WO2023016937A1 - Microfluidic device, method for producing a microfluidic device, and method for operating a microfluidic device - Google Patents

Microfluidic device, method for producing a microfluidic device, and method for operating a microfluidic device Download PDF

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WO2023016937A1
WO2023016937A1 PCT/EP2022/072075 EP2022072075W WO2023016937A1 WO 2023016937 A1 WO2023016937 A1 WO 2023016937A1 EP 2022072075 W EP2022072075 W EP 2022072075W WO 2023016937 A1 WO2023016937 A1 WO 2023016937A1
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Daniel Sebastian Podbiel
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Robert Bosch Gmbh
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    • B01L2300/0816Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions

Definitions

  • Microfluidic device method for manufacturing a microfluidic device and method for operating a microfluidic device
  • the invention is based on a microfluidic device, a method for producing a microfluidic device and a method for operating a microfluidic device according to the species of the independent claims.
  • the subject matter of the present invention is also a computer program.
  • 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 so-called lab-on-chip cartridge, which can alternatively also simply be referred to as a cartridge or as a microfluidic device.
  • Lab-on-chip cartridges can, for example, be manufactured inexpensively from polymers using series production processes such as injection molding, stamping or laser transmission welding.
  • the microfluidic device presented here which can also be referred to as a lab-on-chip cartridge, can advantageously be used to analyze different sample types and can also be individualized in a particularly simple and cost-effective manner in order to ensure that a defined sample type is correctly entered into the lab -on-chip cartridge by a user to favor.
  • the individualization of the device enables a particularly safe and reliable input of precisely one type of sample into the lab-on-chip cartridge.
  • a microfluidic device for analyzing sample material having a carrier device which is designed with a microfluidic network for processing the sample material, as well as at least one sample input chamber arranged on the carrier device and at least one further sample input chamber arranged on the carrier device.
  • the device comprises at least one cover device to at least partially cover the carrier device, the cover device being designed to cover the sample input chamber (and leave the further sample input chamber free or accessible), or at least one further cover device to at least partially cover the carrier device, wherein the further cover device is designed to cover the further sample input chamber (and leave the sample input chamber free or accessible).
  • the core of the invention is a lab-on-chip cartridge consisting of a carrier device, which can also be referred to as a universal microfluidic device, with at least two different sample input chambers, each designed in an optimized manner for the input of at least one sample type could be.
  • This carrier device can be combined with at least two different covering devices, depending on the selected covering device at least two different sample input chambers for the input of at least one sample can be used by a user.
  • the first sample input chamber can be accessible to a user for inputting a sample, while the at least one second sample input chamber is covered by the selected covering device.
  • the first sample input chamber can be covered by the additional cover device, while the second sample input chamber can be accessible for a user to input a sample.
  • “Being accessible” can in particular also be understood to mean that the covering device or the further covering device has a movable cover for the further sample input chamber or for the sample input chamber for the input of a sample.
  • each of the two cover devices thus covers at least one of the sample input chambers and leaves at least one of the sample input chambers accessible for inputting a sample, with the cover devices not covering the same sample input chambers.
  • the covering device and the further covering device can also be referred to as covering elements or covering devices.
  • the covering device and/or the further covering device is/are detachably fastened or can be fastened to the carrier device, for example via a form-fitting connection such as a clip connection.
  • the covering device and/or the further covering device is firmly connected to the carrier device, for example glued or welded, and can then preferably no longer be detached from the carrier device without being destroyed.
  • different types of sample material or sample substances are suitable for a molecular diagnostic analysis of a sample substance within a lab-on-chip cartridge.
  • swab samples for example, in which the sample substance can be present in a form attached to a sampling device, for example a so-called swab or flocked swab.
  • a sampling device for example a so-called swab or flocked swab.
  • lab-on-chip cartridges usually have at least one sample input chamber, which is used to input the sample material.
  • sample input chambers each of which is specially tailored to a specific type of sample, for example to allow the user to input the sample substance into the lab-on-chip cartridge in a particularly simple and reliable manner and additionally or alternatively to achieve a particularly high extraction efficiency in the microfluidic transfer of the sample material from the input sample into the microfluidic system.
  • the microfluidic device presented here advantageously offers a further sample input chamber in addition to the regular one sample input chamber, so that, for example, different sample types can be transferred to the microfluidic network and processed using the same device.
  • the covering device By covering one sample input chamber in each case with the covering device, it is also advantageously possible to avoid using the wrong sample input chamber for a specific sample type, for example due to a user error. Due to the presence of only one sample entry opening in the device, it is advantageously possible to achieve particularly simple handling when entering the sample into the device. In particular, it can be sufficient to just close one cover element, in contrast to a cartridge with at least two separate sample input openings, which each have to be closed separately from one another, in particular after only exactly one sample has been input into the device. Accordingly, the product perception of the user can also be improved by the approach presented here. In other words, with the device presented here, exactly one universal variant of a lab-on-chip cartridge is advantageously sufficient in order to be able to analyze different sample types with it.
  • the sample input chamber can be designed to input a liquid sample and additionally or alternatively the further sample input chamber can be designed to input a swab sample.
  • the sample input chamber and the further sample input chamber can be designed, for example, to transfer different types of samples into the microfluidic network of the carrier device.
  • the different sample types can be, for example, a liquid sample on the one hand and a swab sample on the other, which can initially be present in a form attached to a sampling device, which can also be referred to as a swab or flocked swab.
  • the sample input chamber for a liquid sample can have a circular opening, for example on the upper side of the sample input chamber, to enable the liquid sample to be introduced into the device particularly easily and safely, for example using a pipette.
  • the liquid sample can be, for example, an aqueous solution, for example obtained from a biological substance, for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material.
  • a biological substance for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material.
  • species of medical, clinical, diagnostic or therapeutic relevance such as bacteria, viruses, cells, circulating tumor cells, cell-free DNA, proteins or other biomarkers or in particular components from the objects mentioned can be found in the sample liquid.
  • the further sample input chamber for a swab sample which can be present in a form connected to a sampling device, can in an advantageous embodiment, for example, have a geometric shape that is optimized with regard to the sampling device, which is advantageously suitable for removing the sample material from the sampling device microfluidically to release.
  • the sampling device can be a so-called swab or flocked swab with an attached swab sample, for example a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab.
  • the further sample input chamber can have elements, for example, which can guide the sampling device when it is input into the device, in order to enable a particularly defined and safe input of the sampling device with the swab sample into the device. This has the advantage that different sample material or different sample types can be input into the microfluidic device for carrying out different analysis processes.
  • the covering device and the further covering device can have the same external dimensions within a tolerance range.
  • the covering device and the further covering device can be of such a similar nature that they can advantageously be used on the same production line and can be combined with the carrier device previously produced, for example, using the same production robot.
  • the cover elements can have comparable external dimensions, for example, with a tolerance range of 2%, for example.
  • the covering device and the further covering device can have, for example, a comparable set of latching elements which, for example, can allow exactly one of the covering devices to latch into the same carrier device.
  • the device can comprise at least one combination element for mechanically connecting the carrier device to the covering device and additionally or alternatively to the further covering device.
  • the carrier device can have special combination elements, which can be designed to create a tight mechanical connection with the cover elements.
  • these can be latching elements which can advantageously allow at least one cover element to latch securely and possibly irreversibly into the carrier device.
  • the covering device and additionally or alternatively the further covering device can comprise a closure element for reversibly closing the sample input chamber and additionally or alternatively the further sample input chamber.
  • a movable closure element can be integrated in the cover device and additionally or alternatively in the further cover device, which can enable the user to close a sample input opening, for example after sample material has been input into the sample input chamber or the further sample input chamber.
  • the cover device can have at least one closure element arranged on the closure element for irreversibly closing the closure element.
  • the closing element can be at least one further latching element.
  • the sample input chamber and additionally or alternatively the further sample input chamber can be closed securely and irreversibly.
  • the covering device and additionally or alternatively the further covering device can have at least one information element for providing device-specific information.
  • the covering device and additionally or alternatively the further covering device can each have at least one piece of individualized information.
  • the information can, for example, as a graphic Information in the form of symbols that can be interpreted by a user, such as letters and additional or alternative pictograms.
  • the information element can be used to show the user, for example, the type of sample to be used in combination with the lab-on-chip cartridge and, if appropriate, the correct input of the sample into the lab-on-chip cartridge.
  • the information element can be machine-readable information, such as a QR code, a data matrix code, a bar code and additionally or alternatively information that can be transmitted via RFID.
  • a QR code a data matrix code
  • a bar code additionally or alternatively information that can be transmitted via RFID.
  • This can be present, for example, on the cover device and the further cover device in order to advantageously transfer the exact cartridge type to an analysis device, which can be designed for processing the lab-on-chip cartridge, for example, and to carry out a sample-type-specific flow log make possible.
  • the device can comprise a reservoir for providing reagents to the device, wherein the reservoir can have at least one information unit for providing at least one piece of reagent-specific information.
  • the carrier device can include a storage container in the form of a so-called reagent bar, which can be provided for combination with individual liquid reagents.
  • reagent bar can, for example, contain an assortment of liquid reagents which can be intended for processing a sampling device inserted into the device.
  • the reagent bar can contain, for example, a compilation of liquid reagents, which can be provided for processing a liquid sample entered into the device.
  • the information unit can be designed to provide a user with information about the reagents contained in the reagent bar.
  • a data matrix code For example, a batch designation and additionally or alternatively information for filling the reagents can be provided. The information can advantageously be called up during the manufacture of the lab-on-chip cartridge in order to ensure that the carrier device is fitted with the correct liquid reagents in each case.
  • the device can comprise an evaluation chamber for evaluating sample material, it being possible for the evaluation chamber to be fluidically connected or connectable to the sample input chamber and the further sample input chamber.
  • the evaluation chamber can, for example, comprise a chip with an array of microcavities, specific reagents, for example, being able to be stored upstream in the microcavities, which can enable detection of different targets, for example in a liquid. An analysis or an evaluation of the sample material entered into the sample input chamber and into the further sample input chamber can thus advantageously take place.
  • a microfluidic system can also be provided with a variant of a microfluidic device with the covering device and the further covering device that is presented here.
  • the system comprises a carrier device as described above and at least one cover device described above and one further cover device described above, wherein one of the two cover devices can already be arranged on the carrier device.
  • the carrier device together with the cover device and the further cover device can be packaged in a common packaging unit, for example a bag or box, so that a user of the microfluidic system can apply the appropriate cover unit to the carrier device quickly and depending on the application scenario. This creates a microfluidic system that can be used very flexibly.
  • a method for producing a variant of the microfluidic device presented above includes a step of providing the carrier device and the covering device is designed to cover the sample input chamber, and a step of covering at least part of the carrier device with the cover device, the sample input chamber being covered by the cover device.
  • the method comprises a step of providing a further copy of the carrier device and the further covering device, which is designed to cover the further sample input chamber of the further copy of the carrier device, and a step of covering at least part of the further copy of the carrier device with the further covering device , wherein the further sample input chamber of the further copy of the carrier device is covered by the further covering device.
  • a particularly simple and inexpensive individualization of the microfluidic device and a safe and particularly simple use of the device by the user can be made possible using this method.
  • a particularly simple and inexpensive individualization of the microfluidic device and a safe and particularly simple use of the device by the user can be made possible using this method.
  • a production line can be used to first produce a universal microfluidic device, and only then in the last step can an individualized cover element be applied to the universal microfluidic device, which can bring about the individualization of the device to at least one predetermined sample type.
  • a universal carrier device the number of parts required for the production of lab-on-chip cartridges with individualized sample input can be significantly reduced.
  • the same components/semi-finished products can be used for the production of the carrier device, regardless of the individualization ultimately selected, only the cover element should be applied to the universal microfluidic device in an individualized form.
  • the additional production costs that arise for the variants of the microfluidic device with an individualized sample input can be significantly reduced.
  • the development costs can also be minimized since, in addition to the carrier device, only the cover elements specific to the sample type are developed individually.
  • a method for using a variant of the microfluidic device presented above is presented, the method comprising a step of receiving the device in an analysis device and a step of processing sample material entered into the sample input chamber or into the further sample input chamber.
  • an evaluation step can be provided in the method, in which sample material brought from the sample input chamber and additionally or alternatively from the further sample input chamber into the evaluation chamber can be evaluated.
  • the approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.
  • the object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by this embodiment variant of the invention in the form of a control unit.
  • control device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and/or or have at least one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol.
  • the arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, with a communication interface that is by wire Can read or output data, read this data, for example, electrically or optically from a corresponding data transmission line or can output it in a corresponding data transmission line.
  • a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals as a function thereof.
  • the control unit can have an interface that can be designed in terms of hardware and/or software.
  • the interfaces can be part of what is known as a system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control device.
  • the interfaces can be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components.
  • the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view illustration of a carrier device according to an embodiment
  • 2A shows a schematic top view representation of a covering device according to an embodiment
  • 2B shows a schematic top view representation of a further covering device according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic top view representation of a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic top view representation of a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic top view representation of a storage container according to an embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic top view illustration of an embodiment of a carrier device with a storage container
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 8 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 9 shows a flow diagram of a method for using a microfluidic device according to an embodiment
  • FIG. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device for accommodating a microfluidic device.
  • FIG. 1 shows a schematic top view representation of a carrier device 100 according to an embodiment.
  • the carrier device 100 is equipped with a microfluidic network 105 designed for processing sample material and for this purpose comprises, for example, a sample input chamber 110 and a further sample input chamber 120.
  • the carrier device which can also be referred to as a universal microfluidic device, can have a variable number of different sample input chambers.
  • the two sample input chambers 110, 120 are implemented symmetrically in the microfluidic network 105, so that each of the two sample input chambers 110, 120 can be used in a comparable manner for inputting a sample.
  • the sample input chamber 110 or the further sample input chamber 120 can be used in order to perform microfluidic processing of the input sample material within the microfluidic network 105 .
  • the sample input chamber 110 is designed to be optimized for the input of a liquid sample, merely by way of example.
  • the further sample input chamber 120 is designed merely by way of example for the input of a sampling device (swab or flocked swab) with attached sample material, ie for inputting a swab sample.
  • the further sample input chamber 120 for inputting a sampling device includes, in particular, an elongate sample input opening with a connected elongate sample input chamber and an integrated rod passage recess, which enables a particularly simple and safe input of a sampling device.
  • the sample input chamber 110 for the input of a liquid sample has in particular a circular sample input opening, which is designed only by way of example for the input of a liquid sample by means of pipetting.
  • the carrier device 100 can be combined with two different covering elements or with a covering device and a further covering device, as shown in the following FIGS. 2A and 2B (see FIGS. 3 and 4).
  • the carrier device 100 has combination elements 130, 131, 132 on, which allow a combination of the carrier device 100 with either the covering device or the further covering device while producing a mechanically coherent connection.
  • the first combination element 130 is, purely by way of example, a circular attachment with a conically tapering recess, which in this exemplary embodiment is shaped to accommodate a centering pin.
  • the second combination element 131 and the third combination element 132 are formed as latching hooks, merely by way of example.
  • FIG. 2A shows a schematic top view representation of a covering device 200 according to an embodiment.
  • the covering device 200 can be combined with a carrier device, as described in the previous figure, and is designed to partially cover the carrier device and completely cover the sample input chamber of the carrier device.
  • the cover device 200 is characterized in particular by a movable sample entry flap 205 with an integrated closure element 210 for the reversible closure of the further sample entry chamber.
  • the closure element 210 can only be used by a user by means of a press fit to close a sample input opening of the further sample input chamber.
  • the closure element 210 in this exemplary embodiment comprises a closure element 212, which is formed as a latching hook, merely by way of example.
  • the closing element 212 an irreversible closing of the sample input chamber by a user is made possible, merely by way of example.
  • the covering device 200 includes further information for the user.
  • a first information element 215 is arranged on the covering device 200, merely by way of example, which in this exemplary embodiment provides information in the form of characters relating to the type of test that can be carried out in a lab-on-chip cartridge.
  • the covering device 200 has a second information element 220 which specifies the sample type that is compatible with the respective lab-on-chip cartridge.
  • the second information element 220 specifies the exact type of sampling device, with the information provided to the user being partly in the form of an icon in this exemplary embodiment is designed.
  • a sampling device (swab or flocked potter) is shown pictographically on the covering device 200 , merely by way of example.
  • the covering device 200 also includes a data matrix code 225, which can only be detected by an analysis device as an example, in order to transmit to it the sequence required for processing the respective lab-on-chip cartridge.
  • the covering device can additionally or alternatively have information that can be read using RFID.
  • FIG. 2B shows a schematic top view representation of a further covering device 230 according to an embodiment.
  • the further covering device 230 can be combined with a carrier device, as was described in the preceding FIG. 1, and is designed to partially cover the carrier device and completely cover the further sample input chamber of the carrier device.
  • the further cover device 230 is distinguished by a further movable sample entry flap 235 for the reversible closing of the sample entry chamber of the carrier device.
  • the further covering device 230 comprises, merely by way of example, a further first information element 240 which, merely by way of example, provides information regarding the type of test of the lab-on-chip cartridge.
  • the further covering device 230 has a further second information element 245 which, in this exemplary embodiment, specifies the sample type which is compatible with the lab-on-chip cartridge.
  • the further second information element 245 includes specifications relating to the type of sample medium and its quantity and is designed in part in the form of a pictogram merely by way of example.
  • a pipette is shown pictorially on the further covering device 230, which symbolizes the introduction of a liquid sample by means of a pipette.
  • the further covering device 230 in this exemplary embodiment has a further data matrix code 250, which can only be detected by an analysis device as an example, in order to transmit to it the sequence required for processing the respective lab-on-chip cartridge.
  • the covering device 200 and the further covering device 230 have the same external dimensions and are designed to be complementary to one another: In the case of the covering device 200, a sample can be input into the further sample input chamber via the movable sample input flap 205, while no input into the sample input chamber is possible. Conversely, in the case of the additional cover device 230, a sample can be input into the sample input chamber via the additional movable sample input flap 235, while no input into the additional sample input chamber is possible.
  • the two sample entry flaps 205, 235 of the cover devices 200, 230 are also advantageously optimized for the respective sample entry chamber:
  • the sample entry flap 205 has, for example, an optical window through which the position of a sampling device within the sample entry chamber can be viewed by a user is detectable.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view representation of a microfluidic device 300 according to an embodiment.
  • the microfluidic device 300 is designed to analyze sample material.
  • the device 300 comprises a carrier device 100, which is designed with a microfluidic network 105 for processing the sample material, and with a sample input chamber 110 arranged on the carrier device 100 and a further sample input chamber 120.
  • the carrier device 100 shown here corresponds to or is similar to the previous one Figure 1 described carrier device.
  • the sample input chamber 110 is only designed as an example to input a liquid sample, for example an aqueous solution, for example obtained from a biological substance, for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material .
  • a liquid sample for example an aqueous solution, for example obtained from a biological substance, for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material .
  • the other Sample entry chamber 120 is designed in this embodiment for entering a swab sample.
  • the additional sample input chamber 120 is designed purely by way of example to receive a sampling device with attached sample material, for example a so-called swab or flocked swab with an attached swab sample, for example a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab. Smear.
  • the device 300 also includes a covering device 200 which is designed to partially cover the carrier device 100 .
  • the covering device 200 shown here corresponds to or is similar to the covering device shown in the previous FIG. 2A. In this case, the covering device 200 is designed to cover the sample input chamber 110, which is correspondingly only indicated by dashed lines in the illustration shown here.
  • the microfluidic device 300 which can also be referred to as a lab-on-chip cartridge, results from the combination of the carrier device 100 with the cover device 200.
  • FIG Device can also be formed from the combination of the carrier device with the further covering device.
  • an individualized sample input is implemented in an advantageous manner.
  • the reagents required for processing the sample substance within the lab-on-chip cartridge may differ.
  • the microfluidic device 300 has overall lateral dimensions of 118 x 78 mm 2 and is fabricated using polycarbonate (PC) and thermoplastic polyurethane (TPU).
  • the device can have overall lateral dimensions of, for example, 50 x 20 mm 2 to 300 x 200 mm 2 , preferably 75 x 25 mm 2 to 200 x 120 mm 2 , and can also be realized using other polymers, for example such as polystyrene (PS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), polypropylene (PP), polyethylene (PE), cycloolefin copolymer (COP, COC), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS) or by thermoplastic elastomers (TPE ) such as styrene block copolymer (TPS), for example manufactured by series production processes such as injection molding, thermoforming, stamping or laser transmission welding.
  • PS polystyrene
  • SAN polypropylene
  • PE polyethylene
  • COP, COC cycloolefin copolymer
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PDMS polydimethyl
  • FIG. 4 shows a schematic plan view representation of a microfluidic device 300 according to an embodiment.
  • the device 300 shown here corresponds to or is similar to the device shown in the previous FIG. 3, with the difference that in this exemplary embodiment the microfluidic device 300 includes a further covering device 230 in addition to the carrier device 100 instead of the covering device.
  • the additional cover device 230 is designed to partially cover the carrier device 100 and is designed to cover the additional sample input chamber 120 .
  • an input of sample material into the sample input chamber 110 is made possible in this exemplary embodiment.
  • the microfluidic device can also include a cover device, which can enable sample material to be input both into the sample input chamber and into the further sample input chamber.
  • the number of handling steps a user needs to be increased, which are required to input a sample into exactly one of the two sample input chambers, since both sample input chambers should be sealed prior to inserting the lab-on-chip cartridge into an analyzer.
  • two handling steps may be required by the user: either closing both sample input chambers after the sample substance has been entered into one of the two sample input chambers or, if the sample input chambers are initially closed, opening and closing exactly one of the two sample input chambers.
  • FIG. 5 shows a schematic top view representation of a storage container 500 according to an embodiment.
  • the storage container 500 which can also be referred to as a reagent bar, is designed in this exemplary embodiment to provide reagents to the microfluidic device, as was described in the previous FIGS. 3 and 4.
  • up to three different liquid reagents are enclosed in a reagent bar in three foil-sealed liquid reagent storage chambers 505, 510, 515.
  • the reservoir 500 contains in particular a combination of liquid reagents which are provided for processing a sampling device inserted into a lab-on-chip cartridge.
  • the reagent bar can contain in particular a collection of liquid reagents which are intended for processing a liquid sample entered into a lab-on-chip cartridge, for example aqueous solutions, for example buffer solutions, or mineral oils, silicone oils or fluorinated hydrocarbons .
  • the reservoir 500 has dimensions which are compatible with the support device described in FIG. 1 above. So that the storage container 500 shown here can be distinguished from another exemplary embodiment, it has an individual information unit 520, which in this exemplary embodiment is in the form of a data matrix code.
  • the information unit 520 is designed merely by way of example to provide information about the liquid reagents present in the reagent bar.
  • the information unit can additionally or alternatively, a batch designation and/or information on filling the reagents can also be provided.
  • the information can be retrieved, for example, during the manufacture of the lab-on-chip cartridge in order to ensure that the carrier device is fitted with the correct liquid reagents.
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of an embodiment of a carrier device 100 with a storage container 500.
  • the carrier device 100 shown here corresponds or is similar to the carrier device described in the previous FIGS.
  • the carrier device 100 has a liquid reagent holder 600 which is designed for combination with individual liquid reagents.
  • a storage container 500 is arranged in the liquid reagent receptacle 600 purely by way of example.
  • the storage container 500 shown here corresponds to or is similar to the storage container described in FIG. 5 above.
  • the carrier device 100 is individualized for the analysis of a swab sample connected to a sampling device through the combination with a reagent block.
  • the carrier device can be individualized with a variant of the storage container for the analysis of a liquid sample.
  • the carrier device can have a standardized liquid reagent holder, which can be provided, for example, for receiving a plurality of at least two different reagent bars. In this way, the number of liquid reagents that are used within a lab-on-chip cartridge can be increased, for example to be able to carry out more complex test sequences in the lab-on-chip cartridge.
  • the carrier device 100 also has an evaluation chamber 605 for evaluating sample material, the evaluation chamber 605 being fluidically connected to the sample input chamber 110 and the further sample input chamber 120, merely by way of example.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment.
  • the procedure 700 includes a step 705 of providing the carrier device and the cover device, which is designed to cover the sample input chamber.
  • the step 705 of providing in this exemplary embodiment has a plurality of sub-steps.
  • sub-step 706 of arranging at least two semi-finished products for producing a carrier device are arranged on a workpiece carrier, merely by way of example.
  • the semi-finished products are only flat in some areas, for example, and have the same or similar lateral dimensions.
  • the workpiece carriers include adjustment pins which engage in adjustment through-holes in the semi-finished products in order to achieve a defined positioning of the semi-finished products on the workpiece carrier and a defined relative positioning of the at least two semi-finished products to one another.
  • the latter serves to prepare a subsequent sub-step 707 of disposition.
  • sub-step 707 of joining at least two semi-finished products arranged on a workpiece carrier are joined together to form the carrier device.
  • the joining of the at least two semi-finished products is carried out only by way of example using a series production technology such as laser transmission welding.
  • the two semi-finished products are pressed together in this exemplary embodiment in order to achieve consistently good heat conduction between the at least two semi-finished products during the welding process.
  • a semi-finished product or an assembly consisting of a plurality of semi-finished products for producing the carrier device is fitted with at least one further part.
  • the other part is merely an example of a reagent bar, which is inserted into a liquid reagent receptacle provided for this purpose.
  • it can be a reaction bead, i.e. a freeze-dried or lyophilized solid reagent, which can be introduced into a recess provided for this purpose in a semi-finished product or an assembly of a plurality of semi-finished products to form the carrier device.
  • the array support element such as a hybridization array or a microcavity array which is used to carry out detection reactions in the microfluidic Device can be used.
  • the array carrier element can, for example, be glued into the semi-finished product or the subassembly made up of a plurality of semi-finished products to form the carrier device.
  • the sub-step 708 of loading is followed, by way of example only, by a sub-step 709 of repeating. In this sub-step, the sub-step 706 of arranging, the sub-step 707 of having and the sub-step 708 of equipping are repeated merely by way of example.
  • a multilayer microfluidic device with inserted parts such as reagent bars and solid reagents is formed merely by way of example by multiple execution of the sub-steps 706 of arranging, 707 of having and 708 of equipping.
  • only two or only one of the sub-steps can also be repeated and/or the order in which the sub-steps are carried out can be interchanged.
  • a sub-step of assembly can be followed by a sub-step of arrangement and a sub-step of assembly in order to place the parts that may have been introduced in the sub-step of assembly into a semi-finished product or an assembly consisting of a plurality of semi-finished products for the production of a carrier device, within the enclose the resulting microfluidic device or to provide it with an enclosure.
  • Step 705 of providing is followed by a step 710 of covering at least part of the carrier device with the covering device, with the sample input chamber being covered by the covering device.
  • the covering device is applied by snapping in, for example only.
  • the covering can also be done by plugging it on.
  • the method 700 comprises a step 715 of providing a further example of the carrier device and the further covering device, which is designed to cover the further sample input chamber of the further example of the carrier device.
  • the carrier device is only provided by way of example congruently with the carrier device provided in step 705 of providing, with corresponding sub-steps.
  • the step 715 of providing is followed by a step 720 of covering at least part of the further copy of the Carrier device with the further cover device, wherein the further sample input chamber of the further copy of the carrier device is covered by the further cover device.
  • individual steps or sub-steps can be omitted or carried out repeatedly and/or the sequence can be interchanged with other steps.
  • FIG. 8 shows a flow chart of a method 700 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment.
  • Method 700 corresponds to or is similar to the method described in the preceding FIG. 7, with the difference that step 705 of providing the carrier device and the covering device takes place in parallel with step 715 of providing the carrier device and the further device.
  • carrier devices of the same design are provided, which can be combined both with a covering device and with a further covering device.
  • steps 705 of providing and 715 of providing are also followed by step 710 of covering part of the carrier device with the covering device, with the sample input chamber being covered by the covering device, and step 720 of covering at least part of the Carrier device with the further cover device, the further sample input chamber being covered by the further cover device.
  • the lab-on-chip cartridge should also be particularly easy to manufacture.
  • a separate production of at least two different cartridge variants, each with a sample input chamber specialized for a specific sample type appears to be disadvantageous, since the resulting variety of variants of the individual components for forming the lab-on-chip cartridge is associated with considerable additional effort.
  • One possible solution is therefore, for example, to provide exactly one lab-on-chip cartridge or a carrier device with a plurality of at least two separate sample input chambers at least two separate sample input chambers of this lab-on-chip cartridge or carrier device are each optimized for at least one type of sample.
  • the method 900 comprises, purely by way of example, an input step 905 in which a sample substance of a specific sample type is input into the microfluidic device.
  • a sampling device with connected sample material is input, that is to say a swab sample is input.
  • a sampling device with attached sample material can be input or a liquid sample can be input into the device.
  • the sample type compatible with the respective lab-on-chip cartridge is communicated to a user iconographically by the cover element.
  • the method 900 also includes a step 910 of receiving the device in an analysis device.
  • the microfluidic device is introduced into an analysis device, which can also be referred to as an analysis device.
  • the step 910 of receiving is followed by a step 915 of processing sample material entered into the sample input chamber.
  • sample material entered into the further sample input chamber can also be processed in the processing step.
  • the device is processed in the analysis device, for example in order to process a sample substance therein.
  • the processing step can also have a detection sub-step, in which the exact type of the device introduced in the insertion step can be detected.
  • the detection can take place, for example, via a data matrix code applied to a covering device or by reading out using RFID.
  • a special flow log for Process brought-in device is called and the brought-in device can be processed.
  • the method 900 in this exemplary embodiment includes a further step 920 of evaluation, in which sample material introduced from the sample input chamber into an evaluation chamber, merely as an example, is evaluated.
  • sample material introduced into an evaluation chamber from the further sample input chamber can be evaluated additionally or alternatively in the evaluation step.
  • step 920 of evaluation is followed by a further step 925 of output, in which the device is output from the analysis device.
  • an analysis result can also be output in the output step.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device 1000 for accommodating a microfluidic device.
  • the analysis device 1000 is designed, merely by way of example, to accommodate a microfluidic device, as was described in the previous FIGS. 3 and 4, by means of an input opening 1005, in order to carry out analysis processes within the device.
  • the analysis device 1000 in this exemplary embodiment comprises a control unit 1010 which is designed to control steps of the method described in the previous FIG. 9 in relation to the device.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.

Abstract

The invention relates to a microfluidic device (300) for analyzing sample material. The device (300) has a carrier device (100) which is formed with a microfluidic network (105) for processing the sample material. The microfluidic device also has at least one sample loading chamber (110) which is arranged on the carrier device (100) and at least one additional sample loading chamber (120) which is arranged on the carrier device (100). The device (300) additionally comprises either at least one cover device (200) for at least partly covering the carrier device (100), said cover device (200) being designed to cover the sample loading chamber (110), or at least one other cover device for at least partly covering the carrier device (100), said other cover device being designed to cover the additional sample loading chamber (120).

Description

Beschreibung Description
Titel title
Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung Microfluidic device, method for manufacturing a microfluidic device and method for operating a microfluidic device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht von einer mikrofluidischen Vorrichtung, einem Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und einem Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm. The invention is based on a microfluidic device, a method for producing a microfluidic device and a method for operating a microfluidic device according to the species of the independent claims. The subject matter of the present invention is also a computer program.
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 sogenannten Lab-on-Chip- Kartusche, welche alternativ auch einfach als Kartusche oder als mikrofluidische Vorrichtung bezeichnet werden kann, durchgeführt werden. Lab-on-Chip- Kartuschen können beispielsweise kostengünstig aus Polymeren hergestellt werden unter Verwendung von Serienfertigungsverfahren wie beispielsweise 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 large number of operations for the controlled manipulation of fluids, complex molecular diagnostic test sequences can be carried out on a so-called lab-on-chip cartridge, which can alternatively also simply be referred to as a cartridge or as a microfluidic device. Lab-on-chip cartridges can, for example, be manufactured inexpensively from polymers using series 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 mikrofluidische Vorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm 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, a microfluidic device, a method for producing a microfluidic device and a method for operating a microfluidic device, Furthermore, a control unit that uses this method and, finally, a corresponding computer program according to the main claims are presented. 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.
Die hier vorgestellte mikrofluidischen Vorrichtung, die auch als Lab-on-Chip- Kartusche bezeichnet werden kann, kann vorteilhafterweise zur Analyse verschiedener Probentypen eingesetzt werden und darüber hinaus in besonders einfacher und kostengünstiger Weise individualisiert werden, um die korrekte Eingabe eines definierten Probentyps in die Lab-on-Chip- Kartusche durch einen Anwender zu begünstigen. Durch die Individualisierung der Vorrichtung ist eine besonders sichere und zuverlässige Eingabe genau einer Art von Probe in die Lab-on-Chip- Kartusche möglich. The microfluidic device presented here, which can also be referred to as a lab-on-chip cartridge, can advantageously be used to analyze different sample types and can also be individualized in a particularly simple and cost-effective manner in order to ensure that a defined sample type is correctly entered into the lab -on-chip cartridge by a user to favor. The individualization of the device enables a particularly safe and reliable input of precisely one type of sample into the lab-on-chip cartridge.
Es wird eine mikrofluidische Vorrichtung zum Analysieren von Probenmaterial vorgestellt, wobei die Vorrichtung eine Trägereinrichtung aufweist, die mit einem mikrofluidischen Netzwerk zum Prozessieren des Probenmaterials ausgebildet ist, sowie mindestens eine an der Trägereinrichtung angeordnete Probeneingabekammer und mindestens eine an der Trägereinrichtung angeordnete weitere Probeneingabekammer. Zudem umfasst die Vorrichtung zumindest eine Abdeckeinrichtung, um die Trägereinrichtung zumindest teilweise abzudecken, wobei die Abdeckeinrichtung ausgebildet ist, um die Probeneingabekammer abzudecken (und die weitere Probeneingabekammer frei oder zugänglich zulassen), oder zumindest eine weitere Abdeckeinrichtung, um die Trägereinrichtung zumindest teilweise abzudecken, wobei die weitere Abdeckeinrichtung ausgebildet ist, um die weitere Probeneingabekammer abzudecken (und die Probeneingabekammer frei oder zugänglich zulassen). Mit anderen Worten bildet den Kern der Erfindung eine Lab-on-Chip- Kartusche bestehend aus einer Trägereinrichtung, die auch als universelle mikrofluidische Vorrichtung bezeichnet werden kann, mit wenigstens zwei unterschiedlichen Probeneingabekammern, die beispielsweise für die Eingabe wenigstens eines Probentyps jeweils in optimierter Weise ausgestaltet sein können. Diese Trägereinrichtung ist mit wenigstens zwei unterschiedlichen Abdeckeinrichtungen kombinierbar, wobei abhängig von der gewählten Abdeckeinrichtung eine der wenigstens zwei unterschiedlichen Probeneingabekammern für die Eingabe wenigstens einer Probe durch einen Anwender verwendet werden kann. Dabei kann beispielsweise die erste Probeneingabekammer zum Eingeben einer Probe für einen Anwender zugänglich sein, während die wenigstens eine zweiteProbeneingabekammer von der gewählten Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. Wird die Trägereinrichtung hingegen mit der anderen Abdeckeinrichtung kombiniert, so kann im Zuge dessen die erste Probeneingabekammer von der weiteren Abdeckeinrichtung abgedeckt werden, während die zweiteProbeneingabekammer zum Eingeben einer Probe für einen Anwender zugänglich sein kann. Unter „zugänglich sein“ kann insbesondere auch verstanden werden, dass die Abdeckeinrichtung bzw. die weitere Abdeckeinrichtung einen beweglichen Deckel für die weitere Probeneingabekammer bzw. für die Probeneingabekammer zur Eingabe einer Probe aufweist. Gemäß besonderer Ausgestaltung deckt somit jede der beiden Abdeckeinrichtungen jeweils zumindest eine der Probeneingabekammern ab und lässt zumindest eine der Probeneingabekammern für eine Eingabe einer Probe zugänglich, wobei die Abdeckeinrichtungen nicht die gleichen Probeneingabekammern abdecken. Die Abdeckeinrichtung und die weitere Abdeckeinrichtung können auch als Abdeckungselemente oder Abdeckungsvorrichtungen bezeichnet werden. Denkbar ist ferner, dass die Abdeckeinrichtung und/oder die weitere Abdeckeinrichtung lösbar an der Trägereinrichtung befestigt oder befestigbar ist/sind, beispielsweise über eine formschlüssige Verbindung wie eine Klippverbindung. In alternativer Ausgestaltung wird die Abdeckeinrichtung und/oder die weitere Abdeckeinrichtung fest mit der Trägereinrichtung verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt, und ist dann vorzugsweise nicht mehr zerstörungsfrei von der Trägereinrichtung lösbar. Für eine molekulardiagnostische Analyse einer Probensubstanz innerhalb einer Lab-on-Chip- Kartusche eignen sich im Allgemeinen unterschiedliche Typen von Probenmaterial beziehungsweise Probensubstanzen. Neben Flüssigproben, in denen die nachzuweisenden Spezies in einer wässrigen Umgebung vorliegen, bieten sich insbesondere auch beispielsweise Abstrichproben an, bei denen die Probensubstanz an eine Probennahmevorrichtung, beispielsweise einem sogenannten Swab beziehungsweise beflocktem Tupfer in angebundener Form vorliegen kann. Um das Probenmaterial mit den nachzuweisenden Spezies in das mikrofluidische System zu überführen, verfügen Lab-on-Chip- Kartuschen meist über wenigstens eine Probeneingabekammer, welche zur Eingabe des Probenmaterials dient. Je nach Probentyp eignet sich in vorteilhafter Weise eine Verwendung von unterschiedlichen Probeneingabekammern, welche jeweils speziell auf einen bestimmten Probentyp maßgeschneidert sind, um beispielsweise dem Anwender eine besonders einfache und sichere Eingabe der Probensubstanz in die Lab-on- Chip- Kartusche zu ermöglichen und zusätzlich oder alternativ eine besonders hohe Extraktionseffizienz bei der mikrofluidischen Überführung des Probenmaterials von der eingegebenen Probe in das mikrofluidische System zu erzielen. Die hier vorgestellte mikrofluidische Vorrichtung bietet vorteilhafterweise neben der regulären einen Probeneingabekammer eine weitere Probeneingabekammer, sodass beispielsweise unterschiedliche Probentypen unter Verwendung der gleichen Vorrichtung in das mikrofluidische Netzwerk überführt und prozessiert werden können. Durch das Abdecken jeweils einer Probeneingabekammer durch die Abdeckeinrichtung kann zudem vorteilhafterweise vermieden werden, dass beispielsweise durch einen Anwenderfehler die falsche Probeneingabekammer für einen bestimmten Probentyp verwendet wird. Durch das Vorhandensein von lediglich einer Probeneingabeöffnung in der Vorrichtung kann vorteilhafterweise ein besonders einfaches Handling bei der Probeneingabe in die Vorrichtung erzielt werden. Insbesondere kann es genügen, lediglich ein Deckelelement zu schließen im Unterschied zu einer Kartusche mit wenigstens zwei separaten Probeneingabeöffnungen, welche jeweils separat voneinander verschlossen werden müssen, insbesondere nachdem lediglich nur genau eine Probe in die Vorrichtung eingegeben wurde. Dementsprechend kann durch den hier vorgestellten Ansatz gegebenenfalls auch die Produktwahrnehmung des Anwenders verbessert werden. Anders formuliert ist mit der hier vorgestellten Vorrichtung vorteilhafterweise genau eine universelle Variante einer Lab-on- Chip- Kartusche ausreichend, um unterschiedliche Probentypen damit analysieren zu können. Zwar wird auf diese Weise eine etwas höhere Komplexität der Lab-on-Chip- Kartusche in Kauf genommen, dafür kann jedoch eine Variantenvielfalt der einzelnen Bauteile zur Bildung der Lab-on-Chip- Kartusche verringert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Probeneingabekammer ausgebildet sein, um eine Flüssigprobe einzugeben und zusätzlich oder alternativ kann die weitere Probeneingabekammer ausgebildet sein, um eine Abstrichprobe einzugeben. Die Probeneingabekammer und die weitere Probeneingabekammer können zum Beispiel ausgebildet sein, um unterschiedliche Probentypen in das mikrofluidische Netzwerk der Trägereinrichtung zu überführen. Bei den verschiedenen Probentypen kann es sich beispielsweise zum einen um eine Flüssigprobe und zum anderen um eine Abstrichprobe handeln, welche initial zum Beispiel an einer Probennahmevorrichtung, welche auch als Swab beziehungsweise beflockter Tupfer bezeichnet werden kann, in angebundener Form vorliegen kann. Beispielsweise kann die Probeneingabekammer für eine Flüssigprobe in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine kreisrunde Öffnung beispielsweise an der Oberseite der Probeneingabekammer aufweisen, um ein besonders einfaches und sicheres Einbringen der Flüssigprobe zum Beispiel mittels einer Pipette in die Vorrichtung zu ermöglichen. Bei der Flüssigprobe kann es sich beispielsweise um eine wässrige Lösung handeln, beispielsweise gewonnen aus einer biologischen Substanz, beispielsweise humanen Ursprungs, wie einer Körperflüssigkeit, eines Abstrichs, eines Sekrets, Sputum, einer Gewebeprobe oder einer Vorrichtung mit angebundenem Probenmaterial. In der Probenflüssigkeit können sich beispielsweise Spezies von medizinischer, klinischer, diagnostischer oder therapeutischer Relevanz wie beispielsweise Bakterien, Viren, Zellen, zirkulierende Tumorzellen, zellfreie DNA, Proteine oder andere Biomarker oder insbesondere Bestandteile aus den genannten Objekten befinden. Die weitere Probeneingabekammer für eine Abstrichprobe, welche an einer Probennahmevorrichtung in angebundener Form vorliegen kann, kann hingegen in einer vorteilhaften Ausführungsform beispielsweise eine im Hinblick auf die Probennahmevorrichtung hin optimierte geometrische Form aufweisen, welche sich in vorteilhafter Weise eignet, um das Probenmaterial von der Probennahmevorrichtung mikrofluidisch herunterzulösen. Beispielsweise kann es sich bei der Probennahmevorrichtung um einen sogenannten Swab beziehungsweise beflockten Tupfer mit einer angebundenen Abstrichprobe handeln, beispielsweise einem Nasen-Rachen-Abstrich (Nasopharynx-Abstrich), einem Wundabstrich oder einem Vaginal-Abstrich. In der Abstrichprobe können sich beispielsweise Spezies von medizinischer, klinischer, diagnostischer oder therapeutischer Relevanz wie beispielsweise Bakterien, Viren, Zellen, zellfreie DNA, Proteine oder andere Biomarker oder insbesondere Bestandteile aus den genannten Objekten befinden. Darüber hinaus kann die weitere Probeneingabekammer beispielsweise Elemente besitzen, welche eine Führung der Probennahmevorrichtung bei der Eingabe in die Vorrichtung bewerkstelligen können, um so ein besonders definiertes und sicheres Eingeben der Probennahmevorrichtung mit der Abstrichprobe in die Vorrichtung zu ermöglichen. Das hat den Vorteil, dass unterschiedliches Probenmaterial beziehungsweise unterschiedliche Probentypen zum Durchführen unterschiedlicher Analyseprozesse in die mikrofluidische Vorrichtung eingegeben werden kann beziehungsweise können. A microfluidic device for analyzing sample material is presented, the device having a carrier device which is designed with a microfluidic network for processing the sample material, as well as at least one sample input chamber arranged on the carrier device and at least one further sample input chamber arranged on the carrier device. In addition, the device comprises at least one cover device to at least partially cover the carrier device, the cover device being designed to cover the sample input chamber (and leave the further sample input chamber free or accessible), or at least one further cover device to at least partially cover the carrier device, wherein the further cover device is designed to cover the further sample input chamber (and leave the sample input chamber free or accessible). In other words, the core of the invention is a lab-on-chip cartridge consisting of a carrier device, which can also be referred to as a universal microfluidic device, with at least two different sample input chambers, each designed in an optimized manner for the input of at least one sample type could be. This carrier device can be combined with at least two different covering devices, depending on the selected covering device at least two different sample input chambers for the input of at least one sample can be used by a user. In this case, for example, the first sample input chamber can be accessible to a user for inputting a sample, while the at least one second sample input chamber is covered by the selected covering device. If, on the other hand, the carrier device is combined with the other cover device, the first sample input chamber can be covered by the additional cover device, while the second sample input chamber can be accessible for a user to input a sample. “Being accessible” can in particular also be understood to mean that the covering device or the further covering device has a movable cover for the further sample input chamber or for the sample input chamber for the input of a sample. According to a particular embodiment, each of the two cover devices thus covers at least one of the sample input chambers and leaves at least one of the sample input chambers accessible for inputting a sample, with the cover devices not covering the same sample input chambers. The covering device and the further covering device can also be referred to as covering elements or covering devices. It is also conceivable that the covering device and/or the further covering device is/are detachably fastened or can be fastened to the carrier device, for example via a form-fitting connection such as a clip connection. In an alternative embodiment, the covering device and/or the further covering device is firmly connected to the carrier device, for example glued or welded, and can then preferably no longer be detached from the carrier device without being destroyed. In general, different types of sample material or sample substances are suitable for a molecular diagnostic analysis of a sample substance within a lab-on-chip cartridge. In addition to liquid samples in which the species to be detected are present in an aqueous environment, there are also swab samples, for example, in which the sample substance can be present in a form attached to a sampling device, for example a so-called swab or flocked swab. To the sample material with the species to be detected in the microfluidic To convert the system, lab-on-chip cartridges usually have at least one sample input chamber, which is used to input the sample material. Depending on the type of sample, it is advantageous to use different sample input chambers, each of which is specially tailored to a specific type of sample, for example to allow the user to input the sample substance into the lab-on-chip cartridge in a particularly simple and reliable manner and additionally or alternatively to achieve a particularly high extraction efficiency in the microfluidic transfer of the sample material from the input sample into the microfluidic system. The microfluidic device presented here advantageously offers a further sample input chamber in addition to the regular one sample input chamber, so that, for example, different sample types can be transferred to the microfluidic network and processed using the same device. By covering one sample input chamber in each case with the covering device, it is also advantageously possible to avoid using the wrong sample input chamber for a specific sample type, for example due to a user error. Due to the presence of only one sample entry opening in the device, it is advantageously possible to achieve particularly simple handling when entering the sample into the device. In particular, it can be sufficient to just close one cover element, in contrast to a cartridge with at least two separate sample input openings, which each have to be closed separately from one another, in particular after only exactly one sample has been input into the device. Accordingly, the product perception of the user can also be improved by the approach presented here. In other words, with the device presented here, exactly one universal variant of a lab-on-chip cartridge is advantageously sufficient in order to be able to analyze different sample types with it. Although a somewhat higher complexity of the lab-on-chip cartridge is accepted in this way, the variety of variants of the individual components for forming the lab-on-chip cartridge can be reduced. According to one embodiment, the sample input chamber can be designed to input a liquid sample and additionally or alternatively the further sample input chamber can be designed to input a swab sample. The sample input chamber and the further sample input chamber can be designed, for example, to transfer different types of samples into the microfluidic network of the carrier device. The different sample types can be, for example, a liquid sample on the one hand and a swab sample on the other, which can initially be present in a form attached to a sampling device, which can also be referred to as a swab or flocked swab. For example, in an advantageous embodiment, the sample input chamber for a liquid sample can have a circular opening, for example on the upper side of the sample input chamber, to enable the liquid sample to be introduced into the device particularly easily and safely, for example using a pipette. The liquid sample can be, for example, an aqueous solution, for example obtained from a biological substance, for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material. For example, species of medical, clinical, diagnostic or therapeutic relevance such as bacteria, viruses, cells, circulating tumor cells, cell-free DNA, proteins or other biomarkers or in particular components from the objects mentioned can be found in the sample liquid. The further sample input chamber for a swab sample, which can be present in a form connected to a sampling device, can in an advantageous embodiment, for example, have a geometric shape that is optimized with regard to the sampling device, which is advantageously suitable for removing the sample material from the sampling device microfluidically to release. For example, the sampling device can be a so-called swab or flocked swab with an attached swab sample, for example a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab. Species of medical, clinical, diagnostic or therapeutic relevance, such as bacteria, viruses, cells, cell-free DNA, proteins or other biomarkers or in particular components from the objects mentioned are located. In addition, the further sample input chamber can have elements, for example, which can guide the sampling device when it is input into the device, in order to enable a particularly defined and safe input of the sampling device with the swab sample into the device. This has the advantage that different sample material or different sample types can be input into the microfluidic device for carrying out different analysis processes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Abdeckeinrichtung und die weitere Abdeckeinrichtung innerhalb eines Toleranzbereichs gleiche Außenabmessungen aufweisen. Beispielsweise können die Abdeckeinrichtung und die weitere Abdeckeinrichtung derart ähnlich beschaffen sein, dass sie vorteilhafterweise an derselben Fertigungslinie einsetzbar sein können und mit der beispielsweise zuvor hergestellten Trägereinrichtung unter Verwendung desselben Fertigungsroboters kombiniert werden können. Zu diesem Zweck können die Abdeckungselemente beispielsweise vergleichbare Außenabmessungen aufweisen, mit einem Toleranzbereich von zum Beispiel 2%. Zusätzlich oder alternativ können die Abdeckeinrichtung und die weitere Abdeckeinrichtung beispielsweise einen vergleichbaren Satz an Rastelementen aufweisen, welche zum Beispiel ein Einrasten jeweils genau eine der Abdeckeinrichtungen in dieselbe Trägereinrichtung ermöglichen können. According to a further embodiment, the covering device and the further covering device can have the same external dimensions within a tolerance range. For example, the covering device and the further covering device can be of such a similar nature that they can advantageously be used on the same production line and can be combined with the carrier device previously produced, for example, using the same production robot. For this purpose, the cover elements can have comparable external dimensions, for example, with a tolerance range of 2%, for example. Additionally or alternatively, the covering device and the further covering device can have, for example, a comparable set of latching elements which, for example, can allow exactly one of the covering devices to latch into the same carrier device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung mindestens ein Kombinationselement zum mechanischen Verbinden der Trägereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung und zusätzlich oder alternativ der weiteren Abdeckeinrichtung umfassen. Beispielsweise kann die Trägereinrichtung spezielle Kombinationselemente aufweisen, welche ausgebildet sein können, eine festsitzende mechanische Verbindung mit den Abdeckungselementen herzustellen. Beispielsweise kann es sich dabei um Rastelemente handeln, welche vorteilhafterweise ein sicheres und gegebenenfalls irreversibles Einrasten wenigstens eines Abdeckungselements in die Trägereinrichtung gestatten können. Auf diese vorteilhafte Weise kann einerseits eine einfache mechanische Verbindung der Trägereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung erzielt werden und andererseits kann verhindert werden, dass sich die Abdeckungselemente ungewollt von der Trägereinrichtung ablösen beziehungsweise ablösen lassen. According to a further embodiment, the device can comprise at least one combination element for mechanically connecting the carrier device to the covering device and additionally or alternatively to the further covering device. For example, the carrier device can have special combination elements, which can be designed to create a tight mechanical connection with the cover elements. For example, these can be latching elements which can advantageously allow at least one cover element to latch securely and possibly irreversibly into the carrier device. In this advantageous way, on the one hand, a simple mechanical Connection of the carrier device to the covering device and the further covering device can be achieved and, on the other hand, it can be prevented that the covering elements are unintentionally detached or can be detached from the carrier device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Abdeckeinrichtung und zusätzlich oder alternativ die weitere Abdeckeinrichtung ein Verschlusselement zum reversiblen Verschließen der Probeneingabekammer und zusätzlich oder alternativ der weiteren Probeneingabekammer umfassen. Beispielsweise kann in der Abdeckeinrichtung und zusätzlich oder alternativ in der weiteren Abdeckeinrichtung ein bewegliches Verschlusselement integriert sein, welches das Verschließen einer Probeneingabeöffnung durch den Anwender ermöglichen kann beispielsweise nach der Eingabe von Probenmaterial in die Probeneingabekammer oder die weitere Probeneingabekammer. According to a further embodiment, the covering device and additionally or alternatively the further covering device can comprise a closure element for reversibly closing the sample input chamber and additionally or alternatively the further sample input chamber. For example, a movable closure element can be integrated in the cover device and additionally or alternatively in the further cover device, which can enable the user to close a sample input opening, for example after sample material has been input into the sample input chamber or the further sample input chamber.
Vorteilhafterweise kann dadurch ein besonders einfaches Handling der Lab-on- Chip- Kartusche beim Verschließen der Probeneingabekammer beziehungsweise der weiteren Probeneingabekammer durch den Anwender ermöglicht werden, da insbesondere kein separat zu der Vorrichtung vorliegendes Verschlusselement zum Verschließen der Probeeingabekammer erforderlich sein kann. This advantageously enables the user to handle the lab-on-chip cartridge particularly easily when closing the sample input chamber or the additional sample input chamber, since in particular no closing element present separately from the device may be required to close the sample input chamber.
Zudem kann die Abdeckeinrichtung mindestens ein an dem Verschlusselement angeordnetes Schließelement zum irreversiblen Verschließen des Verschlusselements aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Schließelement um mindestens ein weiteres Rastelement handeln. In addition, the cover device can have at least one closure element arranged on the closure element for irreversibly closing the closure element. For example, the closing element can be at least one further latching element.
Vorteilhafterweise kann durch das Implementieren des Schließelements in das Abdeckungselement ein sicheres und irreversibles Verschließen der Probeneingabekammer und zusätzlich oder alternativ der weiteren Probeneingabekammer bewirkt werden. Advantageously, by implementing the closing element in the cover element, the sample input chamber and additionally or alternatively the further sample input chamber can be closed securely and irreversibly.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Abdeckeinrichtung und zusätzlich oder alternativ die weitere Abdeckeinrichtung mindestens ein Informationselement zum Bereitstellen einer vorrichtungsspezifischen Information aufweisen. Beispielsweise kann die Abdeckeinrichtung und zusätzlich oder alternativ die weitere Abdeckeinrichtung jeweils wenigstens eine individualisierte Information aufweisen. Die Information kann beispielsweise als graphische Information in Form von durch einen Anwender interpretierbaren Symbolen, wie beispielsweise Buchstaben und zusätzlich oder alternativ Piktogrammen ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann mittels des Informationselements dem Anwender beispielsweise der in Kombination mit der Lab-on-Chip- Kartusche zu verwendende Probentyp sowie gegebenenfalls darüber hinaus die korrekte Eingabe der Probe in die Lab-on-Chip- Kartusche aufgezeigt werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform kann es sich bei dem Informationselement um eine maschinenlesbare Information, wie beispielsweise einen QR-Code, einen Data-Matrix-Code, einen Strich-Code und zusätzlich oder alternativ eine per RFID übertragbare Information handeln. Diese kann zum Beispiel an der Abdeckeinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung vorhanden sein, um vorteilhafterweise einem Analysegerät, welches beispielsweise zum Prozessieren der Lab-on-Chip- Kartusche ausgestaltet sein kann, den genauen Kartuschen-Typ zu übergeben und das Durchführen eines insbesondere probentypspezifischen Ablaufprotokolls zu ermöglichen. According to a further embodiment, the covering device and additionally or alternatively the further covering device can have at least one information element for providing device-specific information. For example, the covering device and additionally or alternatively the further covering device can each have at least one piece of individualized information. The information can, for example, as a graphic Information in the form of symbols that can be interpreted by a user, such as letters and additional or alternative pictograms. Advantageously, the information element can be used to show the user, for example, the type of sample to be used in combination with the lab-on-chip cartridge and, if appropriate, the correct input of the sample into the lab-on-chip cartridge. In a further particularly advantageous embodiment, the information element can be machine-readable information, such as a QR code, a data matrix code, a bar code and additionally or alternatively information that can be transmitted via RFID. This can be present, for example, on the cover device and the further cover device in order to advantageously transfer the exact cartridge type to an analysis device, which can be designed for processing the lab-on-chip cartridge, for example, and to carry out a sample-type-specific flow log make possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung einen Vorratsbehälter zum Bereitstellen von Reagenzien an die Vorrichtung umfassen, wobei der Vorratsbehälter mindestens eine Informationseinheit zum Bereitstellen mindestens einer reagenzienspezifischen Information aufweisen kann. Beispielsweise kann die Trägereinrichtung einen Vorratsbehälter in Form eines sogenannten Reagenzien- Riegels umfassen, welcher zur Kombination mit individuellen Flüssigreagenzien vorgesehen sein kann. Beispielsweise können pro Vorrichtung bis zu drei verschiedene Flüssigreagenzien in einem Reagenzien-Riegel in drei folien verschweißten Flüssigreagenzien- Vorlagerungskammern eingeschlossen sein. Der Reagenzien-Riegel kann zum Beispiel eine Zusammenstellung von Flüssigreagenzien beinhalten, welche zum Prozessieren einer in die Vorrichtung eingegebenen Probennahmevorrichtung vorgesehen sein können. Zusätzlich oder alternativ kann der Reagenzien-Riegel beispielsweise eine Zusammenstellung von Flüssigreagenzien beinhalten, welche zum Prozessieren einer in die Vorrichtung eingegebenen Flüssigprobe vorgesehen sein können. Dabei kann die Informationseinheit ausgebildet sein, um Informationen zu dem in dem Reagenzien-Riegel beinhalteten Reagenzien an einen Nutzer bereitzustellen. Neben einer Bezeichnung der vorliegenden Flüssigreagenzien können beispielsweise mittels eines Data- Matrix- Codes auch beispielsweise eine Chargen-Bezeichnung und zusätzlich oder alternativ Informationen zur Abfüllung der Reagenzien bereitgestellt werden. Die Informationen können vorteilhafterweise während der Fertigung der Lab-on-Chip- Kartusche abgerufen werden, um sicherzustellen, dass die Trägereinrichtung jeweils mit den korrekten Flüssigreagenzien bestückt wird. According to a further embodiment, the device can comprise a reservoir for providing reagents to the device, wherein the reservoir can have at least one information unit for providing at least one piece of reagent-specific information. For example, the carrier device can include a storage container in the form of a so-called reagent bar, which can be provided for combination with individual liquid reagents. For example, up to three different liquid reagents can be enclosed in a reagent bar in three foil-sealed liquid reagent storage chambers per device. The reagent bar can, for example, contain an assortment of liquid reagents which can be intended for processing a sampling device inserted into the device. Additionally or alternatively, the reagent bar can contain, for example, a compilation of liquid reagents, which can be provided for processing a liquid sample entered into the device. The information unit can be designed to provide a user with information about the reagents contained in the reagent bar. In addition to designating the liquid reagents present, it is also possible, for example, to use a data matrix code For example, a batch designation and additionally or alternatively information for filling the reagents can be provided. The information can advantageously be called up during the manufacture of the lab-on-chip cartridge in order to ensure that the carrier device is fitted with the correct liquid reagents in each case.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Auswertekammer zum Auswerten von Probenmaterial umfassen, wobei die Auswertekammer fluidisch mit der Probeneingabekammer und der weiteren Probeneingabekammer verbunden oder verbindbar sein kann. Die Auswertekammer kann zum Beispiel einen Chip mit einem Array aus Mikrokavitäten umfassen, wobei in den Mikrokavitäten beispielsweise spezifische Reagenzien vorgelagert sein können, welche einen Nachweis unterschiedlicher Targets beispielsweise in einer Flüssigkeit ermöglichen können. So kann vorteilhafterweise eine Analyse beziehungsweise eine Auswertung des in die Probeneingabekammer sowie in die weitere Probeneingabekammer eingegebenen Probenmaterials erfolgen. According to a further embodiment, the device can comprise an evaluation chamber for evaluating sample material, it being possible for the evaluation chamber to be fluidically connected or connectable to the sample input chamber and the further sample input chamber. The evaluation chamber can, for example, comprise a chip with an array of microcavities, specific reagents, for example, being able to be stored upstream in the microcavities, which can enable detection of different targets, for example in a liquid. An analysis or an evaluation of the sample material entered into the sample input chamber and into the further sample input chamber can thus advantageously take place.
Gemäß einer Ausführungsform kann auch ein mikrofluidisches System mit einer hier vorgestellten Variante einer mikrofluidischen Vorrichtung mit der Abdeckeinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung vorgesehen sein. Mit anderen Worten umfasst das System eine oben beschriebene Trägereinrichtung sowie zumindest jeweils eine oben beschriebene Abdeckeinrichtung und eine oben beschriebene weitere Abdeckeinrichtung, wobei eine der beiden Abdeckeinrichtungen bereits an der Trägereinrichtung angeordnet sein kann. Beispielsweise kann die Trägereinrichtung samt der Abdeckeinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung in einer gemeinsamen Verpackungseinheit, beispielsweise einem Beutel oder Karton verpackt sein, sodass ein Nutzer des mikrofluidischen Systems schnell und je nach Einsatzszenario die passende Abdeckeinheit auf die Trägereinrichtung aufbringen kann. Hierdurch wird ein sehr flexibel einsetzbares mikrofluidisches System geschaffen. According to one embodiment, a microfluidic system can also be provided with a variant of a microfluidic device with the covering device and the further covering device that is presented here. In other words, the system comprises a carrier device as described above and at least one cover device described above and one further cover device described above, wherein one of the two cover devices can already be arranged on the carrier device. For example, the carrier device together with the cover device and the further cover device can be packaged in a common packaging unit, for example a bag or box, so that a user of the microfluidic system can apply the appropriate cover unit to the carrier device quickly and depending on the application scenario. This creates a microfluidic system that can be used very flexibly.
Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Variante der zuvor vorgestellten mikrofluidischen Vorrichtung vorgestellt. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens der Trägereinrichtung und der Abdeckeinrichtung, die ausgebildet ist, um die Probeneingabekammer abzudecken, und einen Schritt des Abdeckens zumindest eines Teils der Trägereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung, wobei die Probeneingabekammer durch die Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines weiteren Exemplars der Trägereinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung, die ausgebildet ist, um die weitere Probeneingabekammer des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung abzudecken, und einen Schritt des Abdeckens zumindest eines Teils des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung mit der weiteren Abdeckeinrichtung, wobei die weitere Probeneingabekammer des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung durch die weitere Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. Vorteilhafterweise kann unter Verwendung dieses Verfahrens eine besonders einfache und kostengünstige Individualisierung der mikrofluidischen Vorrichtung sowie eine sichere und besonders einfache Nutzung der Vorrichtung durch den Anwender ermöglicht werden. Durch die Individualisierung der Vorrichtung unter Verwendung wenigstens eines Abdeckungselements, welches erst im letzten Fertigungsschritt aufgebracht wird, ist eine weitestgehend standardisierte Fertigung der Vorrichtung möglich. Insbesondere kann beispielsweise eine Fertigungslinie genutzt werden, um zunächst eine universelle mikrofluidische Vorrichtung zu fertigen, und erst anschließend im letzten Schritt kann ein individualisiertes Abdeckungselement auf die universelle mikrofluidische Vorrichtung aufgebracht werden, welches die Individualisierung der Vorrichtung auf wenigstens einen vorgegebenen Probentyp bewirken kann. Durch die Verwendung einer universellen Trägereinrichtung kann die Anzahl der Teile, welche für die Herstellung von Lab-on-Chip- Kartuschen mit individualisierter Probeneingabe benötigt werden, wesentlich reduziert werden. Insbesondere können für die Herstellung der Trägereinrichtung unabhängig von der schlussendlich gewählten Individualisierung dieselben Bauteile/Halbzeuge eingesetzt werden, lediglich das Abdeckungselement sollte in individualisierter Form auf die universelle mikrofluidische Vorrichtung aufgebracht werden. Auf diese Weise können die zusätzlichen Fertigungskosten, welche für die Varianten der mikrofluidischen Vorrichtung mit jeweils individualisierter Probeneingabe anfallen, wesentlich reduziert werden. Ebenso können die Entwicklungskosten minimiert werden, da neben der Trägereinrichtung lediglich die probentypspezifischen Abdeckungselemente individuell entwickelt werden. Zudem wird ein Verfahren zum Verwenden einer Variante der zuvor vorgestellten mikrofluidischen Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Aufnehmens der Vorrichtung in ein Analysegerät und einen Schritt des Prozessierens von in die Probeneingabekammer oder in die weitere Probeneingabekammer eingegebenem Probenmaterial umfasst. In addition, a method for producing a variant of the microfluidic device presented above is presented. The method includes a step of providing the carrier device and the covering device is designed to cover the sample input chamber, and a step of covering at least part of the carrier device with the cover device, the sample input chamber being covered by the cover device. In addition, the method comprises a step of providing a further copy of the carrier device and the further covering device, which is designed to cover the further sample input chamber of the further copy of the carrier device, and a step of covering at least part of the further copy of the carrier device with the further covering device , wherein the further sample input chamber of the further copy of the carrier device is covered by the further covering device. Advantageously, a particularly simple and inexpensive individualization of the microfluidic device and a safe and particularly simple use of the device by the user can be made possible using this method. By individualizing the device using at least one cover element, which is only applied in the last manufacturing step, a largely standardized manufacture of the device is possible. In particular, for example, a production line can be used to first produce a universal microfluidic device, and only then in the last step can an individualized cover element be applied to the universal microfluidic device, which can bring about the individualization of the device to at least one predetermined sample type. By using a universal carrier device, the number of parts required for the production of lab-on-chip cartridges with individualized sample input can be significantly reduced. In particular, the same components/semi-finished products can be used for the production of the carrier device, regardless of the individualization ultimately selected, only the cover element should be applied to the universal microfluidic device in an individualized form. In this way, the additional production costs that arise for the variants of the microfluidic device with an individualized sample input can be significantly reduced. The development costs can also be minimized since, in addition to the carrier device, only the cover elements specific to the sample type are developed individually. In addition, a method for using a variant of the microfluidic device presented above is presented, the method comprising a step of receiving the device in an analysis device and a step of processing sample material entered into the sample input chamber or into the further sample input chamber.
Gemäß einer Ausführungsform kann in dem Verfahren ein Schritt des Auswertens vorgesehen sein, in dem aus der Probeneingabekammer und zusätzlich oder alternativ aus der weiteren Probeneingabekammer in die Auswertekammer gebrachtes Probenmaterial ausgewertet werden kann. According to one embodiment, an evaluation step can be provided in the method, in which sample material brought from the sample input chamber and additionally or alternatively from the further sample input chamber into the evaluation chamber can be evaluated.
Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. These methods can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. The object on which the invention is based can also be achieved quickly and efficiently by this embodiment variant of the invention in the form of a control unit.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. For this purpose, the control device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and/or or have at least one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol. The arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, with a communication interface that is by wire Can read or output data, read this data, for example, electrically or optically from a corresponding data transmission line or can output it in a corresponding data transmission line.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals as a function thereof. The control unit can have an interface that can be designed in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can be part of what is known as a system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control device. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
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 einer Trägereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 shows a schematic plan view illustration of a carrier device according to an embodiment;
Fig. 2A eine schematische Draufsichtdarstellung einer Abdeckeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 2B eine schematische Draufsichtdarstellung einer weiteren Abdeckeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2A shows a schematic top view representation of a covering device according to an embodiment; 2B shows a schematic top view representation of a further covering device according to an embodiment;
Fig. 3 eine schematische Draufsichtdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 shows a schematic top view representation of a microfluidic device according to an embodiment;
Fig. 4 eine schematische Draufsichtdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 4 shows a schematic top view representation of a microfluidic device according to an embodiment; FIG.
Fig. 5 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Vorratsbehälters gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 5 shows a schematic top view representation of a storage container according to an embodiment; FIG.
Fig. 6 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Trägereinrichtung mit einem Vorratsbehälter; 6 shows a schematic top view illustration of an embodiment of a carrier device with a storage container;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 7 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment; FIG.
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 8 shows a flow chart of a method for producing a microfluidic device according to an embodiment; FIG.
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verwenden einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und FIG. 9 shows a flow diagram of a method for using a microfluidic device according to an embodiment; FIG. and
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Analysegeräts zum Aufnehmen einer mikrofluidischen Vorrichtung. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device for accommodating a microfluidic device.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. In the following description of favorable exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer Trägereinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Trägereinrichtung 100 ist mit einem mikrofluidischen Netzwerk 105 zum Prozessieren von Probenmaterial ausgebildet und umfasst hierfür lediglich beispielhaft eine Probeneingabekammer 110 und eine weitere Probeneingabekammer 120. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Trägereinrichtung, die auch als universelle mikrofluidische Vorrichtung bezeichnet werden kann, eine variable Anzahl unterschiedlicher Probeneingabekammern aufweisen. In der gezeigten vorteilhaften Ausführungsform des mikrofluidischen Netzwerks 105 sind die beiden Probeneingabekammern 110, 120 in symmetrischer Weise in das mikrofluidische Netzwerk 105 implementiert, sodass jede der beiden Probeneingabekammern 110, 120 in vergleichbarer Weise für die Eingabe einer Probe nutzbar ist. Dementsprechend ist also entweder die Probeneingabekammer 110 oder die weitere Probeneingabekammer 120 nutzbar, um ein mikrofluidisches Prozessieren des eingegebenen Probenmaterials innerhalb des mikrofluidischen Netzwerks 105 durchzuführen. Abhängig von der genutzten Probeneingabekammer 110, 120 ist lediglich ein spezielles Ablaufprotokoll erforderlich, wohingegen in beiden Fällen dasselbe mikrofluidische Netzwerk 105 nutzbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Probeneingabekammer 110 lediglich beispielhaft für die Eingabe einer Flüssigprobe hin optimiert ausgebildet. Die weitere Probeneingabekammer 120 ist im Unterschied dazu lediglich beispielhaft für die Eingabe einer Probennahmevorrichtung (Swab beziehungsweise beflockter Tupfer) mit angebundenem Probenmaterial ausgebildet, also um eine Abstrichprobe einzugeben. Hierfür umfasst die weitere Probeneingabekammer 120 zur Eingabe einer Probennahmevorrichtung insbesondere über eine längliche Probeneingabeöffnung mit angeschlossener länglicher Probeneingabekammer und integrierter Stabdurchführungsausnehmung, welche eine besonders einfache und sichere Eingabe einer Probennahmevorrichtung ermöglicht. Die Probeneingabekammer 110 zur Eingabe einer Flüssigprobe hingegen weist insbesondere eine kreisförmige Probeneingabeöffnung auf, welche lediglich beispielhaft für die Eingabe einer Flüssigprobe mittels Pipettierens ausgestaltet ist. Die Trägereinrichtung 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit zwei verschiedenen Abdeckungselementen beziehungsweise mit einer Abdeckeinrichtung und einer weiteren Abdeckeinrichtung, wie sie in den folgenden Figuren 2A und 2B gezeigt werden, kombinierbar (siehe Figuren 3 und 4). Hierzu weist die Trägereinrichtung 100 Kombinationselemente 130, 131, 132 auf, welche eine Kombination der Trägereinrichtung 100 mit entweder der Abdeckeinrichtung oder der weiteren Abdeckeinrichtung unter Herstellung einer mechanisch schlüssigen Verbindung ermöglichen. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei den dem ersten Kombinationselement 130 um einen kreisförmigen Aufsatz mit einer konisch zulaufenden Ausnehmung, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme eines Zentrierpins ausgeformt ist. Das zweite Kombinationselement 131 und das dritte Kombinationselement 132 sind lediglich beispielhaft als Rasthaken ausgeformt. 1 shows a schematic top view representation of a carrier device 100 according to an embodiment. The carrier device 100 is equipped with a microfluidic network 105 designed for processing sample material and for this purpose comprises, for example, a sample input chamber 110 and a further sample input chamber 120. In another exemplary embodiment, the carrier device, which can also be referred to as a universal microfluidic device, can have a variable number of different sample input chambers. In the advantageous embodiment of the microfluidic network 105 shown, the two sample input chambers 110, 120 are implemented symmetrically in the microfluidic network 105, so that each of the two sample input chambers 110, 120 can be used in a comparable manner for inputting a sample. Accordingly, either the sample input chamber 110 or the further sample input chamber 120 can be used in order to perform microfluidic processing of the input sample material within the microfluidic network 105 . Depending on the sample input chamber 110, 120 used, only a special flow protocol is required, whereas the same microfluidic network 105 can be used in both cases. In this exemplary embodiment, the sample input chamber 110 is designed to be optimized for the input of a liquid sample, merely by way of example. In contrast to this, the further sample input chamber 120 is designed merely by way of example for the input of a sampling device (swab or flocked swab) with attached sample material, ie for inputting a swab sample. For this purpose, the further sample input chamber 120 for inputting a sampling device includes, in particular, an elongate sample input opening with a connected elongate sample input chamber and an integrated rod passage recess, which enables a particularly simple and safe input of a sampling device. The sample input chamber 110 for the input of a liquid sample, on the other hand, has in particular a circular sample input opening, which is designed only by way of example for the input of a liquid sample by means of pipetting. In this exemplary embodiment, the carrier device 100 can be combined with two different covering elements or with a covering device and a further covering device, as shown in the following FIGS. 2A and 2B (see FIGS. 3 and 4). For this purpose, the carrier device 100 has combination elements 130, 131, 132 on, which allow a combination of the carrier device 100 with either the covering device or the further covering device while producing a mechanically coherent connection. The first combination element 130 is, purely by way of example, a circular attachment with a conically tapering recess, which in this exemplary embodiment is shaped to accommodate a centering pin. The second combination element 131 and the third combination element 132 are formed as latching hooks, merely by way of example.
Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer Abdeckeinrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Abdeckeinrichtung 200 ist mit einer Trägereinrichtung, wie sie in der vorangegangenen Figur beschrieben wurde, kombinierbar und ausgebildet, um die Trägereinrichtung teilweise und die Probeneingabekammer der Trägereinrichtung vollständig abzudecken. Die Abdeckeinrichtung 200 zeichnet sich in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel insbesondere aus durch eine bewegliche Probeneingabeklappe 205 mit einem integrierten Verschlusselement 210 zum reversiblen Verschließen der weiteren Probeneingabekammer. Das Verschlusselement 210 ist lediglich beispielhaft durch eine Presspassung zum Verschluss einer Probeneingabeöffnung der weiteren Probeneingabekammer durch einen Anwender einsetzbar. Zum irreversiblen Verschließen der Probeneingabeklappe 205 umfasst das Verschlusselement 210 in diesem Ausführungsbeispiel ein Schließelement 212, das lediglich beispielhaft als Rasthaken ausgeformt ist. Mittels des Schließelements 212 wird lediglich beispielhaft ein irreversibles Verschließen der Probeneingabekammer durch einen Anwender ermöglicht. Ferner umfasst die Abdeckeinrichtung 200 in diesem Ausführungsbeispiel weitere Informationen für den Anwender. So ist auf der Abdeckeinrichtung 200 lediglich beispielhaft ein erstes Informationselement 215 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel Informationen in Form von Schriftzeichen bezüglich der Art eines in einer Lab-on- Chip- Kartusche durchführbaren Tests bereitstellt. Darüber hinaus weist die Abdeckeinrichtung 200 ein zweites Informationselement 220 auf, welches den zu der jeweiligen Lab-on-Chip- Kartusche kompatiblen Probentyp angibt. In diesem Ausführungsbeispiel gibt das zweite Informationselement 220 den genauen Typ der Probennahmevorrichtung an, wobei die dem Anwender bereitgestellte Information in diesem Ausführungsbeispiel teilweise in Form eines Piktogramms ausgestaltet ist. So ist im Zusammenhang mit dem zweiten Informationselement 220 lediglich beispielhaft eine Probennahmevorrichtung (Swab beziehungsweise beflockter Töpfer) piktografisch auf der Abdeckeinrichtung 200 dargestellt. In dem hier gezeigten besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Abdeckeinrichtung 200 zudem einen Data- Matrix- Code 225, welcher lediglich beispielhaft von einem Analysegerät erfassbar ist, um diesem den zum Prozessieren der jeweiligen Lab-on-Chip- Kartusche erforderlichen Ablauf zu übermitteln. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Abdeckeinrichtung zusätzlich oder alternativ per RFID auslesbare Informationen aufweisen. FIG. 2A shows a schematic top view representation of a covering device 200 according to an embodiment. The covering device 200 can be combined with a carrier device, as described in the previous figure, and is designed to partially cover the carrier device and completely cover the sample input chamber of the carrier device. In this advantageous exemplary embodiment, the cover device 200 is characterized in particular by a movable sample entry flap 205 with an integrated closure element 210 for the reversible closure of the further sample entry chamber. The closure element 210 can only be used by a user by means of a press fit to close a sample input opening of the further sample input chamber. In order to irreversibly close the sample entry flap 205, the closure element 210 in this exemplary embodiment comprises a closure element 212, which is formed as a latching hook, merely by way of example. By means of the closing element 212, an irreversible closing of the sample input chamber by a user is made possible, merely by way of example. Furthermore, in this exemplary embodiment, the covering device 200 includes further information for the user. Thus, a first information element 215 is arranged on the covering device 200, merely by way of example, which in this exemplary embodiment provides information in the form of characters relating to the type of test that can be carried out in a lab-on-chip cartridge. In addition, the covering device 200 has a second information element 220 which specifies the sample type that is compatible with the respective lab-on-chip cartridge. In this exemplary embodiment, the second information element 220 specifies the exact type of sampling device, with the information provided to the user being partly in the form of an icon in this exemplary embodiment is designed. Thus, in connection with the second information element 220 , a sampling device (swab or flocked potter) is shown pictographically on the covering device 200 , merely by way of example. In the particularly advantageous exemplary embodiment shown here, the covering device 200 also includes a data matrix code 225, which can only be detected by an analysis device as an example, in order to transmit to it the sequence required for processing the respective lab-on-chip cartridge. In another exemplary embodiment, the covering device can additionally or alternatively have information that can be read using RFID.
Fig. 2B zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer weiteren Abdeckeinrichtung 230 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die weitere Abdeckeinrichtung 230 ist mit einer Trägereinrichtung, wie sie in der vorangegangenen Figur 1 beschrieben wurde, kombinierbar und ausgebildet, um die Trägereinrichtung teilweise und die weitere Probeneingabekammer der Trägereinrichtung vollständig abzudecken. Die weitere Abdeckeinrichtung 230 zeichnet sich in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel aus durch eine weitere bewegliche Probeneingabeklappe 235 zum reversiblen Verschließen der Probeneingabekammer der Trägereinrichtung. Ferner umfasst die weitere Abdeckeinrichtung 230 lediglich beispielhaft ein weiteres erstes Informationselement 240, das lediglich beispielhaft eine Information bezüglich der Art des Tests der Lab-on-Chip-Kartusche bereitstellt. Darüber hinaus weist die weitere Abdeckeinrichtung 230 ein weiteres zweites Informationselement 245 auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel den zu der Lab-on-Chip-Kartusche kompatiblen Probentyp angibt. Das weitere zweite Informationselement 245 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel Spezifikationen zu der Art des Probenmediums sowie dessen Menge und ist lediglich beispielhaft teilweise in Form eines Piktogramms ausgestaltet. So ist im Zusammenhang mit dem weiteren zweiten Informationselement 245 lediglich beispielhaft eine Pipette in piktographischer Weise auf der weiteren Abdeckeinrichtung 230 abgebildet, welche die Eingabe einer Flüssigprobe mittels einer Pipette symbolisiert. Zudem weist die weitere Abdeckeinrichtung 230 in diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Data-Matrix-Code 250 auf, welcher lediglich beispielhaft von einem Analysegerät erfassbar ist, um diesem den zum Prozessieren der jeweiligen Lab- on-Chip-Kartusche erforderlichen Ablauf zu übermitteln. Die Abdeckeinrichtung 200 und die weitere Abdeckeinrichtung 230 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit gleichen Außenabmessungen und komplementär zueinander ausgestaltet: Bei der Abdeckeinrichtung 200 ist eine Probeneingabe über die bewegliche Probeneingabeklappe 205 in die weitere Probeneingabekammer möglich, während keine Eingabe in die Probeneingabekammer möglich ist. Umgekehrt ist bei der weiteren Abdeckeinrichtung 230 eine Probeneingabe über die weitere bewegliche Probeneingabeklappe 235 in die Probeneingabekammer möglich, während keine Eingabe in die weitere Probeneingabekammer möglich ist. FIG. 2B shows a schematic top view representation of a further covering device 230 according to an embodiment. The further covering device 230 can be combined with a carrier device, as was described in the preceding FIG. 1, and is designed to partially cover the carrier device and completely cover the further sample input chamber of the carrier device. In this advantageous exemplary embodiment, the further cover device 230 is distinguished by a further movable sample entry flap 235 for the reversible closing of the sample entry chamber of the carrier device. Furthermore, the further covering device 230 comprises, merely by way of example, a further first information element 240 which, merely by way of example, provides information regarding the type of test of the lab-on-chip cartridge. In addition, the further covering device 230 has a further second information element 245 which, in this exemplary embodiment, specifies the sample type which is compatible with the lab-on-chip cartridge. In this exemplary embodiment, the further second information element 245 includes specifications relating to the type of sample medium and its quantity and is designed in part in the form of a pictogram merely by way of example. In connection with the further second information element 245, for example, a pipette is shown pictorially on the further covering device 230, which symbolizes the introduction of a liquid sample by means of a pipette. In addition, the further covering device 230 in this exemplary embodiment has a further data matrix code 250, which can only be detected by an analysis device as an example, in order to transmit to it the sequence required for processing the respective lab-on-chip cartridge. In this exemplary embodiment, the covering device 200 and the further covering device 230 have the same external dimensions and are designed to be complementary to one another: In the case of the covering device 200, a sample can be input into the further sample input chamber via the movable sample input flap 205, while no input into the sample input chamber is possible. Conversely, in the case of the additional cover device 230, a sample can be input into the sample input chamber via the additional movable sample input flap 235, while no input into the additional sample input chamber is possible.
Auf diese Weise kann also durch Verwendung eines individualisierten Abdeckungselements in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass durch den Anwender fälschlicherweise eine Probeneingabe in die falsche der beiden Probeneingabekammern erfolgt. Die beiden Probeneingabeklappen 205, 235 der Abdeckeinrichtungen 200, 230 sind darüber hinaus in vorteilhafter Weise auf die jeweilige Probeneingabekammer hin optimiert: So weist die Probeneingabeklappe 205 in dieser vorteilhaften Ausführungsform beispielsweise ein optisches Fenster auf, durch welches die Position einer Probennahmevorrichtung innerhalb der Probeneingabekammer durch einen Anwender erfassbar ist. In this way, by using an individualized cover element, it can be prevented in an advantageous manner that the user incorrectly inserts a sample into the wrong one of the two sample input chambers. The two sample entry flaps 205, 235 of the cover devices 200, 230 are also advantageously optimized for the respective sample entry chamber: In this advantageous embodiment, the sample entry flap 205 has, for example, an optical window through which the position of a sampling device within the sample entry chamber can be viewed by a user is detectable.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die mikrofluidische Vorrichtung 300 ist ausgebildet, um Probenmaterial zu analysieren. Hierfür umfasst die Vorrichtung 300 eine Trägereinrichtung 100, die mit einem mikrofluidischen Netzwerk 105 zum Prozessieren des Probenmaterials ausgebildet ist, sowie mit einer an der Trägereinrichtung 100 angeordneten Probeneingabekammer 110 und einer weiteren Probeneingabekammer 120. Die hier dargestellte Trägereinrichtung 100 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Trägereinrichtung. Dabei ist lediglich beispielhaft die Probeneingabekammer 110 ausgebildet, um eine Flüssigprobe einzugeben, beispielsweise eine wässrige Lösung, beispielsweise gewonnen aus einer biologischen Substanz, beispielsweise humanen Ursprungs, wie einer Körperflüssigkeit, eines Abstrichs, eines Sekrets, Sputum, einer Gewebeprobe oder einer Vorrichtung mit angebundenem Probenmaterial. Die weitere Probeneingabekammer 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel zum Eingeben einer Abstrichprobe ausgebildet. Lediglich beispielhaft ist die weitere Probeneingabekammer 120 hierfür zum Aufnehmen einer Probennahmevorrichtung mit angebundenem Probenmaterial ausgebildet, beispielsweise eines sogenannten Swabs beziehungsweise beflockten Tupfers mit einer angebundenen Abstrich- Probe, beispielsweise einem Nasen-Rachen- Abstrich (Nasopharynx-Abstrich), einem Wundabstrich oder einem Vaginal- Abstrich. Die Vorrichtung 300 umfasst weiterhin eine Abdeckeinrichtung 200, die ausgebildet ist, um die Trägereinrichtung 100 teilweise abzudecken. Die hier dargestellte Abdeckeinrichtung 200 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 2A gezeigten Abdeckeinrichtung. Dabei ist die Abdeckeinrichtung 200 ausgebildet, um die Probeneingabekammer 110 abzudecken, die entsprechend in der hier gezeigten Darstellung nur durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die mikrofluidische Vorrichtung 300, die auch als Lab-on-Chip- Kartusche bezeichnet werden kann, ergibt sich also durch Kombination aus der Trägereinrichtung 100 mit der Abdeckeinrichtung 200. In einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es in der folgenden Figur 4 dargestellt ist, kann die Vorrichtung auch aus der Kombination der Trägereinrichtung mit der weiteren Abdeckeinrichtung gebildet werden. In beiden Ausführungsbeispielen ist in vorteilhafter Weise eine individualisierte Probeneingabe verwirklicht. Abhängig von dem verwendeten Probentyp unterscheiden sich gegebenenfalls die Reagenzien, welche für das Prozessieren der Probensubstanz innerhalb der Lab-on-Chip- Kartusche erforderlich sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist die mikrofluidische Vorrichtung 300 laterale Gesamtabmessungen von 118 x 78 mm2 auf und ist unter Verwendung von Polycarbonat (PC) und thermoplastischem Polyurethan (TPU) hergestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung laterale Gesamtabmessungen von beispielsweise 50 x 20 mm2 bis 300 x 200 mm2, bevorzugt 75 x 25 mm2 bis 200 x 120 mm2, aufweisen und kann zum Beispiel auch unter Verwendung von anderen Polymeren realisiert sein, wie beispielsweise Polystyrol (PS), Styrol- Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Cycloolefin- Copolymer (COP, COC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polydimethylsiloxan (PDMS) oder durch thermoplastische Elastomere (TPE) wie Styrol- Blockcopolymer (TPS), beispielsweise gefertigt durch Serienfertigungsverfahren wie Spritzgießen, Thermoformen, Stanzen oder Laserdurchstrahl-Schweißen. Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Vorrichtung 300 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen Figur 3 gezeigten Vorrichtung, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel die mikrofluidische Vorrichtung 300 neben der Trägereinrichtung 100 eine weitere Abdeckeinrichtung 230 anstelle der Abdeckeinrichtung umfasst. Die weitere Abdeckeinrichtung 230 ist ausgebildet, um die Trägereinrichtung 100 teilweise abzudecken und ist ausgebildet, um die weitere Probeneingabekammer 120 abzudecken. Entsprechend ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Eingabe von Probenmaterial in die Probeneingabekammer 110 ermöglicht. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die mikrofluidische Vorrichtung auch eine Abdeckvorrichtung umfassen, die sowohl eine Eingabe von Probenmaterial in die Probeneingabekammer als auch in die weitere Probeneingabekammer ermöglichen kann. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann im Vergleich zu einer Lab-on-Chip- Kartusche mit nur genau einer zugänglichen Probeneingabekammer die Anzahl der Handling-Schritte eines Anwenders erhöht sein, welche zur Eingabe einer Probe in genau eine der beiden Probeneingabekammern erforderlich sind, da beide Probeneingabekammern vor der Eingabe der Lab-on-Chip- Kartusche in ein Analysegerät verschlossen sein sollten. Dementsprechend können zwei Handling-Schritte durch den Anwender erforderlich sein: Entweder das Verschließen beider Probeneingabekammern nach der Eingabe der Probensubstanz in eine der beiden Probeneingabekammern oder aber, falls die Probeneingabekammern initial geschlossen vorliegen, das Öffnen und Verschließen genau einer der beiden Probeneingabekammern. Zum anderen besteht darüber hinaus die Gefahr, dass der Anwender die Probensubstanz in die falsche der beiden Probeneingabekammern eingibt, welche für die Eingabe eines anderen Proben- Typs vorgesehen ist. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass nach der Eingabe der Probe in die Lab-on-Chip- Kartusche keine korrekte Analyse der Probe in dem Analysegerät möglich sein kann. Ferner können bei einer Vorrichtung mit zwei zugänglichen Probeneingabekammern abhängig von dem Probentyp gegebenenfalls auch unterschiedliche Reagenzien notwendig sein, um die eingegebene Probensubstanz in der Lab-on-Chip- Kartusche zu prozessieren. Sofern in der Lab-on-Chip- Kartusche nicht in kostspieliger Weise Reagenzien für beide Proben-Typen vorgelagert sind, kann mit einer Lab-on- Chip- Kartusche daher gegebenenfalls nur die Analyse eines bestimmten vorgegebenen Probentyps möglich sein. Erfolgt hingegen eine Eingabe eines falschen Proben-Typs in eine nicht dafür vorgesehene Lab-on-Chip- Kartusche, welche nicht die für den Probentyp erforderlichen Reagenzien enthält, so kann dies dazu führen, dass keine Analyse der eingegebenen Probe erfolgen kann, auch wenn diese beispielsweise in die korrekte Probeneingabekammer der Lab- on-Chip- Kartusche eingegeben wurde. FIG. 3 shows a schematic plan view representation of a microfluidic device 300 according to an embodiment. The microfluidic device 300 is designed to analyze sample material. For this purpose, the device 300 comprises a carrier device 100, which is designed with a microfluidic network 105 for processing the sample material, and with a sample input chamber 110 arranged on the carrier device 100 and a further sample input chamber 120. The carrier device 100 shown here corresponds to or is similar to the previous one Figure 1 described carrier device. The sample input chamber 110 is only designed as an example to input a liquid sample, for example an aqueous solution, for example obtained from a biological substance, for example of human origin, such as a body fluid, a smear, a secretion, sputum, a tissue sample or a device with attached sample material . the other Sample entry chamber 120 is designed in this embodiment for entering a swab sample. The additional sample input chamber 120 is designed purely by way of example to receive a sampling device with attached sample material, for example a so-called swab or flocked swab with an attached swab sample, for example a nose and throat swab (nasopharynx swab), a wound swab or a vaginal swab. Smear. The device 300 also includes a covering device 200 which is designed to partially cover the carrier device 100 . The covering device 200 shown here corresponds to or is similar to the covering device shown in the previous FIG. 2A. In this case, the covering device 200 is designed to cover the sample input chamber 110, which is correspondingly only indicated by dashed lines in the illustration shown here. The microfluidic device 300, which can also be referred to as a lab-on-chip cartridge, results from the combination of the carrier device 100 with the cover device 200. In another exemplary embodiment, as shown in the following FIG Device can also be formed from the combination of the carrier device with the further covering device. In both exemplary embodiments, an individualized sample input is implemented in an advantageous manner. Depending on the type of sample used, the reagents required for processing the sample substance within the lab-on-chip cartridge may differ. In this embodiment, the microfluidic device 300 has overall lateral dimensions of 118 x 78 mm 2 and is fabricated using polycarbonate (PC) and thermoplastic polyurethane (TPU). In another embodiment, the device can have overall lateral dimensions of, for example, 50 x 20 mm 2 to 300 x 200 mm 2 , preferably 75 x 25 mm 2 to 200 x 120 mm 2 , and can also be realized using other polymers, for example such as polystyrene (PS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), polypropylene (PP), polyethylene (PE), cycloolefin copolymer (COP, COC), polymethyl methacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS) or by thermoplastic elastomers (TPE ) such as styrene block copolymer (TPS), for example manufactured by series production processes such as injection molding, thermoforming, stamping or laser transmission welding. FIG. 4 shows a schematic plan view representation of a microfluidic device 300 according to an embodiment. The device 300 shown here corresponds to or is similar to the device shown in the previous FIG. 3, with the difference that in this exemplary embodiment the microfluidic device 300 includes a further covering device 230 in addition to the carrier device 100 instead of the covering device. The additional cover device 230 is designed to partially cover the carrier device 100 and is designed to cover the additional sample input chamber 120 . Correspondingly, an input of sample material into the sample input chamber 110 is made possible in this exemplary embodiment. In another exemplary embodiment, the microfluidic device can also include a cover device, which can enable sample material to be input both into the sample input chamber and into the further sample input chamber. In such an embodiment, compared to a lab-on-chip cartridge with only one accessible sample input chamber, the number of handling steps a user needs to be increased, which are required to input a sample into exactly one of the two sample input chambers, since both sample input chambers should be sealed prior to inserting the lab-on-chip cartridge into an analyzer. Accordingly, two handling steps may be required by the user: either closing both sample input chambers after the sample substance has been entered into one of the two sample input chambers or, if the sample input chambers are initially closed, opening and closing exactly one of the two sample input chambers. On the other hand, there is also the risk that the user enters the sample substance into the wrong one of the two sample input chambers, which is intended for the input of a different sample type. This can mean, for example, that after the sample has been put into the lab-on-chip cartridge, the sample cannot be analyzed correctly in the analysis device. Furthermore, in a device with two accessible sample input chambers, depending on the type of sample, different reagents may also be necessary in order to process the sample substance that is input in the lab-on-chip cartridge. Unless in the lab-on-chip cartridge in a costly manner If reagents for both types of samples are stored in advance, a lab-on-chip cartridge may only be able to analyze a specific, specified type of sample. If, on the other hand, an incorrect sample type is entered in a lab-on-chip cartridge that is not intended for this purpose and does not contain the reagents required for the sample type, this can mean that the sample entered cannot be analyzed, even if it is e.g. entered into the correct sample input chamber of the lab-on-chip cartridge.
Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Vorratsbehälters 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Vorratsbehälter 500, der auch als Reagenzien-Riegel bezeichnet werden kann, ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um Reagenzien an die mikrofluidische Vorrichtung, wie sie in den vorangegangenen Figuren 3 und 4 beschrieben wurde, bereitzustellen. In dem hier gezeigten vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind jeweils bis zu drei verschiedene Flüssigreagenzien in einem Reagenzien-Riegel in drei folienverschweißten Flüssigreagenzien-Vorlagerungskammern 505, 510, 515 eingeschlossen. Der Vorratsbehälter 500 beinhaltet in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere eine Zusammenstellung von Flüssigreagenzien, welche zum Prozessieren einer in eine Lab-on-Chip- Kartusche eingegebenen Probennahmevorrichtung vorgesehen sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Reagenzien-Riegel hingegen insbesondere eine Zusammenstellung von Flüssigreagenzien beinhalten, welche zum Prozessieren einer in eine Lab-on-Chip- Kartusche eingegebenen Flüssigprobe vorgesehen sind, zum Beispiel wässrige Lösungen, beispielsweise Pufferlösungen, oder Mineralöle, Silikonöle oder fluorierte Kohlenwasserstoffe. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Vorratsbehälter 500 Abmessungen auf, die mit der in der vorangegangenen Figur 1 beschriebenen Trägereinrichtung kompatibel sind. Damit der hier dargestellte Vorratsbehälter 500 von einem anderen Ausführungsbeispiel unterscheidbar ist, weist dieser eine individuelle Informationseinheit 520 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Data-Matrix- Code ausgebildet ist. Die Informationseinheit 520 ist lediglich beispielhaft zur Bereitstellung von Informationen über die in dem Reagenzien-Riegel vorliegenden Flüssigreagenzien ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können mittels der Informationseinheit zusätzlich oder alternativ auch eine Chargen-Bezeichnung und/oder Informationen zur Abfüllung der Reagenzien bereitgestellt werden. Die Informationen können beispielsweise während der Fertigung der Lab-on-Chip- Kartusche abgerufen werden, um sicherzustellen, dass die Trägereinrichtung jeweils mit den korrekten Flüssigreagenzien bestückt wird. FIG. 5 shows a schematic top view representation of a storage container 500 according to an embodiment. The storage container 500, which can also be referred to as a reagent bar, is designed in this exemplary embodiment to provide reagents to the microfluidic device, as was described in the previous FIGS. 3 and 4. In the advantageous exemplary embodiment shown here, up to three different liquid reagents are enclosed in a reagent bar in three foil-sealed liquid reagent storage chambers 505, 510, 515. In this exemplary embodiment, the reservoir 500 contains in particular a combination of liquid reagents which are provided for processing a sampling device inserted into a lab-on-chip cartridge. In another embodiment, however, the reagent bar can contain in particular a collection of liquid reagents which are intended for processing a liquid sample entered into a lab-on-chip cartridge, for example aqueous solutions, for example buffer solutions, or mineral oils, silicone oils or fluorinated hydrocarbons . In this exemplary embodiment, the reservoir 500 has dimensions which are compatible with the support device described in FIG. 1 above. So that the storage container 500 shown here can be distinguished from another exemplary embodiment, it has an individual information unit 520, which in this exemplary embodiment is in the form of a data matrix code. The information unit 520 is designed merely by way of example to provide information about the liquid reagents present in the reagent bar. In another exemplary embodiment, the information unit can additionally or alternatively, a batch designation and/or information on filling the reagents can also be provided. The information can be retrieved, for example, during the manufacture of the lab-on-chip cartridge in order to ensure that the carrier device is fitted with the correct liquid reagents.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Trägereinrichtung 100 mit einem Vorratsbehälter 500. Die hier dargestellte Trägereinrichtung 100 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen Figuren 1, 3 und 4 beschriebenen Trägereinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Trägereinrichtung 100 eine Flüssigreagenzien- Aufnahme 600 auf, welche zur Kombination mit individuellen Flüssigreagenzien ausgebildet ist. Lediglich beispielhaft ist in der hier gezeigten Darstellung ein Vorratsbehälter 500 in der Flüssigkeitsreagenzien-Aufnahme 600 angeordnet. Der hier dargestellte Vorratsbehälter 500 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 5 beschriebenen Vorratsbehälter. Durch die Kombination mit einem Reagenzien- iegel ist die Trägereinrichtung 100 in diesem Ausführungsbeispiel für die Analyse einer an eine Probennahmevorrichtung angebundenen Abstrichprobe hin individualisiert. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Trägereinrichtung mit einer Variante des Vorratsbehälters für die Analyse einer Flüssigprobe individualisiert sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Trägereinrichtung eine standardisierte Flüssigreagenzien-Aufnahme aufweisen, welche beispielsweise für eine Aufnahme einer Mehrzahl von wenigstens zwei unterschiedlichen Reagenzien-Riegeln vorgesehen sein kann. Auf diese Weise kann die Anzahl der Flüssigreagenzien, welche innerhalb einer Lab-on-Chip- Kartusche zum Einsatz kommen, erhöht werden, beispielsweise um komplexere Testabläufe in der Lab- on-Chip- Kartusche durchführen zu können. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Trägereinrichtung 100 zudem eine Auswertekammer 605 zum Auswerten von Probenmaterial auf, wobei die Auswertekammer 605 lediglich beispielhaft fluidisch mit der Probeneingabekammer 110 und der weiteren Probeneingabekammer 120 verbunden ist. 6 shows a schematic plan view of an embodiment of a carrier device 100 with a storage container 500. The carrier device 100 shown here corresponds or is similar to the carrier device described in the previous FIGS. In this exemplary embodiment, the carrier device 100 has a liquid reagent holder 600 which is designed for combination with individual liquid reagents. In the representation shown here, a storage container 500 is arranged in the liquid reagent receptacle 600 purely by way of example. The storage container 500 shown here corresponds to or is similar to the storage container described in FIG. 5 above. In this exemplary embodiment, the carrier device 100 is individualized for the analysis of a swab sample connected to a sampling device through the combination with a reagent block. In another embodiment, the carrier device can be individualized with a variant of the storage container for the analysis of a liquid sample. In a further exemplary embodiment, the carrier device can have a standardized liquid reagent holder, which can be provided, for example, for receiving a plurality of at least two different reagent bars. In this way, the number of liquid reagents that are used within a lab-on-chip cartridge can be increased, for example to be able to carry out more complex test sequences in the lab-on-chip cartridge. In this exemplary embodiment, the carrier device 100 also has an evaluation chamber 605 for evaluating sample material, the evaluation chamber 605 being fluidically connected to the sample input chamber 110 and the further sample input chamber 120, merely by way of example.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt 705 des Bereitstellens der Trägereinrichtung und der Abdeckeinrichtung, die ausgebildet ist, um die Probeneingabekammer abzudecken. Lediglich beispielhaft weist der Schritt 705 des Bereitstellens in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Unterschritten auf. Im Unterschritt 706 des Anordnens erfolgt lediglich beispielhaft ein Anordnen wenigstens zweier Halbzeuge zur Herstellung einer Trägereinrichtung auf einem Werkstückträger. Die Halbzeuge sind lediglich beispielhaft in Teilbereichen plan und weisen gleichartige beziehungsweise ähnliche laterale Abmessungen auf. In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfassen die Werkstückträger Justage-Stifte, welche in Justage-Durchlöcher der Halbzeuge greifen, um eine definierte Positionierung der Halbzeuge auf dem Werkstückträger sowie eine definierte relative Positionierung der wenigstens zwei Halbzeuge zueinander zu erzielen. Letzteres dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Vorbereitung eines darauffolgenden Unterschritts 707 des Verfügens. Im Unterschritt 707 des Verfügens werden jeweils wenigstens zwei auf einem Werkstückträger angeordnete Halbzeuge zur Bildung der Trägereinrichtung miteinander verfügt. Das Verfügen der wenigstens zwei Halbzeuge erfolgt lediglich beispielhaft mit einer Serienfertigungstechnologie wie Laserdurchstrahl-Schweißen. Dabei werden die beiden Halbzeuge in diesem Ausführungsbeispiel aufeinandergepresst, um eine durchgehend gute Wärmeleitung zwischen den wenigstens zwei Halbzeugen während des Verschweißprozesses zu erreichen. Im Unterschritt 708 des Bestückens wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Halbzeug oder eine Baugruppe bestehend aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Herstellung der Trägereinrichtung mit wenigstens einem weiteren Teil bestückt. Bei dem weiteren Teil handelt es sich lediglich beispielhaft um einen Reagenzien-Riegel, welcher in eine dafür vorgesehene Flüssigreagenzien- Aufnahme eingesetzt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es sich beispielsweise um ein Reaktions-Bead, das heißt eine gefriergetrocknete beziehungsweise lyophilisierte Feststoffreagenz handeln, welche beispielsweise in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in einem Halbzeug oder einer Baugruppe aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Bildung der Trägereinrichtung eingebracht werden kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich beispielsweise um ein Array-Trägerelement wie beispielsweise ein Hybridisierungsarray oder ein Mikrokavitäten-Array handeln, das zur Durchführung von Nachweisreaktionen in der mikrofluidischen Vorrichtung eingesetzt werden kann. Das Array-Trägerelement kann beispielsweise in das Halbzeug oder die Baugruppe aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Bildung der Trägereinrichtung eingeklebt werden. In diesem Ausführungsbeispiel folgt auf den Unterschritt 708 des Bestückens lediglich beispielhaft ein Unterschritt 709 des Wiederholens. In diesem Unterschritt werden lediglich beispielhaft der Unterschritt 706 des Anordnens, der Unterschritt 707 des Verfügens und der Unterschritt 708 des Bestückens wiederholt. Dabei wird lediglich beispielhaft durch eine mehrfache Ausführung der Unterschritte 706 des Anordnens, 707 des Verfügens und 708 des Bestückens eine mehrschichtige mikrofluidische Vorrichtung mit eingelegten Teilen wie Reagenzien-Riegeln und Feststoff- Reagenzien gebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können auch nur zwei oder nur einer der Unterschritte wiederholt werden und/oder die Reihenfolge der Durchführung der Unterschritte kann vertauscht werden. Beispielsweise kann nach einem Unterschritt des Bestückens ein Unterschritt des Anordnens sowie ein Unterschritt des Verfügens erfolgen, um die Teile, welche im Unterschritt des Bestückens in ein Halbzeug oder einer Baugruppe bestehend aus einer Mehrzahl von Halbzeugen zur Herstellung einer Trägereinrichtung eingebracht worden sein können, innerhalb der resultierenden mikrofluidischen Vorrichtung einzuschließen beziehungsweise mit einer Einhausung zu versehen. FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment. The procedure 700 includes a step 705 of providing the carrier device and the cover device, which is designed to cover the sample input chamber. Merely by way of example, the step 705 of providing in this exemplary embodiment has a plurality of sub-steps. In sub-step 706 of arranging, at least two semi-finished products for producing a carrier device are arranged on a workpiece carrier, merely by way of example. The semi-finished products are only flat in some areas, for example, and have the same or similar lateral dimensions. In this advantageous exemplary embodiment, the workpiece carriers include adjustment pins which engage in adjustment through-holes in the semi-finished products in order to achieve a defined positioning of the semi-finished products on the workpiece carrier and a defined relative positioning of the at least two semi-finished products to one another. In this exemplary embodiment, the latter serves to prepare a subsequent sub-step 707 of disposition. In sub-step 707 of joining, at least two semi-finished products arranged on a workpiece carrier are joined together to form the carrier device. The joining of the at least two semi-finished products is carried out only by way of example using a series production technology such as laser transmission welding. The two semi-finished products are pressed together in this exemplary embodiment in order to achieve consistently good heat conduction between the at least two semi-finished products during the welding process. In the sub-step 708 of equipping, in this exemplary embodiment a semi-finished product or an assembly consisting of a plurality of semi-finished products for producing the carrier device is fitted with at least one further part. The other part is merely an example of a reagent bar, which is inserted into a liquid reagent receptacle provided for this purpose. In another embodiment, it can be a reaction bead, i.e. a freeze-dried or lyophilized solid reagent, which can be introduced into a recess provided for this purpose in a semi-finished product or an assembly of a plurality of semi-finished products to form the carrier device. In a further exemplary embodiment, it can be, for example, an array support element such as a hybridization array or a microcavity array which is used to carry out detection reactions in the microfluidic Device can be used. The array carrier element can, for example, be glued into the semi-finished product or the subassembly made up of a plurality of semi-finished products to form the carrier device. In this exemplary embodiment, the sub-step 708 of loading is followed, by way of example only, by a sub-step 709 of repeating. In this sub-step, the sub-step 706 of arranging, the sub-step 707 of having and the sub-step 708 of equipping are repeated merely by way of example. A multilayer microfluidic device with inserted parts such as reagent bars and solid reagents is formed merely by way of example by multiple execution of the sub-steps 706 of arranging, 707 of having and 708 of equipping. In another exemplary embodiment, only two or only one of the sub-steps can also be repeated and/or the order in which the sub-steps are carried out can be interchanged. For example, a sub-step of assembly can be followed by a sub-step of arrangement and a sub-step of assembly in order to place the parts that may have been introduced in the sub-step of assembly into a semi-finished product or an assembly consisting of a plurality of semi-finished products for the production of a carrier device, within the enclose the resulting microfluidic device or to provide it with an enclosure.
Auf den Schritt 705 des Bereitstellens erfolgt ein Schritt 710 des Abdeckens zumindest eines Teils der Trägereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung, wobei die Probeneingabekammer durch die Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Aufbringen der Abdeckeinrichtung lediglich beispielhaft durch Einrasten. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Abdecken auch durch Aufstecken erfolgen. Weiterhin umfasst das Verfahren 700 einen Schritt 715 des Bereitstellens eines weiteren Exemplars der Trägereinrichtung und der weiteren Abdeckeinrichtung, die ausgebildet ist, um die weitere Probeneingabekammer des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung abzudecken. Dabei wird in diesem Ausführungsbeispiel die Trägereinrichtung lediglich beispielhaft kongruent zu der im Schritt 705 des Bereitstellens bereitgestellten Trägereinrichtung mit entsprechenden Unterschritten bereitgestellt. Auf den Schritt 715 des Bereitstellens folgt ein Schritt 720 des Abdeckens zumindest eines Teils des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung mit der weiteren Abdeckeinrichtung, wobei die weitere Probeneingabekammer des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung durch die weitere Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. In weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens 700 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung mit individualisierter Probeneingabe können einzelne Schritte beziehungsweise Unterschritte ausgelassen oder wiederholt ausgeführt werden und/oder in der Reihenfolge mit anderen Schritten vertauscht werden. Step 705 of providing is followed by a step 710 of covering at least part of the carrier device with the covering device, with the sample input chamber being covered by the covering device. In this exemplary embodiment, the covering device is applied by snapping in, for example only. In another embodiment, the covering can also be done by plugging it on. Furthermore, the method 700 comprises a step 715 of providing a further example of the carrier device and the further covering device, which is designed to cover the further sample input chamber of the further example of the carrier device. In this exemplary embodiment, the carrier device is only provided by way of example congruently with the carrier device provided in step 705 of providing, with corresponding sub-steps. The step 715 of providing is followed by a step 720 of covering at least part of the further copy of the Carrier device with the further cover device, wherein the further sample input chamber of the further copy of the carrier device is covered by the further cover device. In further exemplary embodiments of the method 700 for producing a microfluidic device with individualized sample input, individual steps or sub-steps can be omitted or carried out repeatedly and/or the sequence can be interchanged with other steps.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 700 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen Figur 7 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass der Schritt 705 des Bereitstellens der Trägereinrichtung und der Abdeckeinrichtung parallel mit dem Schritt 715 des Bereitstellens der Trägereinrichtung und der weiteren Einrichtung erfolgt. Mit anderen Worten werden gleich ausgebildete Trägereinrichtungen bereitgestellt, die sowohl mit einer Abdeckeinrichtung als auch mit einer weiteren Abdeckeinrichtung kombinierbar sind. Im Anschluss an die Schritte 705 des Bereitstellens und 715 des Bereitstellens erfolgen in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls parallel der Schritt 710 des Abdeckens eines Teils der Trägereinrichtung mit der Abdeckeinrichtung, wobei die Probeneingabekammer durch die Abdeckeinrichtung abgedeckt wird, sowie der Schritt 720 des Abdeckens zumindest eines Teils der Trägereinrichtung mit der weiteren Abdeckeinrichtung, wobei die weitere Probeneingabekammer durch die weitere Abdeckeinrichtung abgedeckt wird. Neben der Bereitstellung einer geeigneten Probeneingabefunktionalität einer Lab-on-Chip-Kartusche sollte darüber hinaus auch eine besonders einfache Fertigbarkeit der Lab-on-Chip-Kartusche gegeben sein. In diesem Zusammenhang erscheint eine separate Fertigung von wenigstens zwei unterschiedlichen Kartuschen-Varianten mit jeweils einer auf einen bestimmten Probentyp spezialisierten Probeneingabekammer nachteilig, da die daraus resultierende Variantenvielfalt der einzelnen Bauteile zur Bildung der Lab-on-Chip-Kartusche mit einem erheblichen Mehraufwand einhergeht. FIG. 8 shows a flow chart of a method 700 for manufacturing a microfluidic device according to an embodiment. Method 700 corresponds to or is similar to the method described in the preceding FIG. 7, with the difference that step 705 of providing the carrier device and the covering device takes place in parallel with step 715 of providing the carrier device and the further device. In other words, carrier devices of the same design are provided, which can be combined both with a covering device and with a further covering device. In this exemplary embodiment, steps 705 of providing and 715 of providing are also followed by step 710 of covering part of the carrier device with the covering device, with the sample input chamber being covered by the covering device, and step 720 of covering at least part of the Carrier device with the further cover device, the further sample input chamber being covered by the further cover device. In addition to providing a suitable sample input functionality of a lab-on-chip cartridge, the lab-on-chip cartridge should also be particularly easy to manufacture. In this context, a separate production of at least two different cartridge variants, each with a sample input chamber specialized for a specific sample type, appears to be disadvantageous, since the resulting variety of variants of the individual components for forming the lab-on-chip cartridge is associated with considerable additional effort.
Eine Lösungsmöglichkeit besteht daher beispielsweise darin, genau eine Lab-on- Chip-Kartusche beziehungsweise eine Trägereinrichtung mit einer Mehrzahl von wenigstens zwei separaten Probeneingabekammern bereitzustellen, wobei die wenigstens zwei separaten Probeneingabekammern dieser Lab-on-Chip- Kartusche beziehungsweise Trägereinrichtung jeweils für wenigstens einen Proben-Typ optimiert sind. One possible solution is therefore, for example, to provide exactly one lab-on-chip cartridge or a carrier device with a plurality of at least two separate sample input chambers at least two separate sample input chambers of this lab-on-chip cartridge or carrier device are each optimized for at least one type of sample.
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Verwenden einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 900 umfasst lediglich beispielhaft einen Schritt 905 des Eingebens, in dem eine Probensubstanz eines bestimmten Probentyps in die mikrofluidische Vorrichtung eingegeben wird. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt in diesem Schritt 905 des Eingebens eine Eingabe einer Probennahmevorrichtung mit angebundenem Probenmaterial, das heißt es erfolgt ein Eingeben einer Abstrichprobe. In anderen Ausführungsbeispielen kann abhängig von der Vorrichtung und der mit der Trägereinrichtung der Vorrichtung kombinierten Abdeckeinrichtung entweder eine Eingabe einer Probennahmevorrichtung mit angebundenem Probenmaterial oder die Eingabe einer Flüssigprobe in die Vorrichtung erfolgen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung mit individualisierter Probeneingabe wird einem Anwender dabei der zu der jeweiligen Lab-on-Chip- Kartusche kompatible Probentyp ikonographisch durch das Abdeckungselement vermittelt. Das Verfahren 900 umfasst zudem einen Schritt 910 des Aufnehmens der Vorrichtung in ein Analysegerät. In diesem Schritt, der auch als Schritt des Einbringens bezeichnet werden kann, wird die mikrofluidische Vorrichtung in ein Analysegerät, welches auch als Analysevorrichtung bezeichnet werden kann, eingebracht. Auf den Schritt 910 des Aufnehmens folgt in diesem Ausführungsbeispiel ein Schritt 915 des Prozessierens von in die Probeneingabekammer eingegebenem Probenmaterial. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann im Schritt des Prozessierens auch in die weitere Probeneingabekammer eingegebenes Probenmaterial prozessiert werden. Dabei wird die Vorrichtung in dem Analysegerät prozessiert, beispielsweise um eine Probensubstanz darin zu prozessieren. In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Prozessierens auch einen Teilschritt des Erfassens aufweisen, in welchem der genaue Typ der im Schritt des Einbringens eingebrachten Vorrichtung erfasst werden kann. Das Erfassen kann beispielsweise über einen auf einer Abdeckeinrichtung aufgebrachten Data- Matrix- Code oder durch ein Auslesen mittels RFID erfolgen. Abhängig von dem Ergebnis des Erfassens kann zum Beispiel ein spezielles Ablaufprotokoll zum Prozessieren der eingebrachten Vorrichtung aufgerufen und die eingebrachte Vorrichtung kann prozessiert werden. Lediglich beispielhaft umfasst das Verfahren 900 in diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Schritt 920 des Auswertens, in dem lediglich beispielhaft aus der Probeneingabekammer in eine Auswertekammer eingebrachtes Probenmaterial ausgewertet wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann im Schritt des Auswertens zusätzlich oder alternativ aus der weiteren Probeneingabekammer in eine Auswertekammer eingebrachtes Probenmaterial ausgewertet werden. Zudem erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel im Anschluss an den Schritt 920 des Auswertens ein weiterer Schritt 925 des Ausgebens, in dem die Vorrichtung aus dem Analysegerät ausgegeben wird. Optional kann im Schritt des Ausgebens zusätzlich ein Analyseergebnis ausgegeben werden. 9 shows a flowchart of a method 900 for using a microfluidic device according to an embodiment. The method 900 comprises, purely by way of example, an input step 905 in which a sample substance of a specific sample type is input into the microfluidic device. In this exemplary embodiment, in this step 905 of inputting, a sampling device with connected sample material is input, that is to say a swab sample is input. In other exemplary embodiments, depending on the device and the covering device combined with the carrier device of the device, either a sampling device with attached sample material can be input or a liquid sample can be input into the device. In an advantageous embodiment of the device with individualized sample input, the sample type compatible with the respective lab-on-chip cartridge is communicated to a user iconographically by the cover element. The method 900 also includes a step 910 of receiving the device in an analysis device. In this step, which can also be referred to as the introduction step, the microfluidic device is introduced into an analysis device, which can also be referred to as an analysis device. In this exemplary embodiment, the step 910 of receiving is followed by a step 915 of processing sample material entered into the sample input chamber. In another exemplary embodiment, sample material entered into the further sample input chamber can also be processed in the processing step. In this case, the device is processed in the analysis device, for example in order to process a sample substance therein. In an advantageous exemplary embodiment, the processing step can also have a detection sub-step, in which the exact type of the device introduced in the insertion step can be detected. The detection can take place, for example, via a data matrix code applied to a covering device or by reading out using RFID. Depending on the result of the detection, for example, a special flow log for Process brought-in device is called and the brought-in device can be processed. Merely as an example, the method 900 in this exemplary embodiment includes a further step 920 of evaluation, in which sample material introduced from the sample input chamber into an evaluation chamber, merely as an example, is evaluated. In another exemplary embodiment, sample material introduced into an evaluation chamber from the further sample input chamber can be evaluated additionally or alternatively in the evaluation step. In addition, in this exemplary embodiment, step 920 of evaluation is followed by a further step 925 of output, in which the device is output from the analysis device. Optionally, an analysis result can also be output in the output step.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Analysegeräts 1000 zum Aufnehmen einer mikrofluidischen Vorrichtung. Das Analysegerät 1000 ist lediglich beispielhaft ausgebildet, um mittels einer Eingabeöffnung 1005 eine mikrofluidische Vorrichtung, wie sie in den vorangegangenen Figuren 3 und 4 beschrieben wurde, aufzunehmen um Analyseprozesse innerhalb der Vorrichtung durchzuführen. Dabei umfasst das Analysegerät 1000 in diesem Ausführungsbeispiel ein Steuergerät 1010, das ausgebildet ist, um Schritte des in der vorangegangenen Figur 9 beschriebenen Verfahrens in Bezug auf die Vorrichtung zu steuern. FIG. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of an analysis device 1000 for accommodating a microfluidic device. The analysis device 1000 is designed, merely by way of example, to accommodate a microfluidic device, as was described in the previous FIGS. 3 and 4, by means of an input opening 1005, in order to carry out analysis processes within the device. In this case, the analysis device 1000 in this exemplary embodiment comprises a control unit 1010 which is designed to control steps of the method described in the previous FIG. 9 in relation to the device.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.

Claims

- 27 - Ansprüche - 27 - Claims
1. Mikrofluidische Vorrichtung (300) zum Analysieren von Probenmaterial, wobei die Vorrichtung (300) folgende Merkmale aufweist: eine Trägereinrichtung (100), die mit einem mikrofluidischen Netzwerk (105) zum Prozessieren des Probenmaterials ausgebildet ist; mindestens eine an der Trägereinrichtung (100) angeordnete Probeneingabekammer (110) und mindestens eine an der Trägereinrichtung (100) angeordnete weitere Probeneingabekammer (120); und zumindest eine Abdeckeinrichtung (200), um die Trägereinrichtung (100) zumindest teilweise abzudecken, wobei die Abdeckeinrichtung (200) ausgebildet ist, um die Probeneingabekammer (110) abzudecken oder zumindest eine weitere Abdeckeinrichtung (230), um die Trägereinrichtung (100) zumindest teilweise abzudecken, wobei die weitere Abdeckeinrichtung (230) ausgebildet ist, um die weitere Probeneingabekammer (120) abzudecken. 1. A microfluidic device (300) for analyzing sample material, the device (300) having the following features: a carrier device (100) which is formed with a microfluidic network (105) for processing the sample material; at least one sample input chamber (110) arranged on the carrier device (100) and at least one further sample input chamber (120) arranged on the carrier device (100); and at least one cover device (200) to at least partially cover the carrier device (100), the cover device (200) being designed to cover the sample input chamber (110) or at least one further cover device (230) to cover the carrier device (100) at least cover partially, wherein the further cover device (230) is designed to cover the further sample input chamber (120).
2. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Probeneingabekammer (110) ausgebildet ist, um eine Flüssigprobe einzugeben und/oder wobei die weitere Probeneingabekammer (120) ausgebildet ist, um eine Abstrichprobe einzugeben. 2. Microfluidic device (300) according to claim 1, wherein the sample input chamber (110) is designed to input a liquid sample and/or wherein the further sample input chamber (120) is designed to input a swab sample.
3. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abdeckeinrichtung (200) und die weitere Abdeckeinrichtung (230) innerhalb eines Toleranzbereichs gleiche Außenabmessungen aufweisen. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit mindestens einem Kombinationselement (130, 131, 132) zum mechanischen Verbinden der Trägereinrichtung (100) mit der Abdeckeinrichtung (200) und/oder der weiteren Abdeckeinrichtung (230). Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abdeckeinrichtung (200) und/oder die weitere Abdeckeinrichtung (230) ein Verschlusselement (210) zum reversiblen Verschließen der Probeneingabekammer (110) und/oder der weiteren Probeneingabekammer (120) umfasst. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß Anspruch 5, wobei die Abdeckeinrichtung (200) mindestens ein an dem Verschlusselement (210) angeordnetes Schließelement (212) zum irreversiblen Verschließen des Verschlusselements (210) aufweist. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abdeckeinrichtung (200) und/oder die weitere Abdeckeinrichtung (230) mindestens ein Informationselement (215, 220) zum Bereitstellen einer vorrichtungsspezifischen Information aufweist. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Vorratsbehälter (500) zum Bereitstellen von Reagenzien an die Vorrichtung (300), wobei der Vorratsbehälter (500) mindestens eine Informationseinheit (520) zum Bereitstellen mindestens einer reagenzienspezifischen Information aufweist. Mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Auswertekammer (605) zum Auswerten von Probenmaterial, wobei die Auswertekammer (605) fluidisch mit der Probeneingabekammer (110) und der weiteren Probeneingabekammer (120) verbunden oder verbindbar ist. Mikrofluidisches System mit einer mikrofluidische Vorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 mit der Abdeckeinrichtung (200) und der weiteren Abdeckeinrichtung (230). Verfahren (700) zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (700) folgende Schritte (705, 710, 715, 720) umfasst: 3. Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, wherein the covering device (200) and the further covering device (230) have the same external dimensions within a tolerance range. Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, having at least one combination element (130, 131, 132) for mechanically connecting the carrier device (100) to the covering device (200) and/or the further covering device (230). Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, wherein the cover device (200) and/or the further cover device (230) comprises a closure element (210) for reversibly closing the sample input chamber (110) and/or the further sample input chamber (120). Microfluidic device (300) according to claim 5, wherein the cover device (200) has at least one closure element (212) arranged on the closure element (210) for irreversibly closing the closure element (210). Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, wherein the covering device (200) and/or the further covering device (230) has at least one information element (215, 220) for providing device-specific information. Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, with a reservoir (500) for providing reagents to the device (300), wherein the reservoir (500) has at least one information unit (520) for providing at least one reagent-specific information. Microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, with an evaluation chamber (605) for evaluating sample material, wherein the evaluation chamber (605) is fluidically connected or connectable to the sample input chamber (110) and the further sample input chamber (120). Microfluidic system with a microfluidic device (300) according to one of Claims 1 to 9 with the covering device (200) and the further covering device (230). Method (700) for producing a microfluidic device (300) according to one of the preceding claims, wherein the method (700) comprises the following steps (705, 710, 715, 720):
Bereitstellen (705) der Trägereinrichtung (100) und der Abdeckeinrichtung (200), die ausgebildet ist, um die Probeneingabekammer (110) abzudecken; providing (705) the carrier device (100) and the cover device (200) which is designed to cover the sample input chamber (110);
Abdecken (710) zumindest eines Teils der Trägereinrichtung (100) mit der Abdeckeinrichtung (200), wobei die Probeneingabekammer (110) durch die Abdeckeinrichtung (200) abgedeckt wird; Covering (710) at least part of the carrier device (100) with the covering device (200), the sample input chamber (110) being covered by the covering device (200);
Bereitstellen (715) eines weiteren Exemplars der Trägereinrichtung (100) und der weiteren Abdeckeinrichtung (230), die ausgebildet ist, um die weitere Probeneingabekammer (120) des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung (100) abzudecken und Providing (715) a further copy of the carrier device (100) and the further cover device (230), which is designed to cover the further sample input chamber (120) of the further copy of the carrier device (100) and
Abdecken (720) zumindest eines Teils des weiteren Exemplars derTrägereinrichtung (100) mit der weiteren Abdeckeinrichtung (230), wobei die weitere Probeneingabekammer (120) des weiteren Exemplars der Trägereinrichtung (100) durch die weitere Abdeckeinrichtung (230) abgedeckt wird. Verfahren (900) zum Verwenden einer mikrofluidischen Vorrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren (900) folgende Schritte (910, 915) umfasst: Covering (720) at least part of the additional copy of the carrier device (100) with the additional cover device (230), the additional sample input chamber (120) of the additional copy of the carrier device (100) being covered by the additional cover device (230). Method (900) for using a microfluidic device (300) according to any one of claims 1 to 9, wherein the method (900) comprises the following steps (910, 915):
Aufnehmen (910) der Vorrichtung (300) in ein Analysegerät (1000); und Prozessieren (915) von in der Probeneingabekammer (110) oder in der weiteren Probeneingabekammer (120) eingegebenem Probenmaterial, insbesondere wobei ein Schritt (920) des Auswertens vorgesehen ist, in dem aus der Probeneingabekammer (110) und/oder aus der weiteren Probeneingabekammer (120) in eine Auswertekammer (605) eingebrachtes Probenmaterial ausgewertet wird. Steuergerät (1010), das eingerichtet ist, um die Schritte (705, 710, 715, 720; 910, 915) eines der Verfahren (700; 900) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 11 oder 12 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (705, 710, 715, 720; 910, 915) eines der Verfahren (700; 900) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 11 oder 12 auszuführen und/oder anzusteuern. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist. incorporating (910) the device (300) into an analyzer (1000); and Processing (915) of sample material introduced into the sample input chamber (110) or into the further sample input chamber (120), in particular an evaluation step (920) being provided in which from the sample input chamber (110) and/or from the further sample input chamber ( 120) sample material introduced into an evaluation chamber (605) is evaluated. Control unit (1010) that is set up to execute and/or control the steps (705, 710, 715, 720; 910, 915) of one of the methods (700; 900) according to one of the preceding claims 11 or 12 in corresponding units. Computer program set up to execute and/or control the steps (705, 710, 715, 720; 910, 915) of one of the methods (700; 900) according to one of the preceding claims 11 or 12. Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 14 is stored.
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