die erste Substanzeingabekammer 111 mit einem ersten Anschlusskanal 151 und die zweite
Substanzeingabekammer 112 mit einem ersten Anschlusskanal 152 fluidisch verbunden ist. In diesem Beispiel weist der Adapter 100 die Form eines Zylinders 100 auf, wobei die erste und die zweite Substanzeingabekammer 111, 112 jeweils eine Öffnung 121, 122 an der Deckfläche 101 des Zylinders 100 zur Eingabe von Substanzen aufweisen und der erste und der zweite
Anschlusskanal 151, 152 an der Mantelfläche 102 des Zylinders 102 enden. Der Adapter 100 kann aber auch eine andere geometrische Form aufweisen.
Insbesondere kann die Form abhängig von einer Größe und Anzahl von
Substanzeingabekammern ausgestaltet sein.
Die Substanzeingabekammern 111, 112 können beispielsweise jeweils Volumina zwischen 1 Mikroliter und 20 Milliliter, bevorzugt zwischen 10 Mikroliter und 10 Milliliter, aufweisen. Eine oder mehrere der Substanzeingabekammern 111, 112 können insbesondere zur Aufnahme einer DNA- Extraktionssäule ausgeformt sein, wobei die Abmessungen der Volumens an die Größe der DNA- Extraktionssäule angepasst ist. Die Anschlusskanäle 151, 152 können beispielsweise runde, eckige oder vieleckige Querschnitte aufweisen und beispielsweise Durchmesser zwischen 1 Mikrometer und 5 Millimeter, bevorzugt zwischen 10 Mikrometer und 1 Millimeter, aufweisen. Der Adapter 100 kann unter anderem aus Polymeren wie PC, COC, COP, PMMA, PTFE, PEEK, ABS, PE, PDMS bestehen und gegebenenfalls auch Metalle wie beispielsweise Aluminium umfassen. Der Adapter 100 kann dabei als Ganzes oder teilweise in einem Spritzgussverfahren oder mittels Co-Extrusion gefertigt werden. Daneben können 3D-Druck, Fräsen oder Heißprägen zum Einsatz kommen.
Als Substanzen kommen neben den oben genannten Probenbeispielsweise Plasma, Spinalfluid, Blut, Urin, Speichel, FFPE-Gewebe, Haare, Hautfetzen, Zigarettenstummel, Blut, (Ab-)Wasser, Lebensmittelproben, Erdproben, Luftproben oder auch FTA®- Karten in Frage. Beispielsweise können für eine Anwendung Bereich der Onkologie FFPE-Gewebe oder Biopsiegewebe in die erste Substanzeingabekammer 111 für eine Analyse von Tumorzellen und Blutplasma für eine Analyse von zellfreier DNA in die zweite
Substanzeingabekammer 112 eingegeben werden. Vorteilhafterweise können über die Anschlusskanäle sowohl Substanzen, insbesondere Proben, aus den Substanzeingabekammern 111, 112 heraus als auch in die
Substanzeingabekammern 111, 112 hinein geführt werden.
Der in Figur lb dargestellte Adapter 100 weist beispielsweiseacht
Substanzeingabekammern 113 mit jeweils einem Anschlusskanal 153 auf, wobei die Anschlusskanäle 153 mit jeweils einem Ende 154 auf der Mantelfläche 102 enden, so dass sich eine sternförmige Verteilung der Enden 154 auf der
Mantelfläche 102 ergibt. Ein in dieser Form ausgestalteter Adapter 100 ist beispielsweise zur Aufnahme in eine Adapteraufnahmekammer 210 einer mikrofluidische Vorrichtung 200 geeignet, wobei die Adapteraufnahmekammer 210 für die Aufnahme des Adapters 100 ausgebildet ist, wie in Figur 2
beispielhaft dargestellt. Die Adapteraufnahmekammer 210 weist auf die
Anschlusskanäle des Adapters 100 abgestimmte fluidischen Anschlüsse 211 auf, in diesem Beispiel acht Anschlüsse 211. Die in Figur 2 dargestellte
mikrofluidische Vorrichtung 200 stellt somit ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mikrofluidische Vorrichtung 200 mit einer für die Aufnahme des Adapters 100 ausgebildeten Adapteraufnahmekammer 210 dar.
Der Adapter 100 kann an einer Außenseite, beispielsweise an der Mantelfläche 102, elastisches Material oder eine elastische Schicht für eine fluiddichte
Aufnahme in die Adapteraufnahmekammer 210 der mikrofluidischen Vorrichtung 200 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der Adapter 100 zumindest teilweise aus einem selbstdichtenden Material wie beispielsweise Teflon gefertigt ein, sodass bei strammer Passung des Adapters 100 in die
Adapteraufnahmekammer 210 eine fluiddichte Verbindung erfolgt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Adapter 100 um ein oder mehrere der Enden 154 der Anschlusskanäle 153 eine ringförmige Vertiefung 157 oder Nut 157 auf, in welcher ein Band 158 oder ein Ring 158 aufgenommen werden können. Das Band 158 beziehungsweise der Ring 158 können elastisches Material aufweisen, beispielsweise Gummi, PDMS und/oder PU, und in die Vertiefungen 157 beziehungsweise Nuten 157 eingepresst sind.
Vorteilhafterweise weisen das Band 158 beziehungsweise der Ring 158 dabei eine Dicke auf, welche größer ist als eine Tiefe der Vertiefung 157
beziehungsweise der Nut 157, so dass sie über die Vertiefung 157
beziehungsweise Nut 157 hervorstehen. Das Band beziehungsweise der Ring wirken vorteilhafterweise als Dichtungen um die Enden 154 der Anschlusskanäle 153, so dass ein fluiddichter Kontakt zu den fluidischen Anschlüsse 211 der Adapteraufnahmekammer 210 erfolgen kann.
Figur lc zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Adapters 100, wobei der Adapter 100 eine erste Substanzeingabekammer 111 und eine zweite Substanzeingabekammer 112 umfasst, welche unterschiedlich große Volumina aufweisen. Die Volumina können dabei je nach Anwendungsfall relativ aufeinander abgestimmt sein.
Figur 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Adapters 100, wobei der Adapter 100 eine Reagenzienkammer 130 mit vorgelagerten Reagenzien 131 für eine Prozessierung in der mikrofluidischen Vorrichtung 200 umfasst. Bei den Reagenzien 131 kann es sich beispielsweise um gefriergetrocknete Reagenzien für die Durchführung einer Polymerase- Kettenreaktion handeln, beispielsweise PCR-Beads. Der Adapter 100 kann ferner eine Siegelfolie 133 zum Verschluss einer Öffnung 132 der
Reagenzienkammer 130 umfassen.
Die Substanzeingabekammer 111 und die Reagenzienkammer 130 sind durch eine Wand 140 des Adapters 100 getrennt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Wand 140 eine Sollbruchstelle 141, beispielsweise in Form einer stellenweise geringeren Wandstärke. Beispielsweise ist die
Sollbruchstelle 141 durch Ultraschall zerstörbar, so dass eine Verbindung zwischen der Substanzeingabekammer 111 und der Reagenzienkammer 130 geschaffen wird. Dies ermöglicht eine Vermischung der Reagenzien 131 mit einer in der Substanzeingabekammer 111 befindlichen Probe 10, bevor die Mischung über den Anschlusskanal 151 in die mikrofluidische Vorrichtung 200 überführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich können, wie in Figur 3a angedeutet, die Substanzeingabekammer 111 und die Reagenzienkammer 130 über einen Fluidkanal 154 verbunden sein, wobei der Fluidkanal 154 mit einem Verschlussmittel 155 verschlossen ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Verschlussmittel 155 um Paraffin, welches durch Erhitzung leicht entfernbar ist, um den Fluidkanal 154 freizugeben.
Figur 3b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Adapters 100, wobei die Substanzeingabekammer 111 über einen Überlaufkanal 160 mit einer Auffangkammer 170 fluidisch verbunden ist. Der Überlaufkanal 160 verbindet dabei die Substanzeingabekammer 111 und die Auffangkammer 170 oberhalb des Anschlusskanals 151 bei bestimmungsgemäßer Verwendung und Ausrichtung des Adapters 100, so dass der Abschnitt der
Substanzeingabekammer 111 zwischen Anschlusskanal 151 und Überlaufkanal 160 das maximale Volumen der Probe bestimmt, welche über den
Anschlusskanal 151 in die mikrofluidische Vorrichtung 200 überführt werden kann.
Der Adapter 100 kann, wie beispielhaft in Figur 3b angedeutet, auch einen mit der Substanzeingabekammer 111 verbundenen Entlüftungskanal 180 aufweisen, was insbesondere eine Entleerung der Substanzeingabekammer 111 über den Anschlusskanal 121 in die mikrofluidische Vorrichtung 200 unterstützt. Bei mehreren Substanzeingabekammern kann jeweils ein Entlüftungskanal vorgesehen sein oder ein oder mehrere Substanzeingabekammern sind mit einem gemeinsamen Entlüftungskanal verbunden.
Ferner kann der Adapter 100, wie ebenfalls in Figur 3b gezeigt, einen Deckel 190 zum Verschluss der Substanzeingabekammer 111 umfassen, insbesondere zum Verschluss einer Öffnung 116 in die Substanzeingabekammer 111. Der Deckel 190 kann dabei elastische Materialien wie TPU, TPE, PDMS, Kautschuk oder PU enthalten.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens 500 zum Überführen einer Substanz in eine mikrofluidische Vorrichtung 200, beispielsweise unter Verwendung eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Adapters 100. In einem ersten Schritt 501 wird der Adapter 100 in die
Adapteraufnahmekammer 210 der mikrofluidischen Vorrichtung 200 eingebracht. In einem zweiten Schritt 502 erfolgt ein Einbringen einer Substanz 10 in die Substanzeingabekammer 111 des Adapters 100, wobei das Einbringen der Substanz 10 vor oder nach dem Einbringen des Adapters 100 in die
Adapteraufnahmekammer 210 erfolgen kann. In einem dritten Schritt 503 wird die Substanz 10 aus der Substanzeingabekammer 111 über den Anschlusskanal 151 in die mikrofluidische Vorrichtung 200 befördert. Alternativ kann im zweiten Schritt 502 ein Einbringen der Substanz 10 aus der mikrofluidischen Vorrichtung 200 über den Anschlusskanal 151 in die Substanzeingabekammer 111 erfolgen und der dritte Schritt 503 entfallen.
Nach Einführen des Adapters 100 in die mikrofluidische Vorrichtung 200 kann ein zwischen dem Adapter 100 und der Vorrichtung 200 verbleibender Spalt mit einer weiteren Substanz abgedichtet werden. Beispielsweise kann es sich bei dieser Substanz um eine Flüssigkeit handeln, beispielsweise ein niederviskoser Kleber, welcher den Spalt benetzt, die den Anschlusskanal aber nicht verschließt. Der Kleber kann beispielsweise ein UV-aushärtbarer Kleber, ein Cyanacrylatkleber oder ein lichtaktivierbarer Kleber sein.
Vorzugsweise kann der Adapter 100 dazu einen an einer Außenseite des Adapters 100 mündenden Klebekanal aufweisen, über welchen die weitere Substanz, insbesondere ein Klebstoff, in den Spalt geführt werden kann. Der Klebekanal kann dabei beispielsweise die Form eines der Anschlusskanäle 151, 152, 153 aufweisen und ebenfalls an der Mantelfläche 102 enden. Ferner kann der Klebekanal auch ein mit einem Reservoir zur Vorlagerung des Klebstoffs verbunden sein, wobei das Reservoir beispielsweise die Form einer der
Substanzeingabekammern 111, 112 aufweisen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann der Adapter 100 kann durch einen
Laserschweißprozess mit der mikrofluidischen Vorrichtung 200 fluiddicht verbunden werden.

Claims

Ansprüche
1. Adapter (100) für eine mikrofluidische Vorrichtung (200), dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (100) eine Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und einen mit der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) fluidisch verbundenen Anschlusskanal (151, 152, 153) zur Beförderung einer Probe (10) und/oder einer Reagenz zwischen der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und der mikrofluidischen Vorrichtung (200) aufweist.
2. Adapter (100) nach Anspruch 1, wobei der Adapter (100) mindestens eine erste
Substanzeingabekammer (111, 113) mit einem ersten fluidisch verbundenen
Anschlusskanal (151, 153) und eine zweite Kammer (112, 113), insbesondere eine zweite Substanzeingabekammer (112, 113), mit einem zweiten fluidisch verbundenen Anschlusskanal (151, 152, 153) umfasst.
3. Adapter (100) nach Anspruch 2, wobei sich ein Volumen der ersten
Substanzeingabekammer (111, 113) und ein Volumen der zweiten Kammer (112,
113) um einen Faktor zwischen 1 und 20000, bevorzugt zwischen 1 und 1000, unterscheiden.
4. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Substanzeingabekammer (111, 112, 113) zur Aufnahme einer DNA- Extraktionssäule ausgeformt ist.
5. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adapter (100) einen Deckel (190) oder Stopfen (190) zum Verschluss der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) umfasst.
6. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adapter (100) an einer Außenseite (102) elastisches Material oder eine elastische Schicht für eine fluiddichte Aufnahme in eine Adapteraufnahmekammer (111, 112, 113) der mikrofluidischen Vorrichtung (200) aufweist.
7. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adapter (100) eine Reagenzienkammer (130) mit vorgelagerten Reagenzien (131) für eine
Prozessierung in der mikrofluidischen Vorrichtung (200) umfasst.
8. Adapter (100) nach Anspruch 7, wobei eine die Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und die Reagenzienkammer (130) trennende Wand (140) eine, insbesondere durch Ultraschall zerstörbare, Sollbruchstelle (141) aufweist.
9. Adapter (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Adapter (100) einen die
Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und die Reagenzienkammer (130) verbindenden Fluidkanal (154) aufweist, wobei der Fluidkanal (154) mit einem Verschlussmittel (155), insbesondere Paraffin, verschlossen ist.
10. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste
Substanzeingabekammer (111, 112, 113) über einen Überlaufkanal (160) mit einer Auffangkammer (170) fluidisch verbunden ist.
11. Adapter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Adapter (100) einen mit der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) verbundenen
Entlüftungskanal (180) aufweist.
12. Mikrofluidische Vorrichtung (200), wobei die mikrofluidische Vorrichtung (200) eine Adapteraufnahmekammer (210) umfasst, wobei die Adapteraufnahmekammer (210) für eine Aufnahme eines Adapters (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und wobei die Adapteraufnahmekammer (210) einen auf den Anschlusskanal (151, 152, 153) des Adapters (100) abgestimmten fluidischen Anschluss (211) aufweist.
13. Verfahren (500) zum Befördern einer Substanz (10), insbesondere einer Probe (10), zwischen einem Adapter (100) und einer mikrofluidischen Vorrichtung (200), umfassend die Schritte: • Einbringen (501) des Adapters (100) in eine Adapteraufnahmekammer (210) der mikrofluidischen Vorrichtung (200), wobei der Adapter (100) eine Substanzeingabekammer (111, 112, 113) und einen mit der
Substanzeingabekammer (111, 112, 113) fluidisch verbundenen
Anschlusskanal (151, 152, 153) aufweist.
• Befördern (502) der Substanz (10) zwischen der Substanzeingabekammer (111, 112, 113) des Adapters (100) und der mikrofluidischen Vorrichtung (200) über den Anschlusskanal (151, 152, 153).
14. Verfahren (500) nach Anspruch 13, wobei nach Einbringen des Adapters (100) ein Spalt zwischen dem Adapter (100) und der Adapteraufnahmekammer (210) mit einer vorzugsweise aushärtbaren Substanz abgedichtet wird.
15. Verfahren (500) nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Adapter (100) mit der
mikrofluidischen Vorrichtung (200) verschweißt wird, insbesondere über
Laserschweißen.
PCT/EP2018/079385 2017-11-17 2018-10-26 Adapter für eine mikrofluidische vorrichtung zur überführung einer substanz, insbesondere einer probe WO2019096562A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017220531.8 2017-11-17
DE102017220531.8A DE102017220531A1 (de) 2017-11-17 2017-11-17 Adapter für eine mikrofluidische Vorrichtung zur Überführung einer Substanz, insbesondere einer Probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019096562A1 true WO2019096562A1 (de) 2019-05-23

Family

ID=64024034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/079385 WO2019096562A1 (de) 2017-11-17 2018-10-26 Adapter für eine mikrofluidische vorrichtung zur überführung einer substanz, insbesondere einer probe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017220531A1 (de)
WO (1) WO2019096562A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020124896A1 (en) * 2000-10-12 2002-09-12 Nanostream, Inc. Modular microfluidic systems
US20100304986A1 (en) * 2006-12-14 2010-12-02 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Mechanically actuated diagnostic device
US20150096890A1 (en) * 2008-12-17 2015-04-09 Tecan Trading Ag Manipulating the size of liquid droplets in digital microfluidics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020124896A1 (en) * 2000-10-12 2002-09-12 Nanostream, Inc. Modular microfluidic systems
US20100304986A1 (en) * 2006-12-14 2010-12-02 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Mechanically actuated diagnostic device
US20150096890A1 (en) * 2008-12-17 2015-04-09 Tecan Trading Ag Manipulating the size of liquid droplets in digital microfluidics

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017220531A1 (de) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006002258B4 (de) Modul zur Aufbereitung einer biologischen Probe, Biochip-Satz und Verwendung des Moduls
DE102008042581B4 (de) Mikrofluidische Extraktions- und Reaktionsvorrichtung
EP2821138B2 (de) Flusszelle mit integrierter Trockensubstanz
EP3120929B1 (de) Einlassventil für kammersysteme und probenbhälter sowie kammersysteme und probenbehälter mit derartigen einlassventilen
DE112013003342B4 (de) Patrone zur biochemischen Verwendung und biochemische Verarbeitungsvorrichtung
EP1880765A2 (de) Mikrofluidsystem
WO2019219841A1 (de) Mikrofluidische vorrichtung und verfahren zur nutzung desselben zur trennung, aufreinigung und konzentration von komponenten von fluidischen medien
WO2018086897A1 (de) Mikrofluidische vorrichtung und verfahren zur analyse von nukleinsäuren
DE10213272A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Leitungsankopplung an fluidische Mikrosysteme
WO2022218603A1 (de) L-kartusche
WO2010040748A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur handhabung von flüssigkeiten
WO2019096562A1 (de) Adapter für eine mikrofluidische vorrichtung zur überführung einer substanz, insbesondere einer probe
EP1740296B1 (de) Verfahren zur herstellung einer lösung, zugehörige anordnung sowie anwendungen des verfahrens und der anordnung
DE102013201505A1 (de) Vorrichtung zur Extraktion von trocken vorgelagerter Körperflüssigkeit in einer Probe, Kartusche sowie Verfahren
DE102009001261A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ausführung mehrerer paralleler PCR-Reaktionen im Durchflussverfahren
DE102017220525A1 (de) Adapter zur Probeneingabe in eine mikrofluidische Vorrichtung
EP2486313B1 (de) Mikrofluidische struktur und verfahren zum positionieren eines flüssigkeitsvolumens in einem mikrofluidischen system
DE102011001550A1 (de) Vorrichtung zum Fördern und Mischen von Mikromengen an Reagenzien und zur Durchführung chemischer Reaktionen
DE102023121367B3 (de) Mikrofluidische Kartusche
EP2893980A1 (de) Mikrofluidisches System sowie Verfahren zum Analysieren einer Probe biologischen Materials
DE102021212645B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung mikrofluidischer Prozessschritte
DE102021203638A1 (de) Mikrofluidische Vorrichtung zum Analysieren von Probenmaterial und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung
DE102021211549A1 (de) Vorrichtung, insbesondere mikrofluidische Kartusche, und Verfahren mit Entnahmekammer und entfernbarer Abdeckung
DE102014200509A1 (de) Analyseeinheit zum Durchführen einer verschachtelten Polymerasekettenreaktion, Analysevorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer solchen Analyseeinheit und Verfahren zum Herstellen einer solchen Analyseeinheit
WO2017203037A1 (de) Mikroprobenbehälter und verfahren zum einbringen einer flüssigen probe in einen mikroprobenbehälter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18793649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18793649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1