WO2022218688A1 - Insertion chamber for the insertion of a sampling device into a microfluidic device, microfluidic device, method for operation and method for production of a microfluidic device - Google Patents

Insertion chamber for the insertion of a sampling device into a microfluidic device, microfluidic device, method for operation and method for production of a microfluidic device Download PDF

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WO2022218688A1
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input
sampling device
sample
area
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PCT/EP2022/058258
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Dieter Amesoeder
David Minzenmay
Daniel Sebastian Podbiel
Jochen Hoffmann
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Input chamber for loading a sampling device into a microfluidic device, microfluidic device, method for
  • the invention is based on an input chamber for introducing a sampling device into a microfluidic device, a microfluidic device with an input chamber, a method for operating a microfluidic device and a method for producing a microfluidic device according to the species of the independent claims.
  • Microfluidic analysis systems so-called lab-on-chips, LoCs for short, allow automated, reliable, fast, compact and cost-effective processing of patient samples for medical diagnostics.
  • complex molecular diagnostic test sequences can be carried out on a lab-on-chip cartridge.
  • lab-on-chip cartridges can be manufactured inexpensively from polymers using mass production processes such as injection molding, stamping or laser transmission welding.
  • lab-on-chip cartridges are designed to be fluid-tight, apart from ventilation openings, so that the sample can be processed in the lab-on-chip cartridge without contamination after it has been entered into the lab-on-chip cartridge.
  • the greatest risk of contamination of the environment by the sample or, conversely, the sample by the environment therefore exists in particular when the sample is being input into the lab-on-chip cartridge, which is usually done manually by the user.
  • the invention presented here advantageously offers a simple and particularly safe option, ie one that is as contamination-free as possible, for sample input into a lab-on-chip cartridge, which can also be used by personnel who are not specially trained. Furthermore, a high degree of reliability is made possible when the sample material is transferred from a sampling device into the microfluidic system.
  • An input chamber for loading a sampling device having a walled sample loading area for receiving at least a portion of the sampling device, the sample loading area having an input opening for loading the sampling device.
  • the input chamber comprises a surrounding area formed with further walls for further receiving at least a part of the sampling device from the sample input area, wherein the surrounding area is adjacent to the sample input area.
  • the flushing area is preferably designed to flush the sampling device with a transfer fluid in order to at least partially extract the sample material attached to the sampling device from the sampling device.
  • the input chamber can in particular be part of a microfluidic device for analyzing sample material.
  • the sample material can, for example, have been taken from a patient by means of a swab sample.
  • sample material can be taken from the patient using a so-called swab.
  • the swab can be a sampling device, such as a swab with a flocked tip, consisting of an elongated rod with a length in the range of about 10 to 20 cm, usually about 15 cm, which consists of a flexible elastic base material and can have a casing with a receptive or absorbent material at a front end, which can be used for sampling, for example, by bringing it into mechanical contact with a surface of the patient.
  • the rod of the sampling device can have a predetermined breaking point, which can be realized, for example, about 8 cm from the front end of the sampling device with the receptive sheath.
  • a predetermined breaking point can be realized, for example, about 8 cm from the front end of the sampling device with the receptive sheath.
  • the swab sample can be taken from the surface of wounds or mucous membranes, for example, using the sampling device.
  • a distinction can be made, for example, between a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab.
  • Swab samples of this type can be examined for bacterial, viral or parasitic pathogens, for example.
  • Swab samples of this type are therefore of particular interest for use in microfluidic analysis systems or microfluidic devices for analyzing sample material.
  • the device can be designed to analyze sample material detached from the sampling device by means of a transfer fluid, and for this purpose can comprise, for example, a network of microfluidic channels, chambers and valves.
  • the transfer fluid which can also be referred to as a transfer medium or as a transport medium, can be, for example, an aqueous solution that can be fed into the washing area of the input chamber in order to wash the sampling device arranged there Detach sample material from the sampling device and transfer it from the input chamber to other areas of the microfluidic network.
  • the input chamber presented here is advantageously designed to make it as easy as possible to enter the sample removal device into the microfluidic device and to completely detach the sample material from the sample removal device, even with a limited liquid volume of the transfer fluid , for example with an amount in the range from 350 to 500 pl.
  • the sample input area of the input chamber comprises an input opening, which can be arranged, for example, on an upper side of the input chamber, and a rinsing area.
  • the sample-taking device can, for example, be at least partially inserted into the sample input area and then guided further into the rinsing area.
  • the rinsing area can have, for example, at least one injection opening for injecting the transfer fluid in order to rinsing the sampling device with the transfer fluid and thus detaching the sample material.
  • the transfer fluid enriched with the sample material can then be transferred from the input chamber into the network of the microfluidic device, for example through a collection opening.
  • the sample input area can be arranged above the flushing area and the injection opening can be arranged above the collection opening within the flushing area.
  • the input chamber can preferably have a shoe shape.
  • a shoe shape of the input chamber can be understood in particular as meaning that the sample input area and the surrounding area together have the shape of a shoe or low shoe, with the sample input area with the input opening corresponding to a rear part and the surrounding area corresponding to a front part of the shoe.
  • the input chamber is designed in such a way that a front part or head of the sampling device, in particular the flocked tip in the case of a swab, via the input opening initially along a first direction in the
  • the sample input area can be introduced and then brought into the rinsing area by changing the direction, in particular by tilting the sample removal device by up to 90 degrees, along a second direction, with the first direction and the second direction being at an angle of up to 90 degrees to one another, for example.
  • the input chamber is thus preferably designed in such a way that the sampling device can be inserted into the washing area in the same type of movement as a foot is inserted into the front area of a shoe.
  • the input chamber can have a greater height in the sample input area than in the rinsing area.
  • the input chamber as part of the microfluidic device may be formed as a ridge relative to a major surface of the device.
  • the height of the sample input area can be greater than the height of the rinsing area, as a result of which, as explained above, an approximately shoe-shaped configuration of the input chamber can result.
  • the sample input area can have a large-area input opening, for example, which can enable the sample-taking device to be easily inserted into the input chamber.
  • the rinsing area can have a significantly reduced cross-sectional area, for example, in order to achieve as complete rinsing as possible of that part of the sampling device to which the sample material can be attached, even with small volumes of liquid.
  • the flushing can thereby advantageously be made possible in an optimized manner even when using types of sampling devices with different specifications with regard to their spatial dimensions. Due to the special shoe-shaped design of the input chamber, on the one hand a particularly simple and reliable input of the sample-taking device can be achieved and on the other hand a reliable flushing of the sample-taking device can be made possible.
  • the sample input area can have a rod feedthrough recess arranged in a wall for guiding a rod of the sampling device.
  • the Sampling device can include, for example, a rod with a length in the range of about 15 cm, which can consist of a flexible elastic base material and can have a sheath with an absorbent or absorbent material at a front end.
  • the sheathed end can also be referred to as a head or tip and can be designed to take up sample material, for example by means of a swab sample.
  • the rod can be guided, for example, through the rod feedthrough recess, which can, for example, be directly adjacent to the input opening at a rear end of the input chamber.
  • the head can first be inserted into the sample input area via the input opening and then moved further into the rinsing area by changing the direction, in particular tilting the rod, while a middle or rear part of the rod is introduced into the rod passage recess and preferably at least fixed laterally.
  • the insertion and fixing of a sampling device into the input chamber can thus advantageously be facilitated with the aid of the rod feedthrough recess, with the microfluidic device being able to be designed in a particularly compact manner.
  • the rod feed-through recess can also advantageously serve to guide the rod. In this way, a particularly simple, reproducible and reliable input of the sampling device into the input chamber can be made possible.
  • the rod feed-through recess can advantageously also serve as a ventilation opening of the input chamber in the case of microfluidic processing.
  • the input chamber can comprise a cover for closing the input chamber.
  • the cover can, for example, rest on the walls of the input chamber and close the input opening after the sampling device has been inserted.
  • the cover can comprise at least one positioning pin for positioning the sampling device within the input chamber.
  • the positioning pin which can also be referred to as a positioning pin, can be positioned between the input area and the flushing area when the input chamber is in the operational state.
  • the positioning pin can, for example, at least partially enclose a sampling device introduced through the input area into the rinsing area.
  • a positioning pin on the cover, the position of the sampling device can advantageously be fixed within the input chamber, so that, for example, the head of the sampling device is in the surrounding area. In this way it is possible to achieve a particularly reliable flushing of the head for loosening sample material.
  • the cover can have at least one window for optically determining the spatial position of the sampling device, wherein the window can be arranged over the rinsing area when the input chamber is in the ready-to-operate state.
  • the cover can have a sealing surface for fluid-tight sealing of the input opening.
  • the sealing surface can, for example, be arranged essentially at right angles to a main surface of the cover and be shaped in accordance with an outer contour of the input opening.
  • the cover can include a sealing pin for sealing the rod feed-through recess.
  • the sealing pin can, for example, be arranged parallel to a positioning pin arranged in the input chamber and be designed to at least partially enclose a rod of the sampling device arranged in the rod passage opening. This has the advantage that the input chamber can also be sealed when the sampling device is inserted.
  • the cover can be formed as part of a cover element for covering at least a partial area of the microfluidic device, wherein the cover element can be formed with a recess for passing through the sampling device and with at least one stiffening element adjoining the recess.
  • the cover element can, for example, be formed in order to completely cover the microfluidic device, wherein a recess for the passage of the sampling device can be arranged in the area of the input chamber. Manufacturing costs can advantageously be saved as a result of the one-piece molding of the cover element and lid.
  • the cover can have at least one marking for optically checking the position of the sampling device introduced into the input chamber.
  • the marking can be arranged, for example, in the form of an imprint or an indentation on the window of the lid. The marking can advantageously be used by a user to check whether the sampling device is optimally arranged for rinsing in the rinsing area of the input chamber.
  • a microfluidic device with a variant of the previously presented input chamber is presented.
  • the device can be designed to analyze sample material detached from the sampling device by means of a transfer fluid, and for this purpose can comprise, for example, a network of microfluidic channels, chambers and valves.
  • the network can include a storage chamber for long-term stable Pre-storage of the transfer fluid and, for example, a liquid storage chamber for storing the transfer fluid enriched with sample material and additionally or alternatively a filter element for filtering the enriched transfer fluid.
  • the microfluidic device can have an interface to a temperature control device for temperature control of the input chamber, and additionally or alternatively there can be an interface to a sonotrode in order to couple ultrasound into the input chamber.
  • all of the aforementioned advantages can be optimally implemented through a combination of a microfluidic device with the input chamber.
  • the device presented here not only can a liquid sample be entered into the device for analysis, but the device also enables the entry of a sample removal device designed as a swab with a flocked tip with a swab sample and the transfer of the sample material from the sample removal device into the microfluidic system.
  • the device can advantageously be designed to accommodate both sampling devices that, unlike a liquid sample, have a spatially fixed geometry, as well as, for example, different types of sampling devices that can sometimes differ significantly in their specifications such as the spatial dimensions.
  • a sampling device up to a predetermined breaking point can have a comparatively large spatial extent for the input into a microfluidic lab-on-chip cartridge that is as compact as possible: From the head of the sampling device to the predetermined breaking point, the length of the rod can usually be in a size range between 60 and 90 mm lie. Furthermore, sample material attached to the sampling device can first be detached from the sampling device for transfer to the microfluidic analysis system.
  • the liquid volume of the transport medium for detaching the sample material from the sampling device which can be stored upstream in the device, can be limited, for example to an amount in the range of 350-500 pl. With the device presented here, the entire head can advantageously be flushed as completely as possible of the sampling device can be optimized with the limited liquid volume of transport medium.
  • the device can have a fluidic decoupling reservoir, it being possible for the decoupling reservoir to be arranged on the sample input area of the input chamber.
  • the decoupling reservoir can be arranged under the rod feedthrough recess when the microfluidic device is in the operational state.
  • the realization of a fluidic decoupling reservoir below the rod feedthrough recess at the rear end of the chamber can advantageously reduce the risk of liquid escaping undesirably from the input chamber and the microfluidic device.
  • the device can comprise at least one fixing element for fixing the rod of the sampling device.
  • the fixing element can be shaped, for example, to receive a rod of a sampling device introduced into the input chamber and to fix it in a position.
  • the fixing element is a projection, for example in the form of an edge or wall, with a recess for receiving and laterally locking the rod.
  • Implementing one or more fixing elements for the rod, for example behind the input chamber, can advantageously promote a particularly defined input of the sampling device and reliable breaking off of the rod, for example at a predetermined breaking point.
  • a method for operating a variant of the microfluidic device presented above having a step of inserting at least part of the sample removal device into the sample input area of the input chamber.
  • the method includes a step of introducing the at least one part of the sampling device into the rinsing area of the input chamber and a step of processing sample material attached to the sampling device in the microfluidic device.
  • a method for producing a variant of the microfluidic device presented above is presented, the method comprising a step of providing at least two components, a first component forming the input chamber and part of a microfluidic network, and a second component forming a further part of the network.
  • the method includes a step of assembling the components in order to produce the microfluidic device.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • FIG. 1 shows a schematic top view illustration of an embodiment of a microfluidic device
  • Fig. 2 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber
  • FIG. 3 shows a schematic top view illustration of an embodiment of an input chamber
  • FIG. 4 shows a schematic bottom view of an embodiment of an input chamber
  • FIG. 5 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber
  • Fig. 6 is a schematic front view of an embodiment of an input chamber; 7 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of an input chamber with a cover;
  • FIG. 8 shows a perspective plan view of an embodiment of an input chamber with a cover
  • FIG. 9 shows a schematic top view illustration of an embodiment of an input chamber with a cover
  • FIG. 10 shows a schematic top view illustration of an exemplary embodiment of a wash-around area with a cover
  • FIG. 11 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber with a cover
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method for operating a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 13 shows a flowchart of a method for operating a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 14 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 15 shows a flowchart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic top view representation of an embodiment of a microfluidic device 100 with an input chamber 105.
  • microfluidic device 100 has a carrier body 110 with an input chamber 105 and a microfluidic network 120, which in turn has at least two microfluidic connections, in the form of at least one injection opening 121 and one collection opening 122, to the input chamber 105 in order to inject fluids into the Introduce input chamber 105 or to be able to pump it out.
  • the network 120 includes various microfluidic channels 125, pump chambers 130 and valves 135, for example.
  • the carrier body 110 corresponds to the microfluidic device 100 and is constructed in multiple layers from a plurality of components.
  • an uppermost layer of the carrier body 110 comprises not only the microfluidic channels 125 but also chambers such as the pumping chambers 130 and the input chamber 105.
  • the carrier body can also be formed as part of the microfluidic device, for example as a transparent plastic layer.
  • the device in this embodiment includes a pre-storage chamber 140 for long-term stable pre-storage of the transfer fluid, as well as a liquid storage chamber 145 for storing the sample material-enriched transfer fluid and a filter chamber with a filter element 150 for filtering the enriched transfer fluid.
  • the device in the area of the input chamber can have a heat exchange interface to an external temperature control device for temperature control of the input chamber and/or there can be an interface to a sonotrode to couple ultrasound into the input chamber.
  • the device 100 has, for example, lateral external dimensions of 118 mm ⁇ 78 mm and the microfluidic channels have cross-sectional dimensions of 600 ⁇ 400 ⁇ m 2 .
  • the device can have external dimensions of 70 mm x 50 mm to 300 mm x 150 mm, preferably 90 mm x 60 mm to 200 mm x 100 mm, and the cross-sectional dimensions of the microfluidic channels can be 100 ⁇ 100 ⁇ m 2 to 3 ⁇ 3 mm 2 , preferably 300 ⁇ 300 ⁇ m 2 to 1 ⁇ 1 mm 2 .
  • the microfluidic device 100 and in particular the carrier body 110 in this exemplary embodiment is produced as a polymeric multilayer structure made of polycarbonate (PC) and polyurethane (TPU) by means of injection molding, stamping and laser transmission welding.
  • PC polycarbonate
  • TPU polyurethane
  • other polymers such as polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), cycloolefin copolymer (COP, COC), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS) or other thermoplastic elastomers (TPE ) such as styrene block copolymer (TPS), as well as alternative series production processes such as thermoforming.
  • PS polystyrene
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • COC cycloolefin copolymer
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • TPE thermoplastic elast
  • Fig. 2 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber 105.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figure and is in the operational state in a carrier body 110 of a microfluidic device, as described in the previous figure .
  • the input chamber 105 is shown in the figure shown here with an input sampling device 200 .
  • the rod 205 of the sampling device 200 leads through the sample input area 215 formed with walls 210, while the head 220 with attached sample material 222 is arranged in the surrounding flushing area 230, which is formed with further walls 225 and is directly adjacent to the sample input area.
  • the input chamber 105 is shoe-shaped.
  • the sample input area 215 has a greater height 235 than the rinsing area 230, only by way of example.
  • the sample input area 215 has an input opening 240, only by way of example, on an upper side opposite the microfluidic device, which can also be referred to as a sample input opening and only by way of example with a Lid, as shown in the following figures 7 to 11, can be closed.
  • the input chamber 105 in the advantageous embodiment shown here includes a rod feed-through recess 245 for guiding the rod 205, the rod feed-through recess 245 being arranged in a wall 210 at the rear end of the sample input area 215 by way of example only.
  • Rod feed-through recess 245 is configured to guide rod 205, which may also be referred to as a sampler rod, upon entry of sampler 200 into the chamber.
  • a fixing element 250 is also arranged behind the input chamber 105 to fix the rod 205, while the head 220 of the sampling device 200 is arranged inside the rinsing area 230 as shown in this figure.
  • the rinsing area 230 is designed to rinse the sampling device 200 with a transfer fluid in order to extract the sample material 222 bound to the sampling device 200 from the sampling device 200 .
  • injection openings 121, 260, 261 are arranged on the underside of the rinsing area 230, which are fluidically connected to the microfluidic device by a microfluidic injection channel 263 and are designed to introduce transfer fluid into the input chamber 105.
  • a collection port 122 is fluidly connected to the device by a collection channel 265 and is configured to drain transfer fluid enriched with sample material 222 from the input chamber 105 . In this way, microfluidic processing of the head 220 in the rinsing area 230 of the sample input chamber 105 is made possible.
  • the input chamber can be aligned in particular to a gravitational field, such as the earth's gravitational field, in order to optimize microfluidic processing of the head in the washing area of the input chamber, with no liquid being able to escape from the input chamber via the rod passage recess.
  • a gravitational field such as the earth's gravitational field
  • the rinsing area 230 is designed, merely by way of example, with a cross-sectional area of 40 ml/mm, a length of 16 mm, a width of 6 mm and a volume of 640 ml.
  • the rinsing area can have a cross-sectional area of 10 ml/mm to 60 ml/mm, preferably 25 ml/mm to 40 ml/mm, a length of 5 mm to 25 mm, preferably 12 mm to 20 mm, a width of 3 mm to 12 mm, preferably 5 mm to 9 mm, and a volume, without sampling device, of 50 ml to 1500 ml, preferably 300 ml to 800 ml.
  • the entire input chamber 105 consisting of sample input area 215 and rinsing area 230 has lateral outer dimensions of 8 ⁇ 36 mm 2 in this exemplary embodiment.
  • the input chamber can be designed with dimensions of 5 ⁇ 10 mm 2 to 12 ⁇ 60 mm 2 , preferably 7 ⁇ 20 mm 2 to 10 ⁇ 40 mm 2 .
  • FIG 3 shows a schematic plan view of an embodiment of an input chamber 105.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures.
  • the input opening 240 is formed with a length of 18 mm and a width of 6 mm in this exemplary embodiment.
  • the input opening can have a length of 7 mm to 25 mm, preferably 10 mm to 20 mm, and a width of 3 mm to 10 mm, preferably 5 mm to 8 mm.
  • a fluidic decoupling reservoir 300 which is designed to hold liquid, is arranged below the rod feedthrough recess 245.
  • the rod 205 of the sampling device 200 extends beyond the decoupling reservoir 300 and is fixed in this position by a fixing element 250 .
  • the rod 205 has a predetermined breaking point 305, merely by way of example, in order to break it off behind the fixing element 250, for example directly behind it.
  • the sampling device 200 is formed with an overall length, i.e.
  • the sampling device can have an overall length of 100 mm to 200 mm, preferably 120 mm to 180 mm, in particular 145 mm to 155 mm, and a length from the tip of the head 220 to the predetermined breaking point 305 of 60 mm to 120 mm, preferably 75 mm up to 100 mm.
  • the head 220 of the sampling device 200 in this exemplary embodiment is formed with a displacement volume of 190 pl only by way of example, a length of 15 mm and a diameter of 4 mm.
  • the head can have a maximum total displacement volume of 30 pl to 400 ml, preferably 50 ml to 325 ml, a displacement volume of 5 ml/mm to 35 ml/mm, preferably 7 ml/mm to 20 ml/mm, a Length of 5 mm to 20 mm, preferably 8 mm to 16 mm, and a maximum diameter of 2 mm to 8 mm, preferably 3 mm to 5 mm.
  • the rod 205 is formed with a diameter of 2 mm and a displacement volume of only 3 ml/mm, for example.
  • the rod can have a maximum diameter of 2 mm to 4 mm, preferably 2 mm to 3 mm, a minimum diameter of 0.5 mm to 4 mm, preferably 0.8 mm to 3 mm and a displacement volume of 0.5 ml/mm to 10 ml/mm, preferably 1 ml/mm to 5 ml/mm.
  • a liquid sample can be input, for example, by using a pipette and introducing the sample into a closable sample input chamber by means of the pipette.
  • a sample input chamber can therefore in particular have a closable opening which is provided for the input of the sample by pipetting and which can be closed after the sample has been input.
  • Fig. 4 shows a schematic bottom view of an embodiment of an input chamber 105.
  • the input chamber 105 shown here corresponds to or is similar to the input chamber described in the previous figures, with the surrounding area in this embodiment five injection openings 121, 260, 261, 400, 401, which only for example along a longitudinal axis 405 and one arranged at right angles to the longitudinal axis 405 Transverse axis 410 are offset from one another, with longitudinal axis 405 corresponding to a direction in which sample-taking device 200 is pushed into sample-input chamber 105 .
  • the injection openings 121, 260, 261, 400, 401 are designed only by way of example in order to introduce a transfer fluid from a microfluidic injection channel 263 into the rinsing area 230 of the input chamber 105.
  • the transfer fluid can be drained from the input chamber 105 through a collection opening 122 and a microfluidic collection channel 265 connected thereto.
  • FIG. 5 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures.
  • the rod feed-through recess 245 is directly adjacent to the input opening 240 .
  • the rod 205 of the sampling device 200 can be inserted into the input chamber 105 from above and, for example, tilted at a 90-degree angle through the rod feedthrough recess 245, so that the sampling device 200 can be pushed into the rinsing area described in the previous figures.
  • Fig. 6 shows a schematic front view of an embodiment of an input chamber.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures, with a sampling device 200 being arranged in the input chamber.
  • Fig. 7 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures, with the difference that the input opening 240 is closed with the cover 700.
  • the cover 700 has a positioning pin 705 which controls the positioning of the sampling device 200 within the Input chamber 105 defines, so that in particular the head 220 is arranged in the surrounding area 230 of the input chamber 105 .
  • the input opening 240 of the input chamber 105 is sealed by means of the cover 700 via a sealing surface 710, for example.
  • the input chamber 105 can also be vented, for example, via the rod passage recess 245, which is only partially sealed.
  • the input chamber or the cover can have a separate ventilation opening and, additionally or alternatively, the cover can be designed to completely fluid-tightly close the input chamber, ie gas and liquid-tight, apart from the ventilation opening.
  • Fig. 8 shows a perspective top view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover described in the previous figure 7.
  • the cover 700 also has a window 800 above the rinsing area 230 of the input chamber 105, which can be used for an optical position check, i.e. to determine the spatial position of the sampling device 200 within the input chamber 105.
  • Fig. 9 shows a schematic plan view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover shown in the previous figures 7 and 8 , with the difference that the cover 700 is formed as part of a cover element 900 in this exemplary embodiment.
  • the lid 700 can also be separate from the cover element 900 .
  • the cover element 900 is only embodied by way of example to cover a partial area of the microfluidic device, as described in FIG became to cover.
  • the cover 700 is characterized not only by the provision of the sealing functionality, but also in particular by an optically transparent window 800 for checking the position of the
  • the cover 700 and the covering element 900 include further markings 905, 906, 907, 908, 909 which can be recognized and interpreted by a user and which serve as indicators for checking that the sampling device 200 has been correctly inserted into the input chamber 105.
  • the cover element 900 in this exemplary embodiment has a recess 910 which is designed for the rod 205 of the sampling device 200 to pass through.
  • stiffening elements 911, 912 are arranged adjacent to the recess 910. The stiffening elements 911, 912 can optionally be shaped in addition to stiffening the cover element 900 for guiding the rod 205.
  • a fixing element 915 is arranged on the back of cover element 900 directly adjacent to recess 910, which, for example only, prevents rod 205 from slipping out of recess 910 and facilitates easier handling, for example when breaking off sample-taking device 200 at a predetermined breaking point, such as as described in Figure 3, is allowed.
  • Fig. 10 shows a schematic plan view of an embodiment of a rinsing area 230 with a cover 700.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to that described in the previous figures 7 to 9 Lid.
  • the cover 700 has a marking 909 for optically checking the position of the sampling device 200 introduced into the rinsing area 230 .
  • FIG. 11 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber 105 with a cover 700.
  • the input chamber 105 shown here corresponds or is similar to that in the preceding figures described input chamber and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover described in the previous figures 7 to 10.
  • the rod 205 of the sampling device 200 is guided through the rod passage recess 245 of the input chamber 105 .
  • a fixing element 915 is arranged above the rod 205 in order to fix its position and to facilitate breaking off at the predetermined breaking point 305 .
  • FIG. 12 shows a flowchart of a method 1200 for operating a microfluidic device according to an embodiment.
  • the apparatus used in this method 1200 is the same as or similar to the apparatus described in the previous Figure 1 having an input chamber as described in the previous Figures.
  • the head of the sampling device is inserted into the sample input area of the input chamber via the input opening.
  • the head is inserted into the surrounding area of the input chamber.
  • the rod can be guided in particular by means of the rod feed-through recess.
  • the positioning of the head within the input chamber can optionally be determined via an optical window in the cover of the input chamber, in particular to check that the head has been completely inserted into the washing area of the input chamber.
  • FIG. 13 shows a flowchart of a method 1200 for operating a microfluidic device according to an embodiment.
  • the method 1200 shown here corresponds to or is similar to the method described in the previous figure 12, with the difference that the method 1200 includes additional steps.
  • the method 1200 includes an additional step 1300 of sealing after the step 1210 of inserting.
  • this step 1300 of closing the input opening of the sample input area is closed with a cover, just as an example, so that a sealing surface is formed between the wall inside and additionally or alternatively a wall outside of the input chamber and the cover.
  • the positioning of the sampling device in the input chamber can optionally be fixed by closing the input chamber with the lid via the optionally available positioning pin of the lid.
  • the rod of the sampling device is cut off in this exemplary embodiment.
  • the rod can be separated in particular by breaking at a predetermined breaking point integrated into the rod. Fixing the sampling device within the input chamber via the positioning pin, the rod feedthrough recess, the cover, the fixing element and the fixing element allows particularly simple and reliable handling when separating the rod.
  • the bar can also be separated by cutting off the bar using a cutting tool or by breaking it over an edge present, for example, on the rear side of the cover element.
  • the step 1305 of severing is followed by a step 1310 of aligning.
  • the microfluidic device which is entered into an analysis device with the sampling device arranged in the input chamber, together with the input chamber is suitably aligned with a gravitational field, so that it enters the input chamber introduced liquid collects by the force of gravity acting on this in the lower part of the input chamber, ie in particular at the lower end of the surrounding area.
  • the gravitational field is the earth's gravitational field, merely by way of example.
  • step 1215 of processing takes place only after step 1310 of alignment.
  • the microfluidic device is processed within an analysis device. Sample material present at the sampling device is transferred into the microfluidic device and analyzed there by means of the analysis device, purely by way of example.
  • the microfluidic device is output from the analysis device and an analysis result is additionally output only by way of example.
  • individual steps can also be omitted, for example the separating step can optionally be omitted.
  • FIG. 14 shows a flow chart of a method 1400 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment.
  • the method 1400 includes a step 1405 of providing at least two components for forming the microfluidic device and in particular the carrier body.
  • a first component forms the input chamber and a part of a microfluidic network
  • a second component forms a further part of the network and additionally or alternatively a part of the input chamber.
  • Step 1405 may also be referred to as a creating step.
  • the components forming the device are produced separately, merely by way of example, by injection molding of polymer components.
  • the provision can additionally or alternatively take place by punching polymer films.
  • the input chamber and the network of the microfluidic device are composed of at least two polymer components, which are disposed together in the next step of the method.
  • the polymer components are either transparent or absorbent at a predetermined wavelength, for example within the near infrared range, for example by adding carbon black particles, in order to enable the components to be joined by means of laser transmission welding in the next step of the method 1400 .
  • the step 1405 of providing is followed by the step 1410 of assembling the components to produce the microfluidic device.
  • the components produced in the first step 1405 are joined in the second step 1410 in order to form the microfluidic device with an input chamber therefrom.
  • the components are joined in particular by means of laser transmission welding in order to provide a particularly simple, cost-effective and technically reliable manufacturing solution.
  • FIG. 15 shows a flowchart of a method 1400 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment.
  • the method 1400 shown here corresponds to or is similar to the method described in the preceding FIG. 14, with the difference that the method 1400 includes an additional step.
  • step 1405 of providing and step 1410 of assembling is followed by a further step 1500 of plugging.
  • step 1500 the cover element with the lid is placed on the assembly that forms the microfluidic device with the input chamber.
  • the cover element snaps into place with the cover in the assembly by means of snap-in lugs and snap-in hooks.

Abstract

The invention relates to an insertion chamber (105) for the insertion of a sampling device (200) into a microfluidic device for analyzing sample material (222), the insertion chamber (105) having a sample insertion region (215) for receiving the sampling device (200), the sample insertion region being formed by walls (210), and the sample insertion region (215) having an insertion opening (240) for the insertion of the sampling device (200). The insertion chamber (105) also comprises a rinsing region (230) for the further receiving of the sampling device (200) from the sample insertion region (215), the rinsing region (230) being formed by additional walls (225), and the rinsing region (230) adjoining the sample insertion region (215) and being designed to rinse the sampling device (200) with a transfer fluid in order to at least partially extract the sample material (222) bound to the sampling device (200) from the sampling device (200).

Description

Beschreibung description
Titel title
Eingabekammer zum Eingeben einer Probenentnahmevorrichtung in eine mikrofluidische Vorrichtung, mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zumInput chamber for loading a sampling device into a microfluidic device, microfluidic device, method for
Betreiben und Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung Operation and method of fabricating a microfluidic device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht von einer Eingabekammer zum Eingeben einer Probenentnahmevorrichtung in eine mikrofluidische Vorrichtung, einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einer Eingabekammer, einem Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. The invention is based on an input chamber for introducing a sampling device into a microfluidic device, a microfluidic device with an input chamber, a method for operating a microfluidic device and a method for producing a microfluidic device according to the species of the independent claims.
Mikrofluidische Analysesysteme, sogenannte Lab-on-Chips, kurz LoCs, erlauben ein automatisiertes, zuverlässiges, schnelles, kompaktes und kostengünstiges Prozessieren von Patientenproben für die medizinische Diagnostik. Durch die Kombination einer Vielzahl von Operationen für die kontrollierte Manipulation von Fluiden können komplexe molekulardiagnostische Testabläufe auf einer Lab-on- Chip- Kartusche durchgeführt werden. Lab-on-Chip- Kartuschen können beispielsweise kostengünstig aus Polymeren hergestellt werden unter Verwendung von Serienfertigungsverfahren wie Spritzgießen, Stanzen oder Laserdurchstrahl-Schweißen. Microfluidic analysis systems, so-called lab-on-chips, LoCs for short, allow automated, reliable, fast, compact and cost-effective processing of patient samples for medical diagnostics. By combining a multitude of operations for the controlled manipulation of fluids, complex molecular diagnostic test sequences can be carried out on a lab-on-chip cartridge. For example, lab-on-chip cartridges can be manufactured inexpensively from polymers using mass production processes such as injection molding, stamping or laser transmission welding.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Eingabekammer zum Eingeben einer Probenentnahmevorrichtung, eine mikrofluidische Vorrichtung mit einer Eingabekammer, ein Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Against this background, with the approach presented here, an input chamber for inputting a sampling device, a microfluidic device with an input chamber, a method for Operating a microfluidic device and a method for producing a microfluidic device presented according to the main claims. Advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim are possible as a result of the measures listed in the dependent claims.
Eine wichtige Anforderung an eine Lab-on-Chip- Kartusche besteht in einer kontaminationsfreien und für den Anwender sicheren Eingabe und Analyse einer Probe. Zu diesem Zweck sind derartige Lab-on-Chip- Kartuschen abgesehen von Entlüftungsöffnungen fluiddicht aufgebaut, sodass die Probe nach der Eingabe in die Lab-on-Chip-Kartusche kontaminationsfrei in der Lab-on-Chip- Kartusche prozessiert werden kann. Das größte Risiko für eine Kontamination der Umwelt durch die Probe oder umgekehrt der Probe durch die Umwelt besteht daher insbesondere während der Eingabe der Probe in die Lab-on-Chip-Kartusche, welche zumeist manuell durch den Benutzer erfolgt. Die hier vorgestellte Erfindung bietet vorteilhafterweise eine einfache und besonders sichere, das heißt möglichst kontaminationsfreie, Möglichkeit zur Probeneingabe in eine Lab- on-Chip-Kartusche, die auch von nicht speziell ausgebildetem Personal nutzbar ist. Ferner wird eine hohe Zuverlässigkeit bei der Überführung des Probenmaterials von einer Probenentnahmevorrichtung in das mikrofluidische System ermöglicht. An important requirement for a lab-on-chip cartridge is a contamination-free input and analysis of a sample that is safe for the user. For this purpose, such lab-on-chip cartridges are designed to be fluid-tight, apart from ventilation openings, so that the sample can be processed in the lab-on-chip cartridge without contamination after it has been entered into the lab-on-chip cartridge. The greatest risk of contamination of the environment by the sample or, conversely, the sample by the environment therefore exists in particular when the sample is being input into the lab-on-chip cartridge, which is usually done manually by the user. The invention presented here advantageously offers a simple and particularly safe option, ie one that is as contamination-free as possible, for sample input into a lab-on-chip cartridge, which can also be used by personnel who are not specially trained. Furthermore, a high degree of reliability is made possible when the sample material is transferred from a sampling device into the microfluidic system.
Es wird eine Eingabekammer zum Eingeben einer Probenentnahmevorrichtung vorgestellt, wobei die Eingabekammer einen mit Wänden ausgeformten Probeneingabebereich zum Aufnehmen wenigstens eines Teils der Probenentnahmevorrichtung aufweist, wobei der Probeneingabebereich eine Eingabeöffnung zum Eingeben der Probenentnahmevorrichtung aufweist. Zudem umfasst die Eingabekammer einen mit weiteren Wänden ausgeformten Umspülbereich zum weiteren Aufnehmen wenigstens eines Teils der Probenentnahmevorrichtung aus dem Probeneingabebereich, wobei der Umspülbereich an den Probeneingabebereich angrenzt. Der Umspülbereich ist vorzugsweise ausgebildet, um die Probenentnahmevorrichtung mit einem Transferfluid zu umspülen, um das an die Probenentnahmevorrichtung angebundene Probenmaterial zumindest teilweise von der Probenentnahmevorrichtung zu extrahieren. Die Eingabekammer kann insbesondere Teil einer mikrofluidischen Vorrichtung zum Analysieren von Probenmaterial sein. Das Probenmaterial kann beispielsweise mittels einer Abstrichprobe von einem Patienten entnommen worden sein. Bei einer Abstrichprobe kann zum Beispiel mittels eines sogenannten Swabs dem Patienten Probenmaterial entnommen werden. Bei dem Swab kann es sich um eine Probenentnahmevorrichtung, wie beispielsweise einen Tupfer mit einer beflockten Spitze, handeln, bestehend aus einem länglichen Stab mit einer Länge im Bereich von circa 10 bis 20 cm, zumeist etwa 15 cm, welcher aus einem flexiblen elastischen Grundmaterial bestehen kann und an einem vorderen Ende eine Ummantelung mit einem aufnahmefähigem beziehungsweise saugfähigem Material aufweisen kann, welches beispielsweise durch mechanisches in Kontakt bringen mit einer Oberfläche des Patienten zur Probenentnahme dienen kann. Der Stab der Probenentnahmevorrichtung kann eine Sollbruchstelle aufweisen, die beispielsweise etwa 8 cm von dem vorderen Ende der Probenentnahmevorrichtung mit der aufnahmefähigen Ummantelung realisiert sein kann. Bei der Entnahme der Probe kann insbesondere der vor der Sollbruchstelle befindliche Teil des Stabs potenziell mit Probenmaterial benetzt beziehungsweise kontaminiert werden. Die Entnahme der Abstrichprobe mittels der Probenentnahmevorrichtung kann beispielsweise an der Oberfläche von Wunden oder Schleimhäuten erfolgen. Abhängig von dem Ort der Probennahme kann beispielsweise unterschieden werden zwischen einem Nasen-Rachen- Abstrich (Nasopharynx-Abstrich), einem Wundabstrich oder einem Vaginal- Abstrich. Auf der Grundlage molekulardiagnostischer Analysemethoden können derartige Abstrichproben beispielsweise auf bakterielle, virale oder parasitäre Krankheitserreger hin untersucht werden. Damit sind derartige Abstrichproben insbesondere für einen Einsatz in mikrofluidischen Analysesystemen beziehungsweise mikrofluidischen Vorrichtungen zum Analysieren von Probenmaterial interessant. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um von der Probenentnahmevorrichtung mittels eines Transferfluids abgelöstes Probenmaterial zu analysieren und hierfür beispielsweise ein Netzwerk aus mikrofluidischen Kanälen, Kammern und Ventilen umfassen. Bei dem Transferfluid, das auch als Transfermedium oder als Transportmedium bezeichnet werden kann, kann es sich beispielsweise um eine wässrige Lösung handeln, die in den Umspülbereich der Eingabekammer geleitet werden kann, um die dort angeordnete Probenentnahmevorrichtung zu umspülen, das Probenmaterial von der Probenentnahmevorrichtung abzulösen und aus der Eingabekammer in andere Bereiche des mikrofluidischen Netzwerks zu überführen. Um ein solches mit Probenmaterial angereichertes Transferfluid zum Analysieren innerhalb der Vorrichtung zu erhalten, ist die hier vorgestellte Eingabekammer vorteilhafterweise ausgebildet, um ein möglichst einfaches Eingeben der Probenentnahmevorrichtung in die mikrofluidische Vorrichtung sowie ein vollständiges Ablösen des Probenmaterials von der Probenentnahmevorrichtung auch mit einem limitierten Flüssigkeitsvolumen des Transferfluids, beispielsweise mit einer Menge im Bereich von 350 bis 500 pl, zu ermöglichen. Dabei umfasst der Probeneingabebereich der Eingabekammer eine Eingabeöffnung, die beispielsweise an einer Oberseite der Eingabekammer angeordnet sein kann, und einen Umspülbereich. Die Probenentnahmevorrichtung kann zum Beispiel zumindest teilweile in den Probeneingabebereich eingegeben und dann weiter in den Umspülbereich geführt werden. Der Umspülbereich kann zum Beispiel mindestens eine Injektionsöffnung zum Injizieren des Transferfluids aufweisen, um die Probenentnahmevorrichtung mit dem Transferfluid zu umspülen und somit das Probenmaterial abzulösen. Anschließend kann beispielsweise durch eine Kollektionsöffnung das mit dem Probenmaterial angereicherte Transferfluid von der Eingabekammer in das Netzwerk der mikrofluidischen Vorrichtung überführt werden. Zum erleichterten Umspülen und Abführen des angereicherten Transferfluids kann zum Beispiel in einem betriebsbereiten Zustand der Eingabekammer der Probeneingabebereich oberhalb des Umspülbereichs und innerhalb des Umspülbereichs kann die Injektionsöffnung oberhalb der Kollektionsöffnung angeordnet sein. An input chamber for loading a sampling device is presented, the input chamber having a walled sample loading area for receiving at least a portion of the sampling device, the sample loading area having an input opening for loading the sampling device. In addition, the input chamber comprises a surrounding area formed with further walls for further receiving at least a part of the sampling device from the sample input area, wherein the surrounding area is adjacent to the sample input area. The flushing area is preferably designed to flush the sampling device with a transfer fluid in order to at least partially extract the sample material attached to the sampling device from the sampling device. The input chamber can in particular be part of a microfluidic device for analyzing sample material. The sample material can, for example, have been taken from a patient by means of a swab sample. In the case of a swab sample, for example, sample material can be taken from the patient using a so-called swab. The swab can be a sampling device, such as a swab with a flocked tip, consisting of an elongated rod with a length in the range of about 10 to 20 cm, usually about 15 cm, which consists of a flexible elastic base material and can have a casing with a receptive or absorbent material at a front end, which can be used for sampling, for example, by bringing it into mechanical contact with a surface of the patient. The rod of the sampling device can have a predetermined breaking point, which can be realized, for example, about 8 cm from the front end of the sampling device with the receptive sheath. When the sample is taken, the part of the rod in front of the predetermined breaking point in particular can potentially be wetted or contaminated with sample material. The swab sample can be taken from the surface of wounds or mucous membranes, for example, using the sampling device. Depending on where the sample was taken, a distinction can be made, for example, between a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab. On the basis of molecular diagnostic analysis methods, swab samples of this type can be examined for bacterial, viral or parasitic pathogens, for example. Swab samples of this type are therefore of particular interest for use in microfluidic analysis systems or microfluidic devices for analyzing sample material. The device can be designed to analyze sample material detached from the sampling device by means of a transfer fluid, and for this purpose can comprise, for example, a network of microfluidic channels, chambers and valves. The transfer fluid, which can also be referred to as a transfer medium or as a transport medium, can be, for example, an aqueous solution that can be fed into the washing area of the input chamber in order to wash the sampling device arranged there Detach sample material from the sampling device and transfer it from the input chamber to other areas of the microfluidic network. In order to obtain such a transfer fluid enriched with sample material for analysis within the device, the input chamber presented here is advantageously designed to make it as easy as possible to enter the sample removal device into the microfluidic device and to completely detach the sample material from the sample removal device, even with a limited liquid volume of the transfer fluid , for example with an amount in the range from 350 to 500 pl. In this case, the sample input area of the input chamber comprises an input opening, which can be arranged, for example, on an upper side of the input chamber, and a rinsing area. The sample-taking device can, for example, be at least partially inserted into the sample input area and then guided further into the rinsing area. The rinsing area can have, for example, at least one injection opening for injecting the transfer fluid in order to rinsing the sampling device with the transfer fluid and thus detaching the sample material. The transfer fluid enriched with the sample material can then be transferred from the input chamber into the network of the microfluidic device, for example through a collection opening. For easier flushing and removal of the enriched transfer fluid, for example when the input chamber is in an operational state, the sample input area can be arranged above the flushing area and the injection opening can be arranged above the collection opening within the flushing area.
Mit anderen Worten kann die Eingabekammer bevorzugt eine Schuhform aufweisen. Unter einer Schuhform der Eingabekammer kann insbesondere verstanden werden, dass der Probeneingabebereich und der Umspülbereich gemeinsam die Form eines Schuhs oder Halbschuhs aufweisen, wobei der Probeneingabebereich mit der Eingabeöffnung einem hinteren Teil und der Umspülbereich einem vorderen Teil des Schuhs entspricht. Anders formuliert ist die Eingabekammer derart ausgebildet, dass ein vorderer Teil oder Kopf der Probenentnahmevorrichtung, insbesondere die beflockte Spitze im Falle eines Swabs, über die Eingabeöffnung zunächst entlang einer ersten Richtung in den Probeneingabebereich eingeführt und dann über eine Richtungsänderung, insbesondere über eine bis zu 90 Grad erfolgende Kippung der Probenentnahmevorrichtung entlang einer zweiten Richtung in den Umspülbereich gebracht werden kann, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung beispielsweise in einem Winkel von bis zu 90 Grad zueinander stehen. Die Eingabekammer ist somit bevorzugt derart ausgestaltet, dass die Probenentnahmevorrichtung in der gleichen Art der Bewegung bis in den Umspülbereich eingeführt werden kann wie ein Fuß bis in den vorderen Bereich eines Schuhs eingeführt wird. In other words, the input chamber can preferably have a shoe shape. A shoe shape of the input chamber can be understood in particular as meaning that the sample input area and the surrounding area together have the shape of a shoe or low shoe, with the sample input area with the input opening corresponding to a rear part and the surrounding area corresponding to a front part of the shoe. In other words, the input chamber is designed in such a way that a front part or head of the sampling device, in particular the flocked tip in the case of a swab, via the input opening initially along a first direction in the The sample input area can be introduced and then brought into the rinsing area by changing the direction, in particular by tilting the sample removal device by up to 90 degrees, along a second direction, with the first direction and the second direction being at an angle of up to 90 degrees to one another, for example. The input chamber is thus preferably designed in such a way that the sampling device can be inserted into the washing area in the same type of movement as a foot is inserted into the front area of a shoe.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Eingabekammer in dem Probeneingabebereich eine größere Höhe aufweisen als im Umspülbereich. Beispielsweise kann die Eingabekammer als Teil der mikrofluidischen Vorrichtung bezüglich einer Hauptoberfläche der Vorrichtung als Erhöhung ausgeformt sein. Dabei kann eine Höhe des Probeneingabebereichs größer sein als eine Höhe des Umspülbereichs, wodurch sich, wie oben ausgeführt, eine annähernd schuhförmige Ausformung der Eingabekammer ergeben kann. Dabei kann der Probeneingabebereich zum Beispiel eine großflächige Eingabeöffnung aufweisen, welche eine einfache Einführung der Probenentnahmevorrichtung in die Eingabekammer ermöglichen kann. Der Umspülbereich kann hingegen beispielsweise eine wesentlich reduzierte Querschnittsfläche aufweisen, um auch mit kleinen Flüssigkeitsvolumina eine möglichst vollständige Umspülung des Teils der Probenentnahmevorrichtung zu erzielen, an dem das Probenmaterial angebunden sein kann. Die Umspülung kann dadurch vorteilhafterweise auch bei einer Nutzung von Probenentnahmevorrichtungstypen mit unterschiedlichen Spezifikationen bezüglich deren räumlicher Dimensionierung in optimierter Weise ermöglicht werden. Durch die spezielle schuhförmige Ausgestaltung der Eingabekammer kann also vorteilhafterweise einerseits eine besonders einfache und sichere Eingabe der Probenentnahmevorrichtung erzielt werden und andererseits kann eine zuverlässige Umspülung der Probenentnahmevorrichtung ermöglicht werden. According to one embodiment, the input chamber can have a greater height in the sample input area than in the rinsing area. For example, the input chamber as part of the microfluidic device may be formed as a ridge relative to a major surface of the device. The height of the sample input area can be greater than the height of the rinsing area, as a result of which, as explained above, an approximately shoe-shaped configuration of the input chamber can result. The sample input area can have a large-area input opening, for example, which can enable the sample-taking device to be easily inserted into the input chamber. The rinsing area, on the other hand, can have a significantly reduced cross-sectional area, for example, in order to achieve as complete rinsing as possible of that part of the sampling device to which the sample material can be attached, even with small volumes of liquid. The flushing can thereby advantageously be made possible in an optimized manner even when using types of sampling devices with different specifications with regard to their spatial dimensions. Due to the special shoe-shaped design of the input chamber, on the one hand a particularly simple and reliable input of the sample-taking device can be achieved and on the other hand a reliable flushing of the sample-taking device can be made possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Probeneingabebereich eine in einer Wand angeordnete Stabdurchführungsausnehmung zum Führen eines Stabs der Probenentnahmevorrichtung aufweisen. Die Probenentnahmevorrichtung kann beispielsweise einen Stab mit einer Länge im Bereich von etwa 15 cm umfassen, welcher aus einem flexiblen elastischen Grundmaterial bestehen kann und an einem vorderen Ende eine Ummantelung mit einem aufnahmefähigem beziehungsweise saugfähigem Material aufweisen kann. Das ummantelte Ende kann auch als Kopf oder Spitze bezeichnet werden und ausgebildet sein, um Probenmaterial beispielsweise mittels einer Abstrichprobe aufzunehmen. Während der Kopf mit dem angebundenen Probenmaterial in die Eingabekammer eingegeben werden kann, kann der Stab beispielsweise durch die Stabdurchführungsausnehmung geführt werden, die beispielsweise an einem hinteren Ende der Eingabekammer direkt an die Eingabeöffnung angrenzen kann. Alternativ kann der Kopf, wie oben beschrieben, zunächst über die Eingabeöffnung in den Probeneingabebereich eingeführt werden und dann über eine Richtungsänderung, insbesondere Kippung des Stabs bis in den Umspülbereich weitergeführt werden, während ein mittlerer oder hinterer Teil des Stabes in die Stabdurchführungsausnehmung eingebracht und vorzugsweise zumindest lateral fixiert wird. Mithilfe der Stabdurchführungsausnehmung kann somit vorteilhafterweise eine Eingabe und Fixierung einer Probenentnahmevorrichtung in die Eingabekammer erleichtert werden, wobei die mikrofluidische Vorrichtung in besonders kompakter Weise ausgeführt werden kann. Ferner kann die Stabdurchführungsausnehmung zusätzlich in vorteilhafter Weise zum Führen des Stabs dienen. Auf diese Weise kann eine besonders einfache, reproduzierbare und sichere Eingabe der Probenentnahmevorrichtung in die Eingabekammer ermöglicht werden. Zudem kann die Stabdurchführungsausnehmung vorteilhafterweise bei der mikrofluidischen Prozessierung zusätzlich als Entlüftungsöffnung der Eingabekammer dienen. According to a further embodiment, the sample input area can have a rod feedthrough recess arranged in a wall for guiding a rod of the sampling device. the Sampling device can include, for example, a rod with a length in the range of about 15 cm, which can consist of a flexible elastic base material and can have a sheath with an absorbent or absorbent material at a front end. The sheathed end can also be referred to as a head or tip and can be designed to take up sample material, for example by means of a swab sample. While the head with the attached sample material can be entered into the input chamber, the rod can be guided, for example, through the rod feedthrough recess, which can, for example, be directly adjacent to the input opening at a rear end of the input chamber. Alternatively, as described above, the head can first be inserted into the sample input area via the input opening and then moved further into the rinsing area by changing the direction, in particular tilting the rod, while a middle or rear part of the rod is introduced into the rod passage recess and preferably at least fixed laterally. The insertion and fixing of a sampling device into the input chamber can thus advantageously be facilitated with the aid of the rod feedthrough recess, with the microfluidic device being able to be designed in a particularly compact manner. Furthermore, the rod feed-through recess can also advantageously serve to guide the rod. In this way, a particularly simple, reproducible and reliable input of the sampling device into the input chamber can be made possible. In addition, the rod feed-through recess can advantageously also serve as a ventilation opening of the input chamber in the case of microfluidic processing.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Eingabekammer einen Deckel zum Verschließen der Eingabekammer umfassen. Der Deckel kann beispielsweise auf den Wänden der Eingabekammer aufliegen und die Eingabeöffnung nach dem Eingeben der Probenentnahmevorrichtung verschließen. Vorteilhafterweise kann dadurch eine kontaminationsfreie Eingabe von Probenmaterial in die mikrofluidische Vorrichtung ermöglicht und zugleich ein Austreten von Transferfluid und zusätzlich oder alternativ von Bestandteilen des Probenmaterials vermieden werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel mindestens einen Positionsstift zum Positionieren der Probenentnahmevorrichtung innerhalb der Eingabekammer umfassen. Beispielsweise kann der Positionsstift, der auch als Positionierungsstift bezeichnet werden kann, im betriebsbereiten Zustand der Eingabekammer zwischen dem Eingabebereich und dem Umspülbereich positioniert sein. Dabei kann der Positionierstift zum Beispiel eine durch den Eingabebereich in den Umspülbereich eingeführte Probenentnahmevorrichtung zumindest teilweise umschließen. Durch die Realisierung eines Positionsstifts am Deckel kann vorteilhafterweise die Position der Probenentnahmevorrichtung innerhalb der Eingabekammer fixiert werden, sodass zum Beispiel der Kopf der Probenentnahmevorrichtung im Umspülbereich vorliegt. Auf diese Weise kann eine besonders zuverlässige Umspülung des Kopfs für ein Herunterlösen von Probenmaterial erzielt werden. According to a further embodiment, the input chamber can comprise a cover for closing the input chamber. The cover can, for example, rest on the walls of the input chamber and close the input opening after the sampling device has been inserted. Advantageously, this allows a contamination-free input of sample material into the microfluidic device and at the same time an escape of transfer fluid and additionally or alternatively of components of the sample material can be avoided. According to a further embodiment, the cover can comprise at least one positioning pin for positioning the sampling device within the input chamber. For example, the positioning pin, which can also be referred to as a positioning pin, can be positioned between the input area and the flushing area when the input chamber is in the operational state. The positioning pin can, for example, at least partially enclose a sampling device introduced through the input area into the rinsing area. By implementing a positioning pin on the cover, the position of the sampling device can advantageously be fixed within the input chamber, so that, for example, the head of the sampling device is in the surrounding area. In this way it is possible to achieve a particularly reliable flushing of the head for loosening sample material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel mindestens ein Fenster zum optischen Bestimmen der räumlichen Lage der Probenentnahmevorrichtung aufweisen, wobei das Fenster im betriebsbereiten Zustand der Eingabekammer über dem Umspülbereich angeordnet sein kann. Durch die Einbringung eines optischen Fensters in den Deckel, welches beispielsweise über dem Umspülbereich der Eingabekammer angeordnet sein kann, kann eine optische Positionskontrolle, das heißt eine Bestimmung der räumlichen Lage der Probenentnahmevorrichtung innerhalb der Eingabekammer erfolgen. Auf diese vorteilhafte Weise kann kontrolliert werden, ob die Eingabe der Probenentnahmevorrichtung korrekt erfolgt ist. According to a further embodiment, the cover can have at least one window for optically determining the spatial position of the sampling device, wherein the window can be arranged over the rinsing area when the input chamber is in the ready-to-operate state. By introducing an optical window in the cover, which can be arranged, for example, over the washing area of the input chamber, an optical position control, ie a determination of the spatial position of the sampling device within the input chamber, can take place. In this advantageous way it can be checked whether the input of the sampling device has been carried out correctly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel eine Dichtfläche zum fluiddichten Abdichten der Eingabeöffnung aufweisen. Die Dichtfläche kann beispielsweise im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Hauptoberfläche des Deckels angeordnet sein und einer Außenkontur der Eingabeöffnung entsprechend ausgeformt sein. Dadurch kann die Dichtfläche bei verschlossenem Deckel zum Beispiel in die Eingabeöffnung greifen und vorteilhafterweise die Eingabekammer zu dem Deckel hin fluiddicht abdichten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel einen Dichtungsstift zum Abdichten der Stabdurchführungsausnehmung umfassen. Der Dichtungsstift kann beispielsweise parallel zu einem in der Eingabekammer angeordneten Positionsstift angeordnet sein und ausgebildet sein, um einen in der Stabdurchführungsöffnung angeordneten Stab der Probenentnahmevorrichtung zumindest teilweise zu umschließen. Das hat den Vorteil, dass die Eingabekammer auch bei eingelegter Probenentnahmevorrichtung abgedichtet werden kann. According to a further embodiment, the cover can have a sealing surface for fluid-tight sealing of the input opening. The sealing surface can, for example, be arranged essentially at right angles to a main surface of the cover and be shaped in accordance with an outer contour of the input opening. As a result, when the cover is closed, the sealing surface can reach into the input opening, for example, and advantageously seal the input chamber in a fluid-tight manner with respect to the cover. According to a further embodiment, the cover can include a sealing pin for sealing the rod feed-through recess. The sealing pin can, for example, be arranged parallel to a positioning pin arranged in the input chamber and be designed to at least partially enclose a rod of the sampling device arranged in the rod passage opening. This has the advantage that the input chamber can also be sealed when the sampling device is inserted.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel als Teil eines Abdeckungselements zum Abdecken zumindest eines Teilbereichs der mikrofluidischen Vorrichtung ausgeformt sein, wobei das Abdeckungselement mit einer Ausnehmung zum Durchführen der Probenentnahmevorrichtung sowie mit wenigstens einem an die Ausnehmung angrenzenden Versteifungselement ausgeformt sein kann. Das Abdeckungselement kann zum Beispiel ausgeformt sein, um die mikrofluidische Vorrichtung vollständig abzudecken, wobei im Bereich der Eingabekammer eine Ausnehmung zum Durchführen der Probenentnahmevorrichtung angeordnet sein kann. Durch die einstückige Ausformung von Abdeckungselement und Deckel können vorteilhafterweise Herstellungskosten gespart werden. According to a further embodiment, the cover can be formed as part of a cover element for covering at least a partial area of the microfluidic device, wherein the cover element can be formed with a recess for passing through the sampling device and with at least one stiffening element adjoining the recess. The cover element can, for example, be formed in order to completely cover the microfluidic device, wherein a recess for the passage of the sampling device can be arranged in the area of the input chamber. Manufacturing costs can advantageously be saved as a result of the one-piece molding of the cover element and lid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Deckel mindestens eine Markierung zum optischen Kontrollieren der Position der in die Eingabekammer eingeführten Probenentnahmevorrichtung aufweisen. Die Markierung kann beispielsweise in Form eines Aufdrucks oder einer Vertiefung an dem Fenster des Deckels angeordnet sein. Anhand der Markierung kann vorteilhafterweise durch einen Nutzer kontrolliert werden, ob die Probenentnahmevorrichtung für eine Umspülung optimal im Umspülbereich der Eingabekammer angeordnet ist. According to a further embodiment, the cover can have at least one marking for optically checking the position of the sampling device introduced into the input chamber. The marking can be arranged, for example, in the form of an imprint or an indentation on the window of the lid. The marking can advantageously be used by a user to check whether the sampling device is optimally arranged for rinsing in the rinsing area of the input chamber.
Zudem wird eine mikrofluidische Vorrichtung mit einer Variante der zuvor vorgestellten Eingabekammer vorgestellt. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um von der Probenentnahmevorrichtung mittels eines Transferfluids abgelöstes Probenmaterial zu analysieren und hierfür beispielsweise ein Netzwerk aus mikrofluidischen Kanälen, Kammern und Ventilen umfassen. Beispielsweise kann das Netzwerk unter anderem eine Vorlagerungskammer zum langzeitstabilen Vorlagern des Transferfluids umfassen, sowie zum Beispiel eine Flüssigkeitsspeicherkammer zum Speichern des mit Probenmaterial angereicherten Transferfluids und zusätzlich oder alternativ ein Filterelement zum Filtern des angereicherten Transferfluids. Zusätzlich oder alternativ kann die mikrofluidische Vorrichtung eine Schnittstelle zu einer Temperiereinrichtung zum Temperieren der Eingabekammer aufweisen und zusätzlich oder alternativ kann eine Schnittstelle zu einer Sonotrode vorliegen, um Ultraschall in die Eingabekammer einzukoppeln. Vorteilhafterweise können durch eine Kombination einer mikrofluidischen Vorrichtung mit der Eingabekammer alle zuvor genannten Vorteile optimal umgesetzt werden. In addition, a microfluidic device with a variant of the previously presented input chamber is presented. The device can be designed to analyze sample material detached from the sampling device by means of a transfer fluid, and for this purpose can comprise, for example, a network of microfluidic channels, chambers and valves. For example, the network can include a storage chamber for long-term stable Pre-storage of the transfer fluid and, for example, a liquid storage chamber for storing the transfer fluid enriched with sample material and additionally or alternatively a filter element for filtering the enriched transfer fluid. Additionally or alternatively, the microfluidic device can have an interface to a temperature control device for temperature control of the input chamber, and additionally or alternatively there can be an interface to a sonotrode in order to couple ultrasound into the input chamber. Advantageously, all of the aforementioned advantages can be optimally implemented through a combination of a microfluidic device with the input chamber.
Dabei kann bei der hier vorgestellten Vorrichtung nicht nur eine Flüssigprobe zum Analysieren in die Vorrichtung eingegeben werden, sondern die Vorrichtung ermöglicht zudem die Eingabe einer als Tupfer mit beflockter Spitze ausgebildeten Probenentnahmevorrichtung mit einer Abstrichprobe sowie die Überführung des Probenmaterials von der Probenentnahmevorrichtung in das mikrofluidische System. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise ausgebildet sein, um sowohl Probenentnahmevorrichtungen aufzunehmen, die im Unterschied zu einer flüssigen Probe eine räumlich festgelegte Geometrie aufweisen, als auch beispielsweise unterschiedliche Typen an Probenentnahmevorrichtungen, welche sich in ihren Spezifikationen wie beispielsweise den räumlichen Abmessungen teils signifikant voneinander unterscheiden können. Dabei kann eine Probenentnahmevorrichtung bis zu einer vorliegenden Sollbruchstelle eine für die Eingabe in eine möglichst kompakte mikrofluidische Lab-on-Chip- Kartusche vergleichsweise große räumliche Ausdehnung aufweisen: Vom Kopf der Probenentnahmevorrichtung bis zur Sollbruchstelle kann die Länge des Stabs zumeist in einem Größenbereich zwischen 60 und 90 mm liegen. Des Weiteren kann an der Probenentnahmevorrichtung angebundenes Probenmaterial für eine Überführung in das mikrofluidische Analysesystem zunächst von der Probenentnahmevorrichtung heruntergelöst werden. Dabei kann das Flüssigkeitsvolumen des Transportmediums zum Herablösen des Probenmaterials von der Probenentnahmevorrichtung, welches in der Vorrichtung vorgelagert werden kann, limitiert sein, beispielsweise auf eine Menge im Bereich von 350 - 500 pl. Mit der hier vorgestellten Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine möglichst vollständige Umspülung des gesamten Kopfes der Probenentnahmevorrichtung mit dem limitierten Flüssigkeitsvolumen an Transportmedium optimiert werden. In the case of the device presented here, not only can a liquid sample be entered into the device for analysis, but the device also enables the entry of a sample removal device designed as a swab with a flocked tip with a swab sample and the transfer of the sample material from the sample removal device into the microfluidic system. The device can advantageously be designed to accommodate both sampling devices that, unlike a liquid sample, have a spatially fixed geometry, as well as, for example, different types of sampling devices that can sometimes differ significantly in their specifications such as the spatial dimensions. A sampling device up to a predetermined breaking point can have a comparatively large spatial extent for the input into a microfluidic lab-on-chip cartridge that is as compact as possible: From the head of the sampling device to the predetermined breaking point, the length of the rod can usually be in a size range between 60 and 90 mm lie. Furthermore, sample material attached to the sampling device can first be detached from the sampling device for transfer to the microfluidic analysis system. The liquid volume of the transport medium for detaching the sample material from the sampling device, which can be stored upstream in the device, can be limited, for example to an amount in the range of 350-500 pl. With the device presented here, the entire head can advantageously be flushed as completely as possible of the sampling device can be optimized with the limited liquid volume of transport medium.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein fluidisches Entkopplungsreservoir aufweisen, wobei das Entkopplungsreservoir an dem Probeneingabebereich der Eingabekammer angeordnet sein kann. According to one embodiment, the device can have a fluidic decoupling reservoir, it being possible for the decoupling reservoir to be arranged on the sample input area of the input chamber.
Beispielsweise kann das Entkopplungsreservoir im betriebsbereiten Zustand der mikrofluidischen Vorrichtung unter der Stabdurchführungsausnehmung angeordnet sein. Durch die Realisierung eines fluidischen Entkopplungsreservoirs unterhalb der Stabdurchführungsausnehmung am hinteren Ende der Kammer kann vorteilhafterweise die Gefahr eines unerwünschten Austretens von Flüssigkeit aus der Eingabekammer und der mikrofluidischen Vorrichtung verringert werden. For example, the decoupling reservoir can be arranged under the rod feedthrough recess when the microfluidic device is in the operational state. The realization of a fluidic decoupling reservoir below the rod feedthrough recess at the rear end of the chamber can advantageously reduce the risk of liquid escaping undesirably from the input chamber and the microfluidic device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung mindestens ein Fixierelement zum Fixieren des Stabs der Probenentnahmevorrichtung umfassen. Das Fixierelement kann beispielsweise ausgeformt sein, um einen Stab einer in die Eingabekammer eingeführten Probenentnahmevorrichtung aufzunehmen und in einer Position zu fixieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fixierelement um einen Vorsprung, beispielsweise in Form einer Kante oder Wand, mit einer Ausnehmung zur Aufnahme und lateralen Arretierung des Stabs. Durch eine Realisierung eines oder mehrerer Fixierungselemente für den Stab beispielsweise hinter der Eingabekammer kann vorteilhafterweise eine besonders definierte Eingabe der Probenentnahmevorrichtung sowie ein zuverlässiges Abbrechen des Stabs, beispielsweise an einer Sollbruchstelle, begünstigt werden. According to a further embodiment, the device can comprise at least one fixing element for fixing the rod of the sampling device. The fixing element can be shaped, for example, to receive a rod of a sampling device introduced into the input chamber and to fix it in a position. For example, the fixing element is a projection, for example in the form of an edge or wall, with a recess for receiving and laterally locking the rod. Implementing one or more fixing elements for the rod, for example behind the input chamber, can advantageously promote a particularly defined input of the sampling device and reliable breaking off of the rod, for example at a predetermined breaking point.
Zudem wird ein Verfahren zum Betreiben einer Variante der zuvor vorgestellten mikrofluidischen Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Einsetzens zumindest eines Teils der Probenentnahmevorrichtung in den Probeneingabebereich der Eingabekammer aufweist. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Einführens des zumindest einen Teils der Probenentnahmevorrichtung in den Umspülbereich der Eingabekammer und einen Schritt des Prozessierens von an der Probenentnahmevorrichtung angebundenem Probenmaterial in der mikrofluidischen Vorrichtung. Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante der zuvor vorgestellten mikrofluidischen Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens wenigstens zweier Bauteile umfasst, wobei ein erstes Bauteil die Eingabekammer und einen Teil eines mikrofluidischen Netzwerks ausformt, und wobei ein zweites Bauteil einen weiteren Teil des Netzwerks ausformt. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Zusammenfügens der Bauteile, um die mikrofluidische Vorrichtung herzustellen. In addition, a method for operating a variant of the microfluidic device presented above is presented, the method having a step of inserting at least part of the sample removal device into the sample input area of the input chamber. In addition, the method includes a step of introducing the at least one part of the sampling device into the rinsing area of the input chamber and a step of processing sample material attached to the sampling device in the microfluidic device. In addition, a method for producing a variant of the microfluidic device presented above is presented, the method comprising a step of providing at least two components, a first component forming the input chamber and part of a microfluidic network, and a second component forming a further part of the network. In addition, the method includes a step of assembling the components in order to produce the microfluidic device.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Exemplary embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
Fig. 1 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer mikrofluidischen Vorrichtung; 1 shows a schematic top view illustration of an embodiment of a microfluidic device;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer; Fig. 2 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber;
Fig. 3 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer; 3 shows a schematic top view illustration of an embodiment of an input chamber;
Fig. 4 eine schematische Unteransicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer; 4 shows a schematic bottom view of an embodiment of an input chamber;
Fig. 5 eine schematische Rückansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer; 5 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber;
Fig. 6 eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer; Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer mit Deckel; Fig. 6 is a schematic front view of an embodiment of an input chamber; 7 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of an input chamber with a cover;
Fig. 8 eine perspektivische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer mit Deckel; FIG. 8 shows a perspective plan view of an embodiment of an input chamber with a cover; FIG.
Fig. 9 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer mit Deckel; Fig. 10 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Umspülbereichs mit Deckel; 9 shows a schematic top view illustration of an embodiment of an input chamber with a cover; FIG. 10 shows a schematic top view illustration of an exemplary embodiment of a wash-around area with a cover; FIG.
Fig. 11 eine schematische Rückansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer mit Deckel; 11 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber with a cover;
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 12 shows a flowchart of a method for operating a microfluidic device according to an embodiment;
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 13 shows a flowchart of a method for operating a microfluidic device according to an embodiment;
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und Fig. 15 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 14 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment; and FIG. 15 shows a flowchart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnlicheIn the following description of advantageous exemplary embodiments of the present invention, the same or similar elements are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference signs used, with a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit einer Eingabekammer 105. Die mikrofluidische Vorrichtung 100 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Trägerkörper 110 mit einer Eingabekammer 105 und einem mikrofluidischen Netzwerk 120 auf, welches wiederum wenigstens zwei mikrofluidische Anbindungen, in Form wenigstens einer Injektionsöffnung 121 und einer Kollektionsöffnung 122, an die Eingabekammer 105 aufweist, um darüber Fluide in die Eingabekammer 105 einbringen beziehungsweise herauspumpen zu können. Zum Transportieren des Transferfluids umfasst das Netzwerk 120 beispielhaft verschiedene mikrofluidische Kanäle 125, Pumpkammern 130 und Ventile 135. Fig. 1 shows a schematic top view representation of an embodiment of a microfluidic device 100 with an input chamber 105. Die In this exemplary embodiment, microfluidic device 100 has a carrier body 110 with an input chamber 105 and a microfluidic network 120, which in turn has at least two microfluidic connections, in the form of at least one injection opening 121 and one collection opening 122, to the input chamber 105 in order to inject fluids into the Introduce input chamber 105 or to be able to pump it out. For transporting the transfer fluid, the network 120 includes various microfluidic channels 125, pump chambers 130 and valves 135, for example.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Trägerkörper 110 der mikrofluidischen Vorrichtung 100 und ist mehrschichtig aus mehreren Bauteilen aufgebaut. In diesem Fall umfasst eine oberste Schicht des Trägerkörpers 110 neben den mikrofluidischen Kanälen 125 auch Kammern wie die Pumpkammern 130 und die Eingabekammer 105. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Trägerkörper auch als Teil der mikrofluidischen Vorrichtung ausgeformt sein, beispielsweise als eine transparente Kunststoffschicht. According to this exemplary embodiment, the carrier body 110 corresponds to the microfluidic device 100 and is constructed in multiple layers from a plurality of components. In this case, an uppermost layer of the carrier body 110 comprises not only the microfluidic channels 125 but also chambers such as the pumping chambers 130 and the input chamber 105. In another exemplary embodiment, the carrier body can also be formed as part of the microfluidic device, for example as a transparent plastic layer.
Zudem umfasst die Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel eine Vorlagerungskammer 140 zum langzeitstabilen Vorlagern des Transferfluids, sowie lediglich beispielhaft eine Flüssigkeitsspeicherkammer 145 zum Speichern des mit Probenmaterial angereicherten Transferfluids sowie eine Filterkammer mit einem Filterelement 150 zum Filtern des angereicherten Transferfluids. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung im Bereich der Eingabekammer über eine Wärmeaustauschschnittstelle zu einer externen Temperiereinrichtung zum Temperieren der Eingabekammer verfügen und/oder es kann eine Schnittstelle zu einer Sonotrode vorliegen, um Ultraschall in die Eingabekammer einzukoppeln. In addition, the device in this embodiment includes a pre-storage chamber 140 for long-term stable pre-storage of the transfer fluid, as well as a liquid storage chamber 145 for storing the sample material-enriched transfer fluid and a filter chamber with a filter element 150 for filtering the enriched transfer fluid. Additionally or alternatively, the device in the area of the input chamber can have a heat exchange interface to an external temperature control device for temperature control of the input chamber and/or there can be an interface to a sonotrode to couple ultrasound into the input chamber.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 beispielhaft laterale Außenabmessungen 118 mm x 78 mm auf und die mikrofluidischen Kanäle weisen Querschnittsmaße von 600 x 400 pm2 auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung Außenabmessungen von 70 mm x 50 mm bis 300 mm x 150 mm, bevorzugt 90 mm x 60 mm bis 200 mm x 100 mm, und die Querschnittsmaße der mikrofluidischen Kanäle können 100 x 100 pm2 bis 3 x 3 mm2, bevorzugt 300 x 300 pm2 bis 1 x 1 mm2, betragen. In this exemplary embodiment, the device 100 has, for example, lateral external dimensions of 118 mm×78 mm and the microfluidic channels have cross-sectional dimensions of 600×400 μm 2 . In another embodiment, the device can have external dimensions of 70 mm x 50 mm to 300 mm x 150 mm, preferably 90 mm x 60 mm to 200 mm x 100 mm, and the cross-sectional dimensions of the microfluidic channels can be 100×100 μm 2 to 3×3 mm 2 , preferably 300×300 μm 2 to 1×1 mm 2 .
Dabei ist die mikrofluidische Vorrichtung 100 und insbesondere der Trägerkörper 110 in diesem Ausführungsbeispiel als polymerer Mehrschichtaufbau aus Polycarbonat (PC) und Polyurethan (TPU) mittels Spritzgießen, Stanzen und Laserdurchstrahl-Schweißen hergestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können zur Herstellung auch andere Polymere wie beispielsweise Polystyrol (PS), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Cycloolefin-Copolymer (COP, COC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polydimethylsiloxan (PDMS) oder weitere thermoplastische Elastomere (TPE) wie Styrol- Blockcopolymer (TPS), sowie alternative Serienfertigungsverfahren wie Thermoformen, zur Anwendung kommen. In this case, the microfluidic device 100 and in particular the carrier body 110 in this exemplary embodiment is produced as a polymeric multilayer structure made of polycarbonate (PC) and polyurethane (TPU) by means of injection molding, stamping and laser transmission welding. In other embodiments, other polymers such as polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), cycloolefin copolymer (COP, COC), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS) or other thermoplastic elastomers (TPE ) such as styrene block copolymer (TPS), as well as alternative series production processes such as thermoforming.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur beschriebenen Eingabekammer und ist in betriebsbereitem Zustand in einem Trägerkörper 110 einer mikrofluidischen Vorrichtung ausgeformt, wie sie in der vorangegangenen Figur beschriebenen wurde. Die Eingabekammer 105 ist in der hier gezeigten Figur mit einer eingegebenen Probenentnahmevorrichtung 200 dargestellt. Dabei führt lediglich beispielhaft der Stab 205 der Probenentnahmevorrichtung 200 durch den mit Wänden 210 ausgeformten Probeneingabebereich 215, während der Kopf 220 mit angebundenem Probenmaterial 222 in dem mit weiteren Wänden 225 ausgeformten und direkt an den Probeneingabebereich angrenzenden Umspülbereich 230 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingabekammer 105 schuhförmig ausgeformt. Dabei weist der Probeneingabebereich 215 lediglich beispielhaft eine größere Höhe 235 auf als der Umspülbereich 230. Der Schuhform entsprechend weist der Probeneingabebereich 215 lediglich beispielhaft an einer der mikrofluidischen Vorrichtung gegenüberliegenden Oberseite eine Eingabeöffnung 240 auf, die auch als Probeneingabeöffnung bezeichnet werden kann und lediglich beispielhaft mit einem Deckel, wie er in den nachfolgenden Figuren 7 bis 11 gezeigt wird, verschließbar ist. Zusätzlich umfasst die Eingabekammer 105 in der hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsform eine Stabdurchführungsausnehmung 245 zum Führen des Stabs 205, wobei die Stabdurchführungsausnehmung 245 lediglich beispielhaft in einer Wand 210 am hinteren Ende des Probeneingabebereichs 215 angeordnet ist. Die Stabdurchführungsausnehmung 245 ist ausgebildet, um den Stab 205, der auch als Probenentnahmevorrichtungsstab bezeichnet werden kann, bei der Eingabe der Probeentnahmevorrichtung 200 in die Kammer zu führen. In diesem Ausführungsbeispiel ist zudem hinter der Eingabekammer 105 ein Fixierelement 250 angeordnet, um den Stab 205 zu fixieren, während der Kopf 220 der Probenentnahmevorrichtung 200 wie in dieser Figur dargestellt innerhalb des Umspülbereichs 230 angeordnet ist. Der Umspülbereich 230 ist ausgebildet, um die Probenentnahmevorrichtung 200 mit einem Transferfluid zu umspülen, um das an die Probenentnahmevorrichtung 200 angebundene Probenmaterial 222 von der Probenentnahmevorrichtung 200 zu extrahieren. Hierfür sind lediglich beispielhaft an der Unterseite des Umspülbereichs 230 Injektionsöffnungen 121, 260, 261 angeordnet, welche durch einen mikrofluidischen Injektionskanal 263 fluidisch mit der mikrofluidischen Vorrichtung verbunden sind und ausgebildet sind, um Transferfluid in die Eingabekammer 105 einzuleiten. Gleichermaßen ist eine Kollektionsöffnung 122 durch einen Kollektionskanal 265 mit der Vorrichtung fluidisch verbunden und ausgebildet, um mit Probenmaterial 222 angereichertes Transferfluid aus der Eingabekammer 105 abzuleiten. Auf diese Weise ist ein mikrofluidisches Prozessieren des Kopfes 220 im Umspülbereich 230 der Probeneingabekammer 105 ermöglicht. Fig. 2 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber 105. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figure and is in the operational state in a carrier body 110 of a microfluidic device, as described in the previous figure . The input chamber 105 is shown in the figure shown here with an input sampling device 200 . The rod 205 of the sampling device 200 leads through the sample input area 215 formed with walls 210, while the head 220 with attached sample material 222 is arranged in the surrounding flushing area 230, which is formed with further walls 225 and is directly adjacent to the sample input area. In this embodiment, the input chamber 105 is shoe-shaped. The sample input area 215 has a greater height 235 than the rinsing area 230, only by way of example. Corresponding to the shoe shape, the sample input area 215 has an input opening 240, only by way of example, on an upper side opposite the microfluidic device, which can also be referred to as a sample input opening and only by way of example with a Lid, as shown in the following figures 7 to 11, can be closed. In addition, the input chamber 105 in the advantageous embodiment shown here includes a rod feed-through recess 245 for guiding the rod 205, the rod feed-through recess 245 being arranged in a wall 210 at the rear end of the sample input area 215 by way of example only. Rod feed-through recess 245 is configured to guide rod 205, which may also be referred to as a sampler rod, upon entry of sampler 200 into the chamber. In this embodiment, a fixing element 250 is also arranged behind the input chamber 105 to fix the rod 205, while the head 220 of the sampling device 200 is arranged inside the rinsing area 230 as shown in this figure. The rinsing area 230 is designed to rinse the sampling device 200 with a transfer fluid in order to extract the sample material 222 bound to the sampling device 200 from the sampling device 200 . For this purpose, injection openings 121, 260, 261 are arranged on the underside of the rinsing area 230, which are fluidically connected to the microfluidic device by a microfluidic injection channel 263 and are designed to introduce transfer fluid into the input chamber 105. Likewise, a collection port 122 is fluidly connected to the device by a collection channel 265 and is configured to drain transfer fluid enriched with sample material 222 from the input chamber 105 . In this way, microfluidic processing of the head 220 in the rinsing area 230 of the sample input chamber 105 is made possible.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Eingabekammer insbesondere zu einem Gravitationsfeld wie beispielsweise dem Schwerefeld der Erde geeignet ausgerichtet sein, um eine mikrofluidische Prozessierung des Kopfes im Umspülbereich der Eingabekammer zu optimieren, wobei keine Flüssigkeit über die Stabdurchführungsausnehmung aus der Eingabekammer austreten kann. In one embodiment, the input chamber can be aligned in particular to a gravitational field, such as the earth's gravitational field, in order to optimize microfluidic processing of the head in the washing area of the input chamber, with no liquid being able to escape from the input chamber via the rod passage recess.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Umspülbereich 230 lediglich beispielhaft mit einer Querschnittsfläche von 40 mI/mm, einer Länge von 16 mm, einer Breite von 6 mm und einem Volumen von 640 mI ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Umspülbereich eine Querschnittsfläche von 10 mI/mm bis 60 mI/mm, bevorzugt 25 mI/mm bis 40 mI/mm, eine Länge von 5 mm bis 25 mm, bevorzugt 12 mm bis 20 mm, eine Breite von 3 mm bis 12 mm, bevorzugt 5 mm bis 9 mm, und ein Volumen, ohne Probenentnahmevorrichtung, von 50 mI bis 1500 mI, bevorzugt 300 mI bis 800 mI, aufweisen. In this exemplary embodiment, the rinsing area 230 is designed, merely by way of example, with a cross-sectional area of 40 ml/mm, a length of 16 mm, a width of 6 mm and a volume of 640 ml. In another embodiment, the rinsing area can have a cross-sectional area of 10 ml/mm to 60 ml/mm, preferably 25 ml/mm to 40 ml/mm, a length of 5 mm to 25 mm, preferably 12 mm to 20 mm, a width of 3 mm to 12 mm, preferably 5 mm to 9 mm, and a volume, without sampling device, of 50 ml to 1500 ml, preferably 300 ml to 800 ml.
Die gesamte Eingabekammer 105 bestehend aus Probeneingabebereich 215 und Umspülbereich 230 weist in diesem Ausführungsbeispiel laterale Außenabmessungen von 8 x 36 mm2 auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Eingabekammer mit Abmessungen von 5 x 10 mm2 bis 12 x 60 mm2, bevorzugt 7 x 20 mm2 bis 10 x 40 mm2, ausgebildet sein. The entire input chamber 105 consisting of sample input area 215 and rinsing area 230 has lateral outer dimensions of 8×36 mm 2 in this exemplary embodiment. In another exemplary embodiment, the input chamber can be designed with dimensions of 5×10 mm 2 to 12×60 mm 2 , preferably 7×20 mm 2 to 10×40 mm 2 .
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer. Dabei führt in der hier gezeigten Darstellung wie in der vorangegangenen Figur 2 beschrieben eine Probenentnahmevorrichtung 200 durch den Probeneingabebereich 215 in den Umspülbereich 230. Die Eingabe der Probenentnahmevorrichtung 200 ist durch die Eingabeöffnung 240 und die Stabdurchführungsausnehmung 245 ermöglicht. Dabei ist die Eingabeöffnung 240 in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Länge von 18 mm und einer Breite von 6 mm ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Eingabeöffnung eine Länge von 7 mm bis 25 mm, bevorzugt 10 mm bis 20 mm, und eine Breite von 3 mm bis 10 mm, bevorzugt 5 mm bis 8 mm, aufweisen. 3 shows a schematic plan view of an embodiment of an input chamber 105. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures. In the representation shown here, as described in the previous FIG. In this case, the input opening 240 is formed with a length of 18 mm and a width of 6 mm in this exemplary embodiment. In another embodiment, the input opening can have a length of 7 mm to 25 mm, preferably 10 mm to 20 mm, and a width of 3 mm to 10 mm, preferably 5 mm to 8 mm.
In diesem Ausführungsbeispiel ist unterhalb der Stabdurchführungsausnehmung 245 ein fluidisches Entkopplungsreservoir 300 angeordnet, welches zur Aufnahme von Flüssigkeit ausgebildet ist. In der hier gezeigten Darstellung führt der Stab 205 der Probenentnahmevorrichtung 200 über das Entkopplungsreservoir 300 hinweg und ist von einem Fixierelement 250 in dieser Position fixiert. Dabei weist der Stab 205 lediglich beispielhaft eine Sollbruchstelle 305 auf, um ihn hinter dem Fixierelement 250, beispielsweise direkt dahinter, abzubrechen. Die Probenentnahmevorrichtung 200 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Gesamtlänge, das heißt eine Länge von der vorderen Spitze des Kopfes 220 bis zum hinteren Ende des Stabs 205, von 150 mm ausgeformt, wobei eine Länge von der Spitze des Kopfes 220 bis zur Sollbruchstelle 305 lediglich beispielhaft 75 mm beträgt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Probenentnahmevorrichtung eine Gesamtlänge von 100 mm bis 200 mm, bevorzugt 120 mm bis 180 mm, insbesondere 145 mm bis 155 mm, und eine Länge von der Spitze des Kopfes 220 bis zur Sollbruchstelle 305 von 60 mm bis 120 mm, bevorzugt 75 mm bis 100 mm, aufweisen. In this exemplary embodiment, a fluidic decoupling reservoir 300, which is designed to hold liquid, is arranged below the rod feedthrough recess 245. In the illustration shown here, the rod 205 of the sampling device 200 extends beyond the decoupling reservoir 300 and is fixed in this position by a fixing element 250 . In this case, the rod 205 has a predetermined breaking point 305, merely by way of example, in order to break it off behind the fixing element 250, for example directly behind it. In this exemplary embodiment, the sampling device 200 is formed with an overall length, i.e. a length from the front tip of the head 220 to the rear end of the rod 205, of 150 mm, with a length from the tip of the head 220 to the predetermined breaking point 305 being merely an example is 75 mm. In another According to the exemplary embodiment, the sampling device can have an overall length of 100 mm to 200 mm, preferably 120 mm to 180 mm, in particular 145 mm to 155 mm, and a length from the tip of the head 220 to the predetermined breaking point 305 of 60 mm to 120 mm, preferably 75 mm up to 100 mm.
Zudem ist der Kopf 220 der Probenentnahmevorrichtung 200 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Verdrängungsvolumen von lediglich beispielhaft 190 pl, einer Länge von 15 mm und einem Durchmesser von 4 mm ausgeformt.In addition, the head 220 of the sampling device 200 in this exemplary embodiment is formed with a displacement volume of 190 pl only by way of example, a length of 15 mm and a diameter of 4 mm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Kopf ein maximales gesamtes Verdrängungsvolumen von 30 pl bis 400 mI, bevorzugt 50 mI bis 325 mI, ein Verdrängungsvolumen von 5 mI/mm bis 35 mI/mm, bevorzugt 7 mI/mm bis 20 mI/mm, eine Länge von 5 mm bis 20 mm, bevorzugt 8 mm bis 16 mm, und einen maximalen Durchmesser von 2 mm bis 8 mm, bevorzugt 3 mm bis 5 mm, aufweisen. Der Stab 205 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser von 2 mm und einem Verdrängungsvolumen von lediglich beispielhaft 3 mI/mm ausgeformt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Stab einen maximalen Durchmesser von 2 mm bis 4 mm, bevorzugt 2 mm bis 3 mm, einen minimalen Durchmesser von 0.5 mm bis 4 mm, bevorzugt 0.8 mm bis 3 mm und ein Verdrängungsvolumen von 0.5 mI/mm bis 10 mI/mm, bevorzugt 1 mI/mm bis 5 mI/mm, aufweisen. In another embodiment, the head can have a maximum total displacement volume of 30 pl to 400 ml, preferably 50 ml to 325 ml, a displacement volume of 5 ml/mm to 35 ml/mm, preferably 7 ml/mm to 20 ml/mm, a Length of 5 mm to 20 mm, preferably 8 mm to 16 mm, and a maximum diameter of 2 mm to 8 mm, preferably 3 mm to 5 mm. In this exemplary embodiment, the rod 205 is formed with a diameter of 2 mm and a displacement volume of only 3 ml/mm, for example. In another embodiment, the rod can have a maximum diameter of 2 mm to 4 mm, preferably 2 mm to 3 mm, a minimum diameter of 0.5 mm to 4 mm, preferably 0.8 mm to 3 mm and a displacement volume of 0.5 ml/mm to 10 ml/mm, preferably 1 ml/mm to 5 ml/mm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Eingabe einer Flüssigprobe beispielsweise durch die Nutzung einer Pipette und das Einbringen der Probe mittels der Pipette in eine verschließbare Probeneingabekammer erfolgen. Eine derartige Probeneingabekammer kann also insbesondere eine verschließbare Öffnung aufweisen, welche zur Eingabe der Probe mittels Pipettieren vorgesehen ist und nach der Probeneingabe verschlossen werden kann. In another exemplary embodiment, a liquid sample can be input, for example, by using a pipette and introducing the sample into a closable sample input chamber by means of the pipette. Such a sample input chamber can therefore in particular have a closable opening which is provided for the input of the sample by pipetting and which can be closed after the sample has been input.
Fig. 4 zeigt eine schematische Unteransicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer, wobei der Umspülbereich in diesem Ausführungsbeispiel fünf Injektionsöffnungen 121, 260, 261, 400, 401 umfasst, die lediglich beispielhaft entlang einer Längsachse 405 und einer zur Längsachse 405 rechtwinklig angeordneten Querachse 410 versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die Längsachse 405 einer Einschubrichtung der Probenentnahmevorrichtung 200 in die Probeneingabekammer 105 entspricht. Die Injektionsöffnungen 121, 260, 261, 400, 401 sind lediglich beispielhaft ausgebildet, um ein Transferfluid aus einem mikrofluidischen Injektionskanal 263 in den Umspülbereich 230 der Eingabekammer 105 einzuleiten. Nach einem Umspülen der Probenentnahmevorrichtung 200 mit Transferfluid zum Extrahieren von Probenmaterial ist das Transferfluid durch eine Kollektionsöffnung 122 und einen daran anschließenden mikrofluidischen Kollektionskanal 265 aus der Eingabekammer 105 ableitbar. Fig. 4 shows a schematic bottom view of an embodiment of an input chamber 105. The input chamber 105 shown here corresponds to or is similar to the input chamber described in the previous figures, with the surrounding area in this embodiment five injection openings 121, 260, 261, 400, 401, which only for example along a longitudinal axis 405 and one arranged at right angles to the longitudinal axis 405 Transverse axis 410 are offset from one another, with longitudinal axis 405 corresponding to a direction in which sample-taking device 200 is pushed into sample-input chamber 105 . The injection openings 121, 260, 261, 400, 401 are designed only by way of example in order to introduce a transfer fluid from a microfluidic injection channel 263 into the rinsing area 230 of the input chamber 105. After the sampling device 200 has been flushed with transfer fluid to extract sample material, the transfer fluid can be drained from the input chamber 105 through a collection opening 122 and a microfluidic collection channel 265 connected thereto.
Fig. 5 zeigt eine schematische Rückansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer. In diesem Ausführungsbeispiel grenzt die Stabdurchführungsausnehmung 245 direkt an die Eingabeöffnung 240 an. Dadurch ist der Stab 205 der Probenentnahmevorrichtung 200 von oben in die Eingabekammer 105 einführbar und beispielhaft in einem 90 Grad-Winkel durch die Stabdurchführungsausnehmung 245 kippbar, sodass die Probenentnahmevorrichtung 200 in den in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Umspülbereich schiebbar ist. 5 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures. In this exemplary embodiment, the rod feed-through recess 245 is directly adjacent to the input opening 240 . As a result, the rod 205 of the sampling device 200 can be inserted into the input chamber 105 from above and, for example, tilted at a 90-degree angle through the rod feedthrough recess 245, so that the sampling device 200 can be pushed into the rinsing area described in the previous figures.
Fig. 6 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer, wobei eine Probenentnahmevorrichtung 200 in der Eingabekammer angeordnet ist. Fig. 6 shows a schematic front view of an embodiment of an input chamber. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures, with a sampling device 200 being arranged in the input chamber.
Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105 mit einem Deckel 700. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer, mit dem Unterschied, dass die Eingabeöffnung 240 mit dem Deckel 700 verschlossen ist. Der Deckel 700 weist in dem gezeigten vorteilhaften Ausführungsbeispiel einen Positionsstift 705 auf, welcher die Positionierung der Probeentnahmevorrichtung 200 innerhalb der Eingabekammer 105 festlegt, sodass insbesondere der Kopf 220 im Umspülbereich 230 der Eingabekammer 105 angeordnet ist. Die Abdichtung der Eingabeöffnung 240 der Eingabekammer 105 mittels des Deckels 700 erfolgt lediglich beispielhaft über eine Dichtfläche 710. Zusätzlich umfasst der Deckel 700 in diesem Ausführungsbeispiel einen Dichtungsstift 715, um die Stabdurchführungsausnehmung 245 zumindest teilweise abzudichten. Eine Entlüftung der Eingabekammer 105 kann weiterhin beispielsweise über die nur teilweise abgedichtete Stabdurchführungsausnehmung 245 erfolgen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Eingabekammer oder der Deckel eine separate Entlüftungsöffnung aufweisen und zusätzlich oder alternativ kann der Deckel ausgebildet sein, um die Eingabekammer, abgesehen von der Entlüftungsöffnung, vollständig fluiddicht, das heißt gas- und flüssigkeitsundurchlässig, zu verschließen. Fig. 7 shows a schematic side view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures, with the difference that the input opening 240 is closed with the cover 700. In the advantageous exemplary embodiment shown, the cover 700 has a positioning pin 705 which controls the positioning of the sampling device 200 within the Input chamber 105 defines, so that in particular the head 220 is arranged in the surrounding area 230 of the input chamber 105 . The input opening 240 of the input chamber 105 is sealed by means of the cover 700 via a sealing surface 710, for example. The input chamber 105 can also be vented, for example, via the rod passage recess 245, which is only partially sealed. In another exemplary embodiment, the input chamber or the cover can have a separate ventilation opening and, additionally or alternatively, the cover can be designed to completely fluid-tightly close the input chamber, ie gas and liquid-tight, apart from the ventilation opening.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105 mit einem Deckel 700. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer und der hier dargestellte Deckel 700 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 7 beschriebenen Deckel. In der gezeigten vorteilhaften Ausführungsform weist der Deckel 700 über dem Umspülbereich 230 der Eingabekammer 105 zusätzlich ein Fenster 800 auf, welches für eine optische Positionskontrolle, das heißt zur Bestimmung der räumlichen Lage der Probenentnahmevorrichtung 200, innerhalb der Eingabekammer 105 einsetzbar ist. Fig. 8 shows a perspective top view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover described in the previous figure 7. In the advantageous embodiment shown, the cover 700 also has a window 800 above the rinsing area 230 of the input chamber 105, which can be used for an optical position check, i.e. to determine the spatial position of the sampling device 200 within the input chamber 105.
Fig. 9 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105 mit Deckel 700. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer und der hier dargestellte Deckel 700 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 7 und 8 gezeigt Deckel, mit dem Unterschied, dass der Deckel 700 in diesem Ausführungsbeispiel als Teil eines Abdeckungselements 900 ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Deckel 700 auch separat vom Abdeckungselement 900 vorliegen. Das Abdeckungselement 900 ist lediglich beispielhaft ausgebildet, um einen Teilbereich der mikrofluidischen Vorrichtung, wie sie in Figur 1 beschrieben wurde, abzudecken. Der Deckel 700 zeichnet sich in diesem Ausführungsbeispiel neben der Bereitstellung der Abdichtfunktionalität insbesondere durch ein optisch durchlässiges Fenster 800 zur Kontrolle der Position derFig. 9 shows a schematic plan view of an embodiment of an input chamber 105 with a cover 700. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover shown in the previous figures 7 and 8 , with the difference that the cover 700 is formed as part of a cover element 900 in this exemplary embodiment. In another embodiment, the lid 700 can also be separate from the cover element 900 . The cover element 900 is only embodied by way of example to cover a partial area of the microfluidic device, as described in FIG became to cover. In this exemplary embodiment, the cover 700 is characterized not only by the provision of the sealing functionality, but also in particular by an optically transparent window 800 for checking the position of the
Probenentnahmevorrichtung 200 innerhalb der Eingabekammer 105 aus. Ferner umfassen der Deckel 700 sowie das Abdeckungselement 900 weitere von einem Benutzer erkennbare und interpretierbare Markierungen 905, 906, 907, 908, 909 welche als Indikatoren zur Kontrolle einer korrekt erfolgten Eingabe der Probenentnahmevorrichtung 200 in die Eingabekammer 105 dienen. Ferner weist das Abdeckungselement 900 in diesem Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 910 auf, welche für eine Durchführung des Stabs 205 der Probenentnahmevorrichtung 200 ausgebildet ist. Um die erforderliche Steifigkeit des Abdeckungselements 900 zu gewährleisten, sind angrenzend an die Ausnehmung 910 Versteifungselemente 911, 912 angeordnet. Die Versteifungselemente 911, 912 sind optional neben einer Versteifung des Abdeckungselements 900 auch zusätzlich für eine Führung des Stabs 205 ausformbar. An der Rückseite des Abdeckungselements 900 ist in dieser vorteilhaften Ausführungsform direkt angrenzend an die Ausnehmung 910 ein Fixierungselement 915 angeordnet, welches lediglich beispielhaft ein Herausrutschen des Stabs 205 aus der Ausnehmung 910 verhindert und ein einfacheres Handling beispielsweise beim Abbrechen der Probenentnahmevorrichtung 200 an einer Sollbruchstelle, wie sie in Figur 3 beschrieben wurde, erlaubt. Sampling device 200 within the input chamber 105 from. Furthermore, the cover 700 and the covering element 900 include further markings 905, 906, 907, 908, 909 which can be recognized and interpreted by a user and which serve as indicators for checking that the sampling device 200 has been correctly inserted into the input chamber 105. Furthermore, the cover element 900 in this exemplary embodiment has a recess 910 which is designed for the rod 205 of the sampling device 200 to pass through. In order to ensure the required rigidity of the covering element 900, stiffening elements 911, 912 are arranged adjacent to the recess 910. The stiffening elements 911, 912 can optionally be shaped in addition to stiffening the cover element 900 for guiding the rod 205. In this advantageous embodiment, a fixing element 915 is arranged on the back of cover element 900 directly adjacent to recess 910, which, for example only, prevents rod 205 from slipping out of recess 910 and facilitates easier handling, for example when breaking off sample-taking device 200 at a predetermined breaking point, such as as described in Figure 3, is allowed.
Fig. 10 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Umspülbereichs 230 mit einem Deckel 700. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer und der hier dargestellte Deckel 700 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 7 bis 9 beschriebenen Deckel. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der Deckel 700 eine Markierung 909 zum optischen Kontrollieren der Position der in den Umspülbereich 230 eingeführten Probenentnahmevorrichtung 200 auf. Fig. 10 shows a schematic plan view of an embodiment of a rinsing area 230 with a cover 700. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to the input chamber described in the previous figures and the cover 700 shown here corresponds or is similar to that described in the previous figures 7 to 9 Lid. In this exemplary embodiment, too, the cover 700 has a marking 909 for optically checking the position of the sampling device 200 introduced into the rinsing area 230 .
Fig. 11 zeigt eine schematische Rückansicht eines Ausführungsbeispiels einer Eingabekammer 105 mit einem Deckel 700. Die hier dargestellte Eingabekammer 105 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Eingabekammer und der hier dargestellte Deckel 700 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen Figuren 7 bis 10 beschriebenen Deckel. In der hier gezeigten Darstellung ist der Stab 205 der Probenentnahmevorrichtung 200 durch die Stabdurchführungsausnehmung 245 der Eingabekammer 105 geführt. Dabei ist ein Fixierungselement 915 über dem Stab 205 angeordnet, um dessen Position zu fixieren und ein Abbrechen an der Sollbruchstelle 305 zu erleichtern. 11 shows a schematic rear view of an exemplary embodiment of an input chamber 105 with a cover 700. The input chamber 105 shown here corresponds or is similar to that in the preceding figures described input chamber and the cover 700 shown here corresponds or is similar to the cover described in the previous figures 7 to 10. In the representation shown here, the rod 205 of the sampling device 200 is guided through the rod passage recess 245 of the input chamber 105 . A fixing element 915 is arranged above the rod 205 in order to fix its position and to facilitate breaking off at the predetermined breaking point 305 .
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die in diesem Verfahren 1200 verwendete Vorrichtung entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Vorrichtung mit einer Eingabekammer, wie sie in den vorangegangenen Figuren beschrieben wurde. FIG. 12 shows a flowchart of a method 1200 for operating a microfluidic device according to an embodiment. The apparatus used in this method 1200 is the same as or similar to the apparatus described in the previous Figure 1 having an input chamber as described in the previous Figures.
Im ersten Schritt 1205 des Einsetzens zumindest eines Teils der Probenentnahmevorrichtung in den Probeneingabebereich der Eingabekammer erfolgt ein Einsetzen des Kopfs der Probenentnahmevorrichtung in den Probeneingabebereich der Eingabekammer über die Eingabeöffnung. In the first step 1205 of inserting at least part of the sampling device into the sample input area of the input chamber, the head of the sampling device is inserted into the sample input area of the input chamber via the input opening.
Im zweiten Schritt 1210 des Einführens des zumindest einen Teils der Probenentnahmevorrichtung in den Umspülbereich der Eingabekammer wird der Kopf in den Umspülbereich der Eingabekammer eingeführt. Dabei kann der Stab insbesondere mittels der Stabdurchführungsausnehmung geführt werden. Ferner kann optional über ein optisches Fenster in dem Deckel der Eingabekammer die Positionierung des Kopfs innerhalb der Eingabekammer bestimmt werden, insbesondere um ein vollständiges Einführen des Kopfs in den Umspülbereich der Eingabekammer zu überprüfen. In the second step 1210 of inserting the at least one part of the sampling device into the surrounding area of the input chamber, the head is inserted into the surrounding area of the input chamber. In this case, the rod can be guided in particular by means of the rod feed-through recess. Furthermore, the positioning of the head within the input chamber can optionally be determined via an optical window in the cover of the input chamber, in particular to check that the head has been completely inserted into the washing area of the input chamber.
Im dritten Schritt des Prozessierens von an der Probenentnahmevorrichtung angebundenem Probenmaterial in der mikrofluidischen Vorrichtung, wird der Kopf der Probenentnahmevorrichtung mit Transferfluid umspült, das daran angebundene Probenmaterial zumindest teilweise extrahiert und innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung prozessiert. Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren 1200 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 12 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass das Verfahren 1200 zusätzliche Schritte umfasst. In the third step of processing sample material attached to the sampling device in the microfluidic device, the head of the sampling device is flushed with transfer fluid, the sample material attached thereto is at least partially extracted and processed within the microfluidic device. FIG. 13 shows a flowchart of a method 1200 for operating a microfluidic device according to an embodiment. The method 1200 shown here corresponds to or is similar to the method described in the previous figure 12, with the difference that the method 1200 includes additional steps.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 1200 einen zusätzlichen Schritt 1300 des Verschließens nach dem Schritt 1210 des Einführens auf. In diesem Schritt 1300 des Verschließens wird lediglich beispielhaft die Eingabeöffnung des Probeneingabebereichs mit einem Deckel verschlossen, sodass eine Dichtfläche zwischen der Wandinnenseite und zusätzlich oder alternativ einer Wandaußenseite der Eingabekammer und dem Deckel ausgebildet wird. Ferner kann optional durch das Verschließen der Eingabekammer mit dem Deckel über den optional vorhandenen Positionsstift des Deckels die Positionierung der Probenentnahmevorrichtung in der Eingabekammer fixiert werden. In this embodiment, the method 1200 includes an additional step 1300 of sealing after the step 1210 of inserting. In this step 1300 of closing, the input opening of the sample input area is closed with a cover, just as an example, so that a sealing surface is formed between the wall inside and additionally or alternatively a wall outside of the input chamber and the cover. Furthermore, the positioning of the sampling device in the input chamber can optionally be fixed by closing the input chamber with the lid via the optionally available positioning pin of the lid.
Im folgenden Schritt 1305 des Abtrennens erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Abtrennen des Stabs der Probenentnahmevorrichtung. Das Abtrennen des Stabs kann insbesondere durch Brechen an einer in den Stab integrierten Sollbruchstelle erfolgen. Durch die Fixierung der Probenentnahmevorrichtung innerhalb der Eingabekammer über den Positionsstift, die Stabdurchführungsausnehmung, den Deckel, das Fixierelement sowie das Fixierungselement kann ein besonders einfaches und zuverlässiges Handling beim Abtrennen des Stabs ermöglicht werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Abtrennen des Stabs auch durch ein Abschneiden des Stabs mittels eines Schneidewerkzeugs erfolgen oder durch ein Brechen über eine beispielsweise an der Rückseite des Abdeckungselements vorliegende Kante. In the following step 1305 of cutting off, the rod of the sampling device is cut off in this exemplary embodiment. The rod can be separated in particular by breaking at a predetermined breaking point integrated into the rod. Fixing the sampling device within the input chamber via the positioning pin, the rod feedthrough recess, the cover, the fixing element and the fixing element allows particularly simple and reliable handling when separating the rod. In alternative embodiments, the bar can also be separated by cutting off the bar using a cutting tool or by breaking it over an edge present, for example, on the rear side of the cover element.
In diesem Ausführungsbeispiel folgt auf den Schritt 1305 des Abtrennens ein Schritt 1310 des Ausrichtens. Dabei wird die mikrofluidische Vorrichtung, die mit der in der Eingabekammer angeordneten Probenentnahmevorrichtung in eine Analysevorrichtung eingegeben ist, mitsamt der Eingabekammer geeignet zu einem Gravitationsfeld ausgerichtet, sodass sich in die Eingabekammer eingebrachte Flüssigkeit durch die auf diese wirkende Schwerkraft im unteren Teil der Eingabekammer, also insbesondere am unteren Ende des Umspülbereichs sammelt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Gravitationsfeld lediglich beispielhaft um das Schwerefeld der Erde. In this embodiment, the step 1305 of severing is followed by a step 1310 of aligning. In this case, the microfluidic device, which is entered into an analysis device with the sampling device arranged in the input chamber, together with the input chamber is suitably aligned with a gravitational field, so that it enters the input chamber introduced liquid collects by the force of gravity acting on this in the lower part of the input chamber, ie in particular at the lower end of the surrounding area. In this exemplary embodiment, the gravitational field is the earth's gravitational field, merely by way of example.
Erst nach dem Schritt 1310 des Ausrichtens erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel der Schritt 1215 des Prozessierens. In diesem Schritt 1215 wird die mikrofluidische Vorrichtung innerhalb einer Analysevorrichtung prozessiert. Lediglich beispielhaft wird dabei an der Probenentnahmevorrichtung vorliegendes Probenmaterial in die mikrofluidische Vorrichtung überführt und darin mittels der Analysevorrichtung analysiert. In this exemplary embodiment, step 1215 of processing takes place only after step 1310 of alignment. In this step 1215, the microfluidic device is processed within an analysis device. Sample material present at the sampling device is transferred into the microfluidic device and analyzed there by means of the analysis device, purely by way of example.
Im letzten Schritt 1315 des Ausgebens wird die mikrofluidische Vorrichtung aus der Analysevorrichtung ausgegeben und lediglich beispielhaft wird zusätzlich ein Analyseergebnis ausgegeben. In the last step 1315 of outputting, the microfluidic device is output from the analysis device and an analysis result is additionally output only by way of example.
In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens können auch einzelne Schritte weggelassen werden, beispielsweise kann gegebenenfalls der Schritt des Abtrennens entfallen. In further embodiments of the method, individual steps can also be omitted, for example the separating step can optionally be omitted.
Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1400 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. FIG. 14 shows a flow chart of a method 1400 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment.
Das Verfahren 1400 umfasst einen Schritt 1405 des Bereitstellens wenigstens zweier Bauteile zur Bildung der mikrofluidischen Vorrichtung und insbesondere des Trägerkörpers. Dabei formt ein erstes Bauteil die Eingabekammer und einen Teil eines mikrofluidischen Netzwerks aus und ein zweites Bauteil formt einen weiteren Teil des Netzwerks und zusätzlich oder alternativ einen Teil der Eingabekammer aus. Der Schritt 1405 kann auch als Schritt des Erzeugens bezeichnet werden. Im Schritt 1405 des Bereitstellens erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein separates Herstellen der die Vorrichtung bildenden Bauteile lediglich beispielhaft durch Spritzgießen von Polymerbauteilen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Bereitstellen zusätzlich oder alternativ durch Stanzen von Polymerfolien erfolgen. Um eine Entformbarkeit der Polymerbauteile beim Spritzgießen zu gewährleisten, setzen sich die Eingabekammer und das Netzwerk der mikrofluidischen Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel aus wenigstens zwei Polymerbauteilen zusammen, welche im nächsten Schritt des Verfahrens miteinander verfügt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Polymerbauteile bei einer vorgegebenen Wellenlänge beispielsweise innerhalb des nahen Infrarotbereichs entweder transparent oder absorbierend beschaffen, beispielsweise durch Hinzugabe von Rußpartikeln, um im nächsten Schritt des Verfahrens 1400 ein Verfügen der Bauteile mittels Laserdurchstrahl-Schweißens zu ermöglichen. The method 1400 includes a step 1405 of providing at least two components for forming the microfluidic device and in particular the carrier body. In this case, a first component forms the input chamber and a part of a microfluidic network, and a second component forms a further part of the network and additionally or alternatively a part of the input chamber. Step 1405 may also be referred to as a creating step. In step 1405 of providing, in this exemplary embodiment, the components forming the device are produced separately, merely by way of example, by injection molding of polymer components. In another exemplary embodiment, the provision can additionally or alternatively take place by punching polymer films. In order to ensure that the polymer components can be demoulded during injection molding, the In this exemplary embodiment, the input chamber and the network of the microfluidic device are composed of at least two polymer components, which are disposed together in the next step of the method. In an advantageous embodiment, the polymer components are either transparent or absorbent at a predetermined wavelength, for example within the near infrared range, for example by adding carbon black particles, in order to enable the components to be joined by means of laser transmission welding in the next step of the method 1400 .
Nach dem Schritt 1405 des Bereitstellens folgt der Schritt 1410 des Zusammenfügens der Bauteile, um die mikrofluidische Vorrichtung herzustellen. Mit anderen Worten erfolgt im zweiten Schritt 1410 ein Verfügen der im ersten Schritt 1405 hergestellten Bauteile, um daraus die mikrofluidische Vorrichtung mit einer Eingabekammer zu bilden. Das Verfügen der Bauteile erfolgt insbesondere mittels Laserdurchstrahl-Schweißen, um eine besonders einfache, kostengünstige und technisch zuverlässige Fertigungslösung bereitzustellen. The step 1405 of providing is followed by the step 1410 of assembling the components to produce the microfluidic device. In other words, the components produced in the first step 1405 are joined in the second step 1410 in order to form the microfluidic device with an input chamber therefrom. The components are joined in particular by means of laser transmission welding in order to provide a particularly simple, cost-effective and technically reliable manufacturing solution.
Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1400 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Verfahren 1400 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 14 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass das Verfahren 1400 einen zusätzlichen Schritt umfasst. FIG. 15 shows a flowchart of a method 1400 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment. The method 1400 shown here corresponds to or is similar to the method described in the preceding FIG. 14, with the difference that the method 1400 includes an additional step.
In diesem Ausführungsbeispiel folgt nach dem Schritt 1405 des Bereitstellens und dem Schritt 1410 des Zusammenfügens ein weiterer Schritt 1500 des Aufsteckens. In diesem Schritt 1500 wird auf die Baugruppe, welche die mikrofluidische Vorrichtung mit der Eingabekammer bildet, das Abdeckungselement mit dem Deckel aufgesteckt. Insbesondere erfolgt mittels Rastnasen und Rasthaken ein Einrasten des Abdeckungselements mit dem Deckel in die Baugruppe. In this exemplary embodiment, step 1405 of providing and step 1410 of assembling is followed by a further step 1500 of plugging. In this step 1500, the cover element with the lid is placed on the assembly that forms the microfluidic device with the input chamber. In particular, the cover element snaps into place with the cover in the assembly by means of snap-in lugs and snap-in hooks.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Eingabekammer (105) zum Eingeben einer Probenentnahmevorrichtung (200) in eine mikrofluidische Vorrichtung (100) zum Analysieren von Probenmaterial (222), wobei die Eingabekammer (105) folgende Merkmale aufweist: einen mit Wänden (210) ausgeformten Probeneingabebereich (215) zum Aufnehmen wenigstens eines Teils der Probenentnahmevorrichtung (200), wobei der Probeneingabebereich (215) eine Eingabeöffnung (240) zum Eingeben der Probenentnahmevorrichtung (200) aufweist; und einen mit weiteren Wänden (225) ausgeformten Umspülbereich (230) zum weiteren Aufnehmen wenigstens eines Teils der Probenentnahmevorrichtung (200) aus dem Probeneingabebereich (215), wobei der Umspülbereich (230) an den Probeneingabebereich (215) angrenzt und ausgebildet ist, um die Probenentnahmevorrichtung (200) mit einem Transferfluid zu umspülen, um das an die Probenentnahmevorrichtung (200) angebundene Probenmaterial (222) zumindest teilweise von der Probenentnahmevorrichtung (200) zu extrahieren. 1. Input chamber (105) for inputting a sampling device (200) into a microfluidic device (100) for analyzing sample material (222), the input chamber (105) having the following features: a sample input area (215) formed with walls (210) for accommodating at least a portion of the sampling device (200), the sample input area (215) having an input opening (240) for inserting the sampling device (200); and a surrounding area (230) formed with further walls (225) for further receiving at least a part of the sampling device (200) from the sample input area (215), wherein the surrounding area (230) adjoins the sample input area (215) and is designed to To flush the sampling device (200) with a transfer fluid in order to extract the sample material (222) connected to the sampling device (200) at least partially from the sampling device (200).
2. Eingabekammer (105) gemäß Anspruch 1, wobei die Eingabekammer (105) eine Schuhform aufweist und vorzugsweise in dem Probeneingabebereich (215) eine größere Höhe (235) aufweist als im Umspülbereich (230). 2. Input chamber (105) according to claim 1, wherein the input chamber (105) has a shoe shape and preferably has a greater height (235) in the sample input area (215) than in the surrounding area (230).
3. Eingabekammer (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Probeneingabebereich (215) eine in einer Wand (210) angeordnete Stabdurchführungsausnehmung (245) zum Führen eines Stabs (205) der Probenentnahmevorrichtung (200) aufweist. 3. input chamber (105) according to any one of the preceding claims, wherein the sample input area (215) in a wall (210) arranged rod passage (245) for guiding a rod (205) of the sampling device (200).
4. Eingabekammer (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Deckel (700) zum Verschließen der Eingabekammer (105). 4. input chamber (105) according to any one of the preceding claims, with a cover (700) for closing the input chamber (105).
5. Eingabekammer (105) gemäß Anspruch 4, wobei der Deckel (700) mindestens einen Positionsstift (705) zum Positionieren der Probenentnahmevorrichtung (200) innerhalb der Eingabekammer (105) umfasst. The input chamber (105) according to claim 4, wherein the lid (700) comprises at least one locating pin (705) for positioning the sampling device (200) within the input chamber (105).
6. Eingabekammer (105) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Deckel (700) mindestens ein Fenster (800) zum optischen Bestimmen der räumlichen Lage der Probenentnahmevorrichtung (200) aufweist, wobei das Fenster (800) im betriebsbereiten Zustand der Eingabekammer (105) über dem Umspülbereich (230) angeordnet ist. 6. Input chamber (105) according to claim 4 or 5, wherein the cover (700) has at least one window (800) for optically determining the spatial position of the sampling device (200), the window (800) being in the operational state of the input chamber (105 ) is arranged over the rinsing area (230).
7. Eingabekammer (105) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Deckel (700) eine Dichtfläche (710) zum fluiddichten Abdichten der Eingabeöffnung (240) aufweist. 7. input chamber (105) according to any one of claims 4 to 6, wherein the cover (700) has a sealing surface (710) for fluid-tight sealing of the input opening (240).
8. Eingabekammer (105) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Deckel (700) einen Dichtungsstift (715) zum Abdichten der Stabdurchführungsausnehmung (245) umfasst. 8. input chamber (105) according to any one of claims 4 to 7, wherein the cover (700) comprises a sealing pin (715) for sealing the rod through-hole (245).
9. Eingabekammer (105) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Deckel (700) als Teil eines Abdeckungselements (900) zum Abdecken zumindest eines Teilbereichs der mikrofluidischen Vorrichtung (100) ausgeformt ist, wobei das Abdeckungselement (900) mit einer Ausnehmung (910) zum Durchführen der Probenentnahmevorrichtung (200) sowie mit wenigstens einem an die Ausnehmung (910) angrenzenden Versteifungselement (911) ausgeformt ist. 9. Input chamber (105) according to any one of claims 4 to 8, wherein the cover (700) is formed as part of a cover element (900) for covering at least a portion of the microfluidic device (100), the cover element (900) having a recess (910) for the passage of the sampling device (200) and is formed with at least one stiffening element (911) adjoining the recess (910).
10. Eingabekammer (105) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei der Deckel (700) mindestens eine Markierung (909) zum optischen Kontrollieren der Position der in die Eingabekammer (105) eingeführten Probenentnahmevorrichtung (200) aufweist. 10. Input chamber (105) according to any one of claims 4 to 9, wherein the cover (700) has at least one marking (909) for optically checking the position of the input chamber (105) inserted sampling device (200).
11. Mikrofluidische Vorrichtung (100) mit einer Eingabekammer (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche. 11. Microfluidic device (100) with an input chamber (105) according to any one of the preceding claims.
12. Mikrofluidische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, mit einem fluidischen Entkopplungsreservoir (300), wobei das Entkopplungsreservoir (300) an dem Probeneingabebereich (215) der Eingabekammer (105) angeordnet ist. 12. Microfluidic device (100) according to claim 11, with a fluidic decoupling reservoir (300), wherein the decoupling reservoir (300) is arranged on the sample input area (215) of the input chamber (105).
13. Mikrofluidische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, mit mindestens einem Fixierelement (250) zum Fixieren der Probenentnahmevorrichtung (200). 13. Microfluidic device (100) according to claim 11 or 12, with at least one fixing element (250) for fixing the sampling device (200).
14. Verfahren (1200) zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verfahren (1200) folgende Schritte (1205, 1210, 1215) umfasst: 14. The method (1200) for operating a microfluidic device (100) according to any one of claims 11 to 13, wherein the method (1200) comprises the following steps (1205, 1210, 1215):
Einsetzen (1205) zumindest eines Teils der Probenentnahmevorrichtung (200) in den Probeneingabebereich (215) der Eingabekammer (105); inserting (1205) at least a portion of the sampling device (200) into the sample input area (215) of the input chamber (105);
Einführen (1210) des zumindest einen Teils der Probenentnahmevorrichtung (200) in den Umspülbereich (230) der Eingabekammer (105); introducing (1210) the at least part of the sampling device (200) into the rinsing area (230) of the input chamber (105);
Prozessieren (1215) von ursprünglich an derProcess (1215) from originally at the
Probenentnahmevorrichtung (200) angebundenem Probenmaterial (222) in der mikrofluidischen Vorrichtung (100). Sampling device (200) connected sample material (222) in the microfluidic device (100).
15. Verfahren (1400) zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Verfahren (1400) folgende Schritte (1405, 1410) umfasst: 15. The method (1400) for producing a microfluidic device (100) according to any one of claims 11 to 13, wherein the method (1400) comprises the following steps (1405, 1410):
Bereitstellen (1405) wenigstens zweier Bauteile zur Bildung der mikrofluidischen Vorrichtung (100) und insbesondere eines Trägerkörpers (110), wobei ein erstes Bauteil die Eingabekammer (105) und einen Teil eines mikrofluidischen Netzwerks (120) ausformt und wobei ein zweites Bauteil einen weiteren Teil des Netzwerks (120) und/oder einen Teil der Eingabekammer (105) ausformt; und Zusammenfügen (1410) der Bauteile, um die mikrofluidische Vorrichtung (100) herzustellen. Providing (1405) at least two components to form the microfluidic device (100) and in particular a carrier body (110), a first component forming the input chamber (105) and part of a microfluidic network (120) and a second component forming a further part of the network (120) and/or part of the input chamber (105); and Assembling (1410) the components to produce the microfluidic device (100).
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