WO2023144192A1 - Vorrichtung zur sequentiellen positionierung von partikeln - Google Patents

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WO2023144192A1
WO2023144192A1 PCT/EP2023/051777 EP2023051777W WO2023144192A1 WO 2023144192 A1 WO2023144192 A1 WO 2023144192A1 EP 2023051777 W EP2023051777 W EP 2023051777W WO 2023144192 A1 WO2023144192 A1 WO 2023144192A1
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Robert WEINGARTEN
Sebastian BÜHREN
Hans KLEINE-BRÜGGENEY
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Evorion Biotechnologies GmbH
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    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the invention relates to a microfabricated device with a positioning device for the sequential positioning of particles.
  • the positioning device has a preferably rigid delimitation structure, the delimitation structure forming a first receptacle for positioning a particle and a second receptacle for positioning a particle.
  • the first receptacle and the second receptacle are arranged in series, with the positioning device having a device opening through which fluid can flow into the positioning device.
  • the positioning device has a device channel extending from the device opening into the positioning device, the device channel comprising the first socket and the second socket.
  • the device has at least one bypass channel.
  • the device has a branching point, the device channel and the bypass channel being branched via the branching point in such a way that a flow particle located in the branching point can flow into the bypass channel or via the device opening into the device channel.
  • Such a device is known from the international application WO 2019 048 713 A1.
  • the device contains a device channel comprising three seats for sequential positioning of particles and two bypass channels.
  • each of the three receptacles is first occupied by a particle before a fourth can flow into the bypass channel to the next device.
  • the channels have a higher hydrodynamic resistance than the device channel.
  • the higher hydrodynamic resistance of the bypass channels is due to their much greater length compared to the device channel.
  • a disadvantage of the known device is that a particle flowing into the device inevitably flows into the device channel and that a particle only flows into flows through the bypass channel when all the receptacles are already covered with particles. However, this is not desirable for every application.
  • the object of the invention is therefore to further develop the known device in such a way that it can be selected whether a particle flows into the device channel or into the bypass channel.
  • the device channel has a greater hydrodynamic resistance than the bypass channel. Since particles in a flow follow the path of least resistance, the particles flow into the bypass channel unless the system is tampered with. An intervention can be made by giving the particle in the flow a certain momentum that it needs to flow into the device channel instead of into the bypass channel. A higher impulse can be given to the particle by specifically increasing the
  • Branching point of the channels is located.
  • the device channel has the same hydrodynamic resistance as the bypass channel.
  • the device channel is preferably designed in such a way that fluid that flows in through the device opening can flow out of the device channel at the end of the device channel (channel end) opposite the device opening.
  • the device channel has at least one opening at the end of the channel.
  • a sufficiently large particle can be held in the second receptacle, while at the same time the fluid can flow out through the opening at the end of the channel.
  • the opening at the end of the channel also has the advantage that when the flow reverses, a particle that is in the second receptacle is conveyed from the second receptacle to the first receptacle, or a particle that is in the first receptacle is transported from the first receptacle can be conveyed through the device opening.
  • the first (second) receptacle is wider than the first opening and than the second opening.
  • an elastic particle that is larger than the first and second openings can be compressed while passing through the first opening and expand after passing through the first opening. This allows the particle be securely positioned in the first recording. The same applies to passing through the second opening and positioning in the second receptacle.
  • the device preferably has a second bypass channel, wherein the device channel, the first bypass channel and the second bypass channel are branched via the branching point in such a way that a flow particle located in the branching point can flow into the first bypass channel, into the second bypass channel or via the Device opening can flow into the device channel.
  • the device channel has a greater hydrodynamic resistance than the first bypass channel and than the second bypass channel.
  • the device channel, the first bypass channel and the second bypass channel have the same hydrodynamic resistance.
  • device channel is synonymous with “positioning device channel”.
  • device port is synonymous with “positioning device port”.
  • the device channel also has a greater hydrodynamic resistance than the bypass channel when the first receptacle or the second receptacle is occupied. This also applies when one of the two receptacles is completely occupied, ie the receptacle space is completely filled, in particular with a particle.
  • the confinement structure further defines a third well for positioning a particle, the first well, the second well and the third well being arranged in series, the device channel comprising the first well, the second well and the third well. This makes it possible to position three particles in each receptacle of the device.
  • the bypass channel is shorter, equal in length or at most twice as long as the device channel.
  • An advantage of the invention is that the bypass channel is significantly smaller than the bypass channel of the known device.
  • the length of the channels is the main factor in adjusting the hydrodynamic drag.
  • the channel cross-section is only suitable for this purpose to a limited extent, since it must meet the requirement of allowing a particle with a specific diameter to pass through.
  • the bypass channel according to the invention can even be smaller than the device channel.
  • a look at Figure 27.2 D of WO 2019 048 713 A1 already makes it clear that the In contrast, the device according to the invention results in enormous space savings.
  • the delimiting structure has a first delimiting section, the first delimiting section forming a first opening, so that a particle can enter the first receptacle through the first opening. Additionally or alternatively, the delimiting structure has a second delimiting section, wherein the second delimiting section forms a second opening, so that a particle can enter the second receptacle through the second opening.
  • the first opening is preferably the device opening.
  • the first delimiting section and the second delimiting section form the first receptacle, with the positioning device having a third delimiting section.
  • the second delimiting section and the third delimiting section form the second receptacle.
  • the positioning device has a fourth delimitation section, the third delimitation section and the fourth delimitation section forming the third receptacle, the third delimitation section forming a third opening, so that a particle can enter the third receptacle through the third opening.
  • the first restriction portion comprises two separate portion parts, the portion parts defining the first opening.
  • the second delimiting section has two separate section parts, the section parts defining the second opening.
  • the third delimiting section is preferably in one piece.
  • the third section lies on the longitudinal axis of the device channel and does not extend over the entire cross-section of the device channel. This allows fluid flowing into the device channel via the device opening to exit the device channel on the opposite side of the device channel from the device opening.
  • the first restriction portion comprises two separate portion parts, the portion parts defining the first opening.
  • the second delimiting section has two separate section parts, the section parts defining the second opening.
  • the third boundary section has two separate section parts, the section parts defining the third opening.
  • the fourth delimiting section is preferably in one piece. In a preferred embodiment, the delimiting sections are spaced apart from one another along an axis, with the second delimiting section being arranged between the first delimiting section and the third delimiting section.
  • the third delimiting section is arranged between the second delimiting section and the fourth delimiting section when a fourth delimiting section is provided.
  • the positioning device is mirror-symmetrical to a plane, the plane passing through the first opening and the second opening and preferably not intersecting the section parts of the first delimiting structure and the section parts of the second delimiting structure, the plane preferably intersecting the third delimiting structure.
  • the positioning device is mirror-symmetrical to a plane, the plane running through the first opening, the second opening and the third opening and preferably not intersecting the section parts of the first delimiting section, the section parts of the second delimiting section and the section parts of the third delimiting section, the plane preferably intersects the fourth boundary section.
  • the confining structure is configured such that a rigid spherical object, which is preferably located entirely within the first receptacle, is prevented from moving towards the first opening and from moving towards the second opening when the object has a has such a large diameter that it cannot pass through either the first opening or the second opening, and contacts the first delimiting section and the second delimiting section, and/or wherein the delimiting structure is formed in such a way that a rigid spherical object, which is preferably completely in the second receptacle is prevented from moving toward the second opening and from moving in the opposite direction when the object has such a large diameter that it cannot pass through either the first opening or the second opening, and the second restricting portion and the contacted third delimitation section.
  • This embodiment has the advantage that, in particular, spherical particles can be securely positioned in the first and second receptacle.
  • the confining structure is configured such that a rigid spherical object, which is preferably located entirely within the third receptacle, is prevented from moving towards the third opening and from moving in the opposite direction when the object is such a large Has a diameter that it cannot pass through the third opening and contacts the third restricting portion and the fourth restricting portion.
  • the device has a first particle and a second particle.
  • the first particle is positioned in the first receptacle and the second particle is positioned in the second receptacle, the particles preferably touching, the first and second particles preferably comprising a hydrogel, preferably the first particle having one or more types of binding molecules , such as antibodies or aptamers, and the second particle includes one or more biological cells, viruses, or cellular components.
  • the first receptacle is larger than the second receptacle. This allows a larger particle to be positioned in the first receptacle and a smaller particle to be positioned in the second receptacle.
  • the first receptacle is preferably also larger than the third receptacle.
  • the second receptacle and the third receptacle are particularly preferably of the same size.
  • the first socket is larger than the second socket and the second socket is larger than the third socket.
  • a particle of a first type can be positioned in the first receptacle, a particle of a second type can be positioned in the second receptacle and a particle of a third type can be positioned in the third receptacle.
  • the particle of the first type is then preferably larger than the particle of the second type, which in turn is larger than the particle of the third type. This allows particles of different types to pair with each other.
  • the first opening is larger than the second opening. This has the advantage that a particle that is larger than the second opening but smaller than the first opening can be retained in the first receptacle when a fluid flows through the first opening into the device channel. If the flow direction is reversed, the particle can leave the device channel through the first opening without having to be deformed. The particle can thus leave the device channel with the flow in a simple manner and without additional force.
  • This advantage also has an effect in an expanded embodiment in which the first opening is larger than the third opening and in particular the second and third openings are of the same size; the particle in the first well can easily be conveyed out of the first well by mere flow reversal, while the second particle is held in the second well and the third particle is held in the third well.
  • the first opening is larger than the second opening and the second opening is larger than the third opening.
  • the invention relates to a system having a first device according to the invention and at least one second device according to the invention, the first device and the second device being connected via a connecting channel in such a way that a particle that flows into the bypass channel at the branching point of the first device flows over the connecting channel can get into the branch point of the second device.
  • the system preferably comprises a large number of devices according to the invention. Since the device according to the invention already ensures enormous space savings compared to the prior art, this applies in particular to the system.
  • the system according to the invention makes it possible to treat and analyze a significantly higher number of particles. This can significantly increase the productivity of biotechnological processes.
  • the connecting channel has an inlet section, the inlet section being connected to the branch point of the second device.
  • the inlet section and the device channel of the second device are coaxial or the axis of the inlet section and the axis of the device channel form an angle of -45° to 45°. Because of this arrangement, less momentum is required to move a particle into the device channel.
  • the connecting channel has an extension section.
  • the extension section is preferably serpentine.
  • the extension portion extends transversely or obliquely to the axis of the device channel of the first device and the device channel of the second axis, which are particularly preferably coaxial. This maintains a dense array of devices while lengthening the flow path of particles from one device to another. A longer flow path and a longer flow duration of particles is necessary or advantageous for certain applications.
  • the invention further relates to a method for the sequential positioning of particles in a device according to the invention, the method comprising the following steps: moving a first particle into the first receptacle, so that the first particle is positioned in the first receptacle, the first particle having the first opening happened; moving the first particle into the second well such that the first particle is positioned in the second well with the first particle passing through the second opening; Moving a second particle into the first shot so that the second particle is positioned in the first receptacle, the second particle passing through the first opening.
  • the method further comprises the following step: moving the second particle through the first opening so that the second particle exits the first receptacle.
  • the method further comprises the steps of: moving the first particle into the first well such that the first particle is positioned in the first well, the first particle passing through the second opening; moving the first particle through the first opening such that the first particle exits the first receptacle.
  • moving the first or second particle into the first receptacle is accomplished by increasing the momentum of the particle when the particle is at the bifurcation, thereby increasing momentum that the impulse reaches a threshold value, wherein if the threshold value is not reached, the particle flows into the bypass channel.
  • the first particle is resilient and larger than the first opening and than the second opening.
  • the second particle is elastic and larger than the first opening and than the second opening.
  • the elasticity means that the respective particle can be squeezed through the respective opening, whereas a corresponding rigid particle could not pass through the opening.
  • the particle is again in a non-deformed state after passing through the opening.
  • the particles preferably have the same elasticity and/or the same mass and/or the same size. Alternatively, the particles have different elasticities and/or different masses and/or different sizes.
  • the movement of a particle is effected by the flow of a fluid in which the particle is located, wherein the particle speed is adjusted by adjusting the flow rate, so that the particle is given an impulse to pass the relevant opening, wherein preferably the flow rate is the only manipulated variable.
  • the invention also relates to a method for the sequential positioning of particles in a system according to the invention, the method comprising the following steps: moving a first particle into the first receptacle of the first device, so that the first particle is positioned in the first receptacle, the first particle passes through the first opening of the first device; Moving a second particle into the first well of the second device such that the second particle is positioned in the first well, the second particle passing through the first opening of the second device.
  • the method further comprises the steps of: moving the first particle into the second well of the first device such that the first particle is positioned in the second well, the first particle passing through the second opening; moving the second particle into the second well of the second device such that the second particle is positioned in the second well with the second particle passing through the second opening.
  • the method further comprises the following step: flushing the positioning device of the first device and the positioning device of the second device with a fluid containing a bead population of a first type.
  • the method further comprises the steps of: moving a third particle into the first well of the first device such that the third particle is positioned in the first well, the third particle passing through the first opening of the first device; moving a fourth particle into the first well of the second device such that the fourth particle is positioned in the first well, the fourth particle passing through the first opening of the second device; flushing the positioning device of the first device and the positioning device of the second device with a fluid containing a bead population of a second type.
  • the invention also relates to a use of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention for the sequential positioning of particles in a device according to the invention. Furthermore, the invention relates to a use of the system according to the invention for carrying out the method according to the invention for the sequential positioning of particles in a system according to the invention.
  • the invention further relates to a channel system that comprises at least two parallel running according to the invention, wherein the channel system has at least one first channel branching point, which connects the first device of the first system and the first device of the second system in such a way that a particle from the first channel branching point can flow either into the branch point of the first device of the first system or into the branch point of the first device of the second system.
  • the channel system has a second channel branch point, which connects the last device of the first system and the last device of the second system to one another in such a way that a particle which flows out of the first system via the last device and a particle which flows out of the second System flows out over the last device, can flow into the second channel branch point.
  • the parallel arrangement offers the advantage of faster loading of the devices with particles and shorter distances for the particles to leave the respective system. This also allows shorter washing times, which are important for dyeing processes, for example. Overall, more efficient flushing can take place.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a device according to the invention
  • FIG 8 shows an embodiment of a duct system according to the invention.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 1 according to the invention with a positioning device 2 for the sequential positioning of particles.
  • the positioning device 2 has a rigid limiting structure.
  • the delimiting structure forms a first receptacle 3 for positioning a particle and a second receptacle 4 for positioning a particle.
  • the first receptacle 3 and the second receptacle 4 are arranged in series.
  • the positioning device has a device opening 5 through which fluid can flow into the positioning device 2 .
  • the positioning device 2 has a device channel which extends from the device opening 5 into the positioning device 2, wherein the device channel comprises the first socket 3 and the second socket 4 .
  • the device 1 has a first bypass channel 6 and a second bypass channel 7 .
  • the device has a branching point 8, the device channel, the first bypass channel 6 and the second bypass channel 7 being branched via the branching point 8 in such a way that a flow particle which is in the branching point 8 can flow into the first bypass channel 6, into the second Bypass channel 7 or can flow through the device opening 5 in the device channel.
  • the device channel has a greater hydrodynamic resistance than the first bypass channel 6 and than the second bypass channel 7 .
  • the delimiting structure has a first delimiting section 9, the first delimiting section forming a first opening 5, so that a particle can pass through the first opening 5 into the first receptacle 3.
  • the delimiting structure has a second delimiting section 10, the second delimiting section 10 forming a second opening 11, so that a particle can pass through the second opening 11 into the second receptacle 4.
  • the first opening 5 is identical to the device opening 5.
  • the first delimiting section 9 and the second delimiting section 10 form the first receptacle 3 , with the positioning device having a third delimiting section 12 .
  • the second delimiting section 10 and the third delimiting section 12 form the second receptacle 4.
  • the first delimiting section 9 has two separate section parts, which section parts define the first opening 5 .
  • the second boundary portion 10 has two separate sectional parts, which sectional parts define the second opening 11 .
  • the third delimiting section 12 is in one piece.
  • Figure 2 shows an embodiment of a system 100 according to the invention comprising a first device 1 according to the invention and a second device 1 according to the invention.
  • the first device 1 and the second device 1 are connected via a connecting channel 101 in such a way that a particle which is at the branching point 8 of the first device flows into one of the two bypass channels 6 or 7, can reach the branching point 8 of the second device 1 via the connecting channel.
  • the connecting channel 101 has an inlet section 102 , the inlet section 102 being connected to the branch point 8 of the second device 1 .
  • the inlet straight section 102 and the device channel of the second device are coaxial.
  • the connecting channel 101 has a serpentine extension section.
  • FIG. 3 shows a possible order in the positioning of particles in a device according to the invention.
  • the left partial figure shows the device with a first particle 200 that was positioned in the first receptacle 3 .
  • the particle 200 is elastic and spherical in the undeformed state. It is larger than the first opening 5.
  • the particle 200 was given a sufficiently large momentum by means of the flow, so that it could pass through the first opening 5.
  • the middle partial figure shows the first particle 200 in the second recording 4.
  • the momentum of the particle 200 was increased by means of the flow, so that it could pass through the second opening 11.
  • the right partial figure shows a second particle 201 that is positioned in the first receptacle 3 .
  • the second particle 201 is elastic and spherical in the non-deformed state. It is larger than the first opening 5.
  • the momentum of the second particle 201 was increased by means of the flow, so that it could pass through the first opening 5.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention. This is identical to the embodiment according to FIG , indicating the presence of different sized particles in the images.
  • FIG. 5 shows a method for positioning particles of different sizes.
  • FIGS. 5a to 5d show successive steps until this result is achieved, it being desired in the present example for procedural reasons to position two particles of the same size sequentially as a preliminary stage.
  • FIG. 5a first shows a device according to the invention according to FIG. 4. As indicated by the arrows, a fluid flows from left to right. The fluid is a suspension.
  • FIG. 5b shows the state in which a first particle is in the first receptacle 3 and a second particle is in the second receptacle 4.
  • FIG. 5b shows the state in which a first particle is in the first receptacle 3 and a second particle is in the second receptacle 4.
  • the particles are the same size and of the same type. They were positioned sequentially in the manner described above. The suspension continues to flow from left to right.
  • the flow direction is now reversed.
  • the effect of this is that the particle located in the first receptacle 3 can easily leave the second receptacle 4 through the first opening 5 . Because the particle is smaller than the first opening 5.
  • the flow reversal does not cause the second particle to move out of the second receptacle 4, because it is larger than the second opening 11.
  • the flow rate would have to be increased to get it through the second opening 11 to squeeze. So the same flow rate is sufficient from to convey the first particle out of the first receptacle 3, but not enough to push the second particle out of the second opening 11.
  • the direction of flow is reversed again, so that the suspension flows from left to right again.
  • a particle of a second type is then transported in the suspension until it reaches the first receptacle 3 in the manner described above. This particle is larger than the particle in the second shot 4.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention.
  • the device 1 has a third receptacle 13 for positioning a further particle.
  • the third delimiting section 12 and the fourth delimiting section 14 form the third receptacle.
  • the first receptacle 3 is larger than the second receptacle 4 and the third receptacle 13.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention.
  • a particle of a second type is located in the second receptacle 4 and a particle of a third type is located in the third receptacle 13 .
  • the first type particle is larger than the second type particle, which in turn is larger than the third type particle.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a channel system 16 according to the invention. This comprises eight systems 100a to 100h running parallel to one another with a large number of devices 1a to 1z. The reference numbers for the devices are only attached to the upper system 100a for the sake of clarity, but are applicable to the remaining systems accordingly.
  • the systems are paired via a first channel branching point 17 and a second channel branching point 18. This is to be explained using the example of the systems 100a and 100b.
  • the first channel branching point 17 connects the first device 1a of the first system 100a and the first device 1a of the second system 100b to one another in such a way that a particle from the first channel branching point either enters the branching point 8 of the first device 1a in the first system 100a or the branching point 8 of the first device 1a of the second system 100a.
  • the second junction point 18 thus connects the last device 1z of the first system 100a and the last device 1z of the second system 100b with each other that a particle, which flows out of the first system 100a via the last device 1z, and a particle, which flows out of the second system 100b via the last device 1z, can flow into the second channel branch point 18.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die vorzugsweise mikrofabriziert ist, aufweisend eine Positionierungsvorrichtung zur sequentiellen Positionierung von Partikeln, wobei die Positionierungsvorrichtung eine vorzugsweise starre Begrenzungsstruktur aufweist, wobei die Begrenzungsstruktur eine erste Aufnahme (3) zur Positionierung eines Partikels und eine zweite Aufnahme (4) zur Positionierung eines Partikels bildet, wobei die erste Aufnahme (3) und die zweite Aufnahme (4) in Reihe angeordnet sind, wobei die Positionierungsvorrichtung eine Vorrichtungsöffnung (5) aufweist, durch die Fluid in die Positionierungsvorrichtung strömen kann, wobei die Positionierungsvorrichtung einen Vorrichtungskanal aufweist, der sich von der Vorrichtungsöffnung (5) in die Positionierungsvorrichtung hinein erstreckt, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme (5) und die zweite Aufnahme (5) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Bypasskanal (6, 7) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) eine Verzweigungsstelle (8) aufweist, wobei der Vorrichtungskanal und der Bypasskanal (6, 7) über die Verzweigungsstelle (8) derart verzweigt sind, dass ein Strömungsteilchen, das sich in der Verzweigungsstelle (8) befindet, in den Bypasskanal (6, 7) oder über die Vorrichtungsöffnung (5) in den Vorrichtungskanal strömen kann. Der Vorrichtungskanal weist einen größeren hydrodynamischen Widerstand als der Bypasskanal (6, 7) auf. Alternativ weist der Vorrichtungskanal einen gleich großen hydrodynamischen Widerstand wie der Bypasskanal (6, 7) auf.

Description

.Vorrichtung zur sequentiellen Positionierung von Partikeln
Die Erfindung betrifft eine mikrofabrizierte Vorrichtung mit einer Positionierungsvorrichtung zur sequentiellen Positionierung von Partikeln. Die Positionierungsvorrichtung weist eine vorzugsweise starre Begrenzungsstruktur auf, wobei die Begrenzungsstruktur eine erste Aufnahme zur Positionierung eines Partikels und eine zweite Aufnahme zur Positionierung eines Partikels bildet. Die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme sind in Reihe angeordnet, wobei die Positionierungsvorrichtung eine Vorrichtungsöffnung aufweist, durch die Fluid in die Positionierungsvorrichtung strömen kann. Die Positionierungsvorrichtung weist einen Vorrichtungskanal auf, der sich von der Vorrichtungsöffnung in die Positionierungsvorrichtung hinein erstreckt, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme umfasst. Die Vorrichtung weist mindestens einen Bypasskanal auf. Die Vorrichtung weist eine Verzweigungsstelle auf, wobei der Vorrichtungskanal und der Bypasskanal über die Verzweigungsstelle derart verzweigt sind, dass ein Strömungsteilchen, das sich in der Verzweigungsstelle befindet, in den Bypasskanal oder über die Vorrichtungsöffnung in den Vorrichtungskanal strömen kann.
Eine solche Vorrichtung ist aus der internationalen Anmeldung WO 2019 048 713 A1 bekannt. Wie in der Figur 27.2 D der internationalen Anmeldung ersichtlich ist, enthält die Vorrichtung einen Vorrichtungskanal, der drei Aufnahmen zur sequentiellen Positionierung von Partikeln umfasst, und zwei Bypasskanäle. Wie auf Seiten 29 und 30 der Beschreibung zu entnehmen ist, wird zunächst jedes der drei Aufnahmen mit einem Partikeln besetzt, bevor ein viertes in den Bypasskanal zu der nächsten Vorrichtung strömen kann. Dies liegt daran, dass die Kanäle einen höheren hydrodynamischen Widerstand aufweisen als der Vorrichtungskanal. Dies ist auch dann der Fall, wenn sogar zwei der drei Aufnahmen des Vorrichtungskanals jeweils mit einem Partikel belegt sind. Der höhere hydrodynamische Widerstand der Bypasskanäle ist auf ihre im Vergleich zum Vorrichtungskanal viel größere Länge zurückzuführen.
Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass ein in die Vorrichtung strömendes Partikel zwangsläufig in den Vorrichtungskanal strömt und dass ein Partikel nur dann in den Bypasskanal strömt, wenn bereits alle Aufnahmen mit Partikeln belegt sind. Dies ist aber nicht bei jeder Anwendung erwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass wählbar ist, ob ein Partikel in den Vorrichtungskanal oder in den Bypasskanal strömt.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ebenso wird die Aufgabe durch das System und die Verfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen, sowie in der Beschreibung und den Figuren beschrieben.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Vorrichtungskanal einen größeren hydrodynamischen Widerstand als der Bypasskanal aufweist. Da Partikel in einer Strömung dem Weg des geringsten Widerstandes folgen, strömen die Partikel in den Bypasskanal, sofern kein Eingriff in das System erfolgt. Ein Eingriff kann erfolgen, indem dem Partikel in der Strömung ein bestimmter Impuls verliehen werden kann, den es benötigt, um in den Vorrichtungskanal zu strömen anstatt in den Bypasskanal. Ein höherer Impuls kann dem Partikel durch gezielte Erhöhung der
Strömungsgeschwindigkeit verliehen werden. So kann beispielsweise die
Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, wenn sich das Partikel in der
Verzweigungsstelle der Kanäle befindet.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Vorrichtungskanal einen gleich großen hydrodynamischen Widerstand wie der Bypasskanal auf.
Vorzugsweise ist der Vorrichtungskanal derart ausgebildet, dass Fluid, das durch die Vorrichtungsöffnung einströmt, an dem der Vorrichtungsöffnung gegenüberliegenden Ende des Vorrichtungskanals (Kanalende) aus dem Vorrichtungskanal ausströmen kann. Dazu weist der Vorrichtungskanal am Kanalende mindestens eine Öffnung auf. Ein hinreichend großes Partikel kann dabei in der zweiten Aufnahme gehalten werden, während gleichzeitig das Fluid durch die Öffnung am Kanalende ausströmen kann. Die Öffnung am Kanalende hat zudem den Vorteil, dass bei Umkehr der Strömung ein Partikel, das sich in der zweiten Aufnahme befindet, aus der zweiten Aufnahme in die erste Aufnahme befördert oder ein Partikel, das sich in der ersten Aufnahme befindet, aus der ersten Aufnahme durch die Vorrichtungsöffnung befördert werden kann.
Vorzugsweise ist die erste (zweite) Aufnahme breiter als die erste Öffnung und als die zweite Öffnung. Somit kann ein elastisches Partikel, das größer als die erste und zweite Öffnung ist, während des Passierens der ersten Öffnung zusammengedrückt werden und nach dem Passieren der ersten Öffnung expandieren. Dadurch kann das Partikel verlustsicher in der ersten Aufnahme positioniert werden. Entsprechendes gilt für das Passieren der zweiten Öffnung und das Positionieren in der zweiten Aufnahme.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise einen zweiten Bypasskanal auf, wobei der Vorrichtungskanal, der erste Bypasskanal und der zweite Bypasskanal über die Verzweigungsstelle derart verzweigt sind, dass ein Strömungsteilchen, das sich in der Verzweigungsstelle befindet, in den ersten Bypasskanal, in den zweiten Bypasskanal oder über die Vorrichtungsöffnung in den Vorrichtungskanal strömen kann. Dabei weist der Vorrichtungskanal einen größeren hydrodynamischen Widerstand auf als der erste Bypasskanal und als der zweite Bypasskanal. Alternativ weisen der Vorrichtungskanal, der erste Bypasskanal und der zweite Bypasskanal den gleichen hydrodynamischen Widerstand auf.
Der Begriff „Vorrichtungskanal“ ist ein Synonym für „Positionierungsvorrichtungskanal“. Der Begriff „Vorrichtungsöffnung“ ist ein Synonym für „Positionierungsvorrichtungsöffnung“. Diese Begriffe werden aufgrund ihrer kürzeren Schreibweise und der damit einhergehenden Verbesserung der Lesbarkeit bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Vorrichtungskanal auch dann einen größeren hydrodynamischen Widerstand auf als der Bypasskanal, wenn die erste Aufnahme oder die zweite Aufnahme belegt ist. Dies gilt auch dann, wenn eine der beiden Aufnahmen vollständig belegt ist, also der Aufnahmeraum vollständig gefüllt ist, insbesondere mit einem Partikel.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Begrenzungsstruktur ferner eine dritte Aufnahme zur Positionierung eines Partikels, wobei die erste Aufnahme, die zweite Aufnahme und die dritte Aufnahme in Reihe angeordnet sind, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme, die zweite Aufnahme und die dritte Aufnahme umfasst. Dadurch ist es möglich, drei Partikel in je einer Aufnahme der Vorrichtung zu positionieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bypasskanal kürzer, gleich lang oder höchstens doppelt so lang wie der Vorrichtungskanal. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass der Bypasskanal wesentlich kleiner ist als der Bypasskanal der bekannten Vorrichtung. Die Länge der Kanäle ist der Hauptfaktor zur Einstellung des hydrodynamischen Widerstands. Der Kanalquerschnitt eignet sich hierzu lediglich bedingt, da er die Maßgabe erfüllen muss, ein Partikel mit einem bestimmten Durchmesser passieren zu lassen. Im Gegensatz zur bekannten Vorrichtung, die auf einen langen Bypasskanal angewiesen ist, um den erforderlichen hydrodynamischen Widerstand einzustellen, kann der erfindungsgemäße Bypasskanal sogar kleiner als der Vorrichtungskanal sein. Ein Blick in die Figur 27.2 D der WO 2019 048 713 A1 verdeutlich bereits, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung demgegenüber eine enorme Platzersparnis zur Folge hat.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Begrenzungsstruktur einen ersten Begrenzungsabschnitt auf, wobei der erste Begrenzungsabschnitt eine erste Öffnung bildet, so dass ein Partikel durch die erste Öffnung in die erste Aufnahme gelangen kann. Zusätzlich oder alternativ weist die Begrenzungsstruktur einen zweiten Begrenzungsabschnitt auf, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt eine zweite Öffnung bildet, so dass ein Partikel durch die zweite Öffnung in die zweite Aufnahme gelangen kann. Die erste Öffnung ist vorzugsweise die Vorrichtungsöffnung.
In einer bevorzugten Ausführungsform bilden der erste Begrenzungsabschnitt und der zweite Begrenzungsabschnitt die erste Aufnahme, wobei die Positionierungsvorrichtung einen dritten Begrenzungsabschnitt aufweist. Der zweite Begrenzungsabschnitt und der dritte Begrenzungsabschnitt bilden dabei die zweite Aufnahme.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Positionierungsvorrichtung einen vierten Begrenzungsabschnitt auf, wobei der dritte Begrenzungsabschnitt und der vierte Begrenzungsabschnitt die dritte Aufnahme bilden, wobei der dritte Begrenzungsabschnitt eine dritte Öffnung bildet, so dass ein Partikel durch die dritte Öffnung in die dritte Aufnahme gelangen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Begrenzungsabschnitt zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die erste Öffnung definieren. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Begrenzungsabschnitt zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die zweite Öffnung definieren. Vorzugsweise ist der dritte Begrenzungsabschnitt einteilig. Vorzugsweise liegt der dritte Abschnitt auf der Längsachse des Vorrichtungskanals und erstreckt sich nicht über den gesamten Querschnitt des Vorrichtungskanals. Dadurch kann Fluid, das in den Vorrichtungskanal über die Vorrichtungsöffnung einströmt, den Vorrichtungskanal auf der der Vorrichtungsöffnung gegenüberliegenden Seite des Vorrichtungskanals verlassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Begrenzungsabschnitt zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die erste Öffnung definieren. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Begrenzungsabschnitt zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die zweite Öffnung definieren. Zusätzlich oder alternativ weist der dritte Begrenzungsabschnitt zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die dritte Öffnung definieren. Vorzugsweise ist der vierte Begrenzungsabschnitt einteilig. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Begrenzungsabschnitte entlang einer Achse zueinander beabstandet, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt zwischen dem ersten Begrenzungsabschnitt und dem dritten Begrenzungsabschnitt angeordnet ist.
Insbesondere ist der dritte Begrenzungsabschnitt zwischen dem zweiten Begrenzungsabschnitt und dem vierten Begrenzungsabschnitt angeordnet ist, wenn ein vierter Begrenzungsabschnitt vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Positionierungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, wobei die Ebene durch die erste Öffnung und die zweite Öffnung verläuft und vorzugsweise nicht die Abschnittsteile der ersten Begrenzungsstruktur und die Abschnittsteile der zweiten Begrenzungsstruktur schneidet, wobei die Ebene vorzugsweise die dritte Begrenzungsstruktur schneidet.
Alternativ ist die Positionierungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, wobei die Ebene durch die erste Öffnung, die zweite Öffnung und die dritte Öffnung verläuft und vorzugsweise nicht die Abschnittsteile des ersten Begrenzungsabschnitts, die Abschnittsteile des zweiten Begrenzungsabschnitts und die Abschnittsteile des dritten Begrenzungsabschnitts schneidet, wobei die Ebene vorzugsweise den vierte Begrenzungsabschnitt schneidet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der ersten Aufnahme befindet, an einer Bewegung in Richtung der ersten Öffnung und an einer Bewegung in Richtung der zweiten Öffnung gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es weder die erste Öffnung noch die zweite Öffnung passieren kann, und den ersten Begrenzungsabschnitt und den zweiten Begrenzungsabschnitt kontaktiert, und/oder wobei die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet ist, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der zweiten Aufnahme befindet, an einer Bewegung in Richtung der zweiten Öffnung und an einer Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es weder die erste Öffnung noch die zweite Öffnung passieren kann, und den zweiten Begrenzungsabschnitt und den dritten Begrenzungsabschnitt kontaktiert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass insbesondere kugelförmige Partikel in der ersten und zweiten Aufnahme sicher positioniert werden können.
Zusätzlich oder alternativ ist die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der dritten Aufnahme befindet, an einer Bewegung in Richtung der dritten Öffnung und an einer Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es nicht die dritte Öffnung passieren kann, und den dritten Begrenzungsabschnitt und den vierten Begrenzungsabschnitt kontaktiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein erstes Partikel und ein zweites Partikel auf. Dabei ist das erstes Partikel in der ersten Aufnahme positioniert und das zweites Partikel ist in der zweiten Aufnahme positioniert, wobei sich die Partikel vorzugsweise berühren, wobei das erste und zweite Partikel vorzugsweise ein Hydrogel umfassen, wobei vorzugsweise das erste Partikel eine oder mehrere Arten von Bindungsmolekülen, wie etwa Antikörper oder Aptamere, beinhaltet und das zweite Partikel eine oder mehrere biologische Zellen, Viren oder zelluläre Bestandteile beinhaltet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Aufnahme größer als die zweite Aufnahme. Dadurch kann ein größeres Partikel in der ersten Aufnahme positioniert werden und ein kleineres Partikel in der zweiten Aufnahme. Vorzugsweise ist die erste Aufnahme auch größer ist als die dritte Aufnahme. Insbesondere bevorzugt sind die zweite Aufnahme und die dritte Aufnahme gleich groß. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Aufnahme größer als die zweite Aufnahme und die zweite Aufnahme ist größer als die dritte Aufnahme. Dadurch kann zum Beispiel ein Partikel eines ersten Typs in der ersten Aufnahme, ein Partikel eines zweiten Typs in der zweiten Aufnahme und ein Partikel eines dritten Typs in der dritten Aufnahme positioniert werden. Vorzugsweise ist dann das Partikel ersten Typs größer als das Partikel zweiten Typs, welches wiederum größer ist als das Partikel dritten Typs. Dadurch können Partikel unterschiedlicher Typen miteinander gepaart werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Öffnung größer als die zweite Öffnung. Das hat den Vorteil, dass ein Partikel, dass größer ist als die zweite Öffnung aber kleiner ist als die erste Öffnung in der ersten Aufnahme gehalten werden kann, wenn ein Fluid durch die erste Öffnung in den Vorrichtungskanal strömt. Wird die Strömungsrichtung umgekehrt, kann das Partikel durch die erste Öffnung den Vorrichtungskanal verlassen, ohne dabei verformt werden zu müssen. Das Partikel kann damit auf einfache Weise und ohne zusätzliche Kraft mit der Strömung den Vorrichtungskanal verlassen.
Dieser Vorteil wirkt sich auch bei einer erweiterten Ausführungsform aus, bei der die erste Öffnung größer ist als die dritte Öffnung und insbesondere die zweite und dritte Öffnung gleichgroß sind; das Partikel in der ersten Aufnahme kann unkompliziert durch bloße Strömungsumkehr aus der ersten Aufnahme befördert werden, währenddessen das zweite Partikel in der zweiten Aufnahme und das dritte Partikel in der dritten Aufnahme gehalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Öffnung größer als die zweite Öffnung und die zweite Öffnung größer als die dritte Öffnung.
Ferner betrifft die Erfindung ein System aufweisend eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung und mindestens eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung und die zweite Vorrichtung über einen Verbindungskanal derart verbunden sind, dass ein Partikel, das an der Verzweigungsstelle der ersten Vorrichtung in den Bypasskanal strömt, über den Verbindungskanal in die Verzweigungsstelle der zweiten Vorrichtung gelangen kann. Vorzugsweise umfasst das System eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Da bereits die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik eine enorme Platzersparnis gewährleistet, gilt dies in besonderem Maße für das System. Das erfindungsgemäße System erlaubt es, eine deutlich höhere Anzahl von Partikeln zu behandeln und zu analysieren. Dadurch kann die Produktivität von biotechnologischen Verfahren deutlich gesteigert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungskanal einen Einlassabschnitt auf, wobei der Einlassabschnitt mit der Verzweigungsstelle der zweiten Vorrichtung verbunden ist. Vorzugsweise sind der Einlassabschnitt und der Vorrichtungskanal der zweiten Vorrichtung koaxial oder die Achse des Einlassabschnitts und die Achse des Vorrichtungskanals bilden einen Winkel von -45° bis 45°. Aufgrund dieser Anordnung ist ein geringerer Impuls erforderlich, um ein Partikel in den Vorrichtungskanal zu bewegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungskanal einen Verlängerungsabschnitt auf. Der Verlängerungsabschnitt ist vorzugsweise schlangenförmig. Vorzugsweise erstreckt sich der Verlängerungsabschnitt quer oder schräg zu der Achse des Vorrichtungskanals der ersten Vorrichtung und des Vorrichtungskanals der zweiten Achse, die insbesondere bevorzugt koaxial sind. Auf diese Weise verbleibt eine dichte Anordnung der Vorrichtungen bei gleichzeitiger Verlängerung des Strömungswegs der Partikel von einer Vorrichtung zur anderen. Für bestimme Anwendungen ist ein längerer Strömungsweg und eine längere Strömungsdauer von Partikeln erforderlich oder vorteilhaft.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen eines ersten Partikels in die erste Aufnahme, so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das erste Partikel die erste Öffnung passiert; Bewegen des ersten Partikels in die zweite Aufnahme, so dass das erste Partikel in der zweiten Aufnahme positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung passiert; Bewegen eines zweiten Partikels in die erste Aufnahme, so dass das zweite Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das zweite Partikel die erste Öffnung passiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den nachstehenden Schritt: Bewegen des zweiten Partikels durch die erste Öffnung, so dass das zweite Partikel die erste Aufnahme verlässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte: Bewegen des ersten Partikels in die erste Aufnahme, so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung passiert; Bewegen des ersten Partikels durch die erste Öffnung, so dass das erste Partikel die erste Aufnahme verlässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Bewegen des ersten oder zweiten Partikels in die erste Aufnahme (wobei das erste oder zweite Partikel die erste Öffnung passiert) durch Erhöhung des Impulses des Partikels, wenn das Partikel an der Verzweigungsstelle ist, wobei die Erhöhung des Impulses derart erfolgt, dass der Impuls einen Schwellenwert erreicht, wobei bei Nichterreichung des Schwellenwerts das Partikel in den Bypasskanal strömt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Partikel elastisch und größer als die erste Öffnung und als die zweite Öffnung. Zusätzlich oder alternativ ist das zweite Partikel elastisch und größer als die erste Öffnung und als die zweite Öffnung. Die Elastizität führt dazu, dass das jeweilige Partikel durch die jeweilige Öffnung gequetscht werden kann, wohingegen ein entsprechendes starres Partikel die Öffnung nicht passieren könnte. Vorzugsweise ist das Partikel nach Passieren der Öffnung wieder in einem nicht verformten Zustand. Vorzugsweise haben die Partikel die gleiche Elastizität und/oder die gleiche Masse und/oder die gleiche Größe. Alternativ haben die Partikel unterschiedliche Elastizitäten und/oder die unterschiedliche Massen und/oder die unterschiedliche Größen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Bewegen eines Partikels durch die Strömung eines Fluids bewirkt, in dem sich das Partikel befindet, wobei durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit die Partikelgeschwindigkeit eingestellt wird, so dass dem Partikel ein Impuls verliehen wird, um die betreffende Öffnung zu passieren, wobei vorzugsweise die Strömungsgeschwindigkeit die einzige Stellgröße ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einem erfindungsgemäßen System, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen eines ersten Partikels in die erste Aufnahme der ersten Vorrichtung, so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das erste Partikel die erste Öffnung der ersten Vorrichtung passiert; Bewegen eines zweiten Partikels in die erste Aufnahme der zweiten Vorrichtung, so dass das zweite Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das zweite Partikel die erste Öffnung der zweiten Vorrichtung passiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte: Bewegen des ersten Partikels in die zweite Aufnahme der ersten Vorrichtung, so dass das erste Partikel in der zweiten Aufnahme positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung passiert; Bewegen des zweiten Partikels in die zweite Aufnahme der zweiten Vorrichtung, so dass das zweite Partikel in der zweiten Aufnahme positioniert ist, wobei das zweite Partikel die zweite Öffnung passiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den nachstehenden Schritt: Durchspülen der Positionierungsvorrichtung der ersten Vorrichtung und der Positionierungsvorrichtung der zweiten Vorrichtung mit einem Fluid, das eine Beadpopulation eines ersten Typs enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte: Bewegen eines dritten Partikels in die erste Aufnahme der ersten Vorrichtung, so dass das dritte Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das dritte Partikel die erste Öffnung der ersten Vorrichtung passiert; Bewegen eines vierten Partikels in die erste Aufnahme der zweiten Vorrichtung, so dass das vierte Partikel in der ersten Aufnahme positioniert ist, wobei das vierte Partikel die erste Öffnung der zweiten Vorrichtung passiert; Durchspülen der Positionierungsvorrichtung der ersten Vorrichtung und der Positionierungsvorrichtung der zweiten Vorrichtung mit einem Fluid, das eine Beadpopulation eines zweiten Typs enthält.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einem erfindungsgemäßen System.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kanalsystem, das mindestens zwei parallel zueinander verlaufende erfindungsgemäße umfasst, wobei das Kanalsystem mindestens eine erste Kanalverzweigungsstelle aufweist, welche die erste Vorrichtung des ersten Systems und die erste Vorrichtung des zweiten Systems derart miteinander verbindet, dass ein Partikel von der ersten Kanalverzweigungsstelle entweder in die Verzweigungsstelle der ersten Vorrichtung des ersten Systems oder in die Verzweigungsstelle der ersten Vorrichtung des zweiten Systems strömen kann. Vorzugsweise weist das Kanalsystem eine zweite Kanalverzweigungsstelle auf, welche die letzte Vorrichtung des ersten Systems und die letzte Vorrichtung des zweiten Systems derart miteinander verbindet, dass ein Partikel, welches aus dem ersten System über die letzte Vorrichtung ausströmt, und ein Partikel, welches aus dem zweiten System über die letzte Vorrichtung ausströmt, in die zweite Kanalverzweigungsstelle strömen kann.
Die parallele Anordnung bietet den Vorteil einer schnelleren Beladung der Vorrichtungen mit Partikeln sowie kürzere Wege für die Partikel bis diese das jeweilige System verlassen. Dies erlaubt auch kürzere Waschzeiten, die etwa für Färbeverfahren wichtig sind. Insgesamt kann eine effizientere Umspülung erfolgen.
Beispielhafte Ausführungsformen werden anhand der nachstehenden Figuren beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Systems,
Fig. 3 eine mögliche Reihenfolge bei der Positionierung von Partikeln,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 Verfahren zum Positionieren von Partikeln unterschiedlicher Größe,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kanalsystems.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Positionierungsvorrichtung 2 zur sequentiellen Positionierung von Partikeln. Die Positionierungsvorrichtung 2 weist eine starre Begrenzungsstruktur auf. Die Begrenzungsstruktur bildet eine erste Aufnahme 3 zur Positionierung eines Partikels und eine zweite Aufnahme 4 zur Positionierung eines Partikels. Die erste Aufnahme 3 und die zweite Aufnahme 4 sind in Reihe angeordnet. Die Positionierungsvorrichtung weist eine Vorrichtungsöffnung 5 auf, durch die Fluid in die Positionierungsvorrichtung 2 strömen kann. Die Positionierungsvorrichtung 2 weist einen Vorrichtungskanal auf, der sich von der Vorrichtungsöffnung 5 in die Positionierungsvorrichtung 2 hinein erstreckt, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme 3 und die zweite Aufnahme 4 umfasst. Die Vorrichtung 1 weist einen ersten Bypasskanal 6 und einen zweiten Bypasskanal 7 auf. Die Vorrichtung weist eine Verzweigungsstelle 8 auf, wobei der Vorrichtungskanal, der erste Bypasskanal 6 und der zweite Bypasskanal 7 über die Verzweigungsstelle 8 derart verzweigt sind, dass ein Strömungsteilchen, das sich in der Verzweigungsstelle 8 befindet, in den ersten Bypasskanal 6, in den zweiten Bypasskanal 7 oder über die Vorrichtungsöffnung 5 in den Vorrichtungskanal strömen kann. Der Vorrichtungskanal weist einen größeren hydrodynamischen Widerstand als der erste Bypasskanal 6 und als der zweite Bypasskanal 7 auf.
Die Begrenzungsstruktur weist einen ersten Begrenzungsabschnitt 9 auf, wobei der erste Begrenzungsabschnitt eine erste Öffnung 5 bildet, so dass ein Partikel durch die erste Öffnung 5 in die erste Aufnahme 3 gelangen kann. Zusätzlich weist die Begrenzungsstruktur einen zweiten Begrenzungsabschnitt 10 auf, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt 10 eine zweite Öffnung 11 bildet, so dass ein Partikel durch die zweite Öffnung 11 in die zweite Aufnahme 4 gelangen kann. Die erste Öffnung 5 ist vorliegend identisch mit der Vorrichtungsöffnung 5.
Der erste Begrenzungsabschnitt 9 und der zweite Begrenzungsabschnitt 10 bilden die erste Aufnahme 3 wobei die Positionierungsvorrichtung einen dritten Begrenzungsabschnitt 12 aufweist. Der zweite Begrenzungsabschnitt 10 und der dritte Begrenzungsabschnitt 12 bilden dabei die zweite Aufnahme 4.
Der erste Begrenzungsabschnitt 9 weist zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die erste Öffnung 5 definieren. Zusätzlich weist der zweite Begrenzungsabschnitt 10 zwei getrennte Abschnittsteile auf, wobei die Abschnittsteile die zweite Öffnung 11 definieren. Der dritte Begrenzungsabschnitt 12 ist einteilig.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 100 aufweisend eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 1. Dabei sind die erste Vorrichtung 1 und die zweite Vorrichtung 1 über einen Verbindungskanal 101 derart verbunden, dass ein Partikel, das an der Verzweigungsstelle 8 der ersten Vorrichtung in einen der beiden Bypasskanäle 6 oder 7 strömt, über den Verbindungskanal in die Verzweigungsstelle 8 der zweiten Vorrichtung 1 gelangen kann.
Der Verbindungskanal 101 weist einen Einlassabschnitt 102 auf, wobei der Einlassabschnitt 102 mit der Verzweigungsstelle 8 der zweiten Vorrichtung 1 verbunden ist. Der gerade Einlassabschnitt 102 und der Vorrichtungskanal der zweiten Vorrichtung sind koaxial. Der Verbindungskanal 101 weist einen schlangenförmigen Verlängerungsabschnitt auf. Figur 3 zeigt eine mögliche Reihenfolge bei der Positionierung von Partikeln in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die linke Teilfigur zeigt die Vorrichtung mit einem ersten Partikel 200, das in der ersten Aufnahme 3 positioniert wurde. Das Partikel 200 ist elastisch und im nicht verformten Zustand kugelförmig. Es ist größer als die erste Öffnung 5. Mittels der Strömung wurde dem Partikel 200 ein hinreichend großer Impuls verliehen, sodass es die erste Öffnung 5 passieren konnte. Die mittlere Teilfigur zeigt das erste Partikel 200 in der zweiten Aufnahme 4. Dabei wurde mittels der Strömung der Impuls des Partikels 200 erhöht, sodass es die zweite Öffnung 11 passieren konnte. Die rechte Teilfigur zeigt ein zweites Partikel 201 , dass in der ersten Aufnahme 3 positioniert ist. Das zweite Partikel 201 ist elastisch und im nicht verformten Zustand kugelförmig. Es ist größer als die erste Öffnung 5. Mittels der Strömung wurde der Impuls des zweiten Partikels 201 erhöht, sodass es die erste Öffnung 5 passieren konnte.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese ist bis auf zwei Unterschiede identisch mit der Ausführungsform gemäß Figur 1. Der erste Unterschied besteht darin, dass die erste Aufnahme 3 größer ist als die zweite Aufnahme 4. Dies ist mithilfe der gestrichelten Kreise, die das Vorhandensein verschiedengroßer Partikel in den Aufnahmen andeuten, veranschaulicht.
Figur 5 zeigt ein Verfahren zum Positionieren von Partikeln unterschiedlicher Größe. Dabei zeigen die Figuren 5a bis 5d aufeinanderfolgender Schritte bis zum Erreichen dieses Ergebnisses, wobei es im vorliegenden Beispiel aus verfahrenstechnischen Gründen gewünscht ist, als Vorstufe zwei gleichgroße Partikel sequentiell zu positionieren. Figur 5a zeigt zunächst eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 4. Wie die Pfeile andeuten erfolgt eine Strömung eines Fluids von links nach rechts. Beim Fluid handelt es sich um eine Suspension.
Figur 5b zeigt den Zustand, bei dem sich ein erstes Partikel in der ersten Aufnahme 3 und ein zweites Partikel in der zweiten Aufnahme 4 befinden. Die Partikel sind gleich groß und vom gleichen Typen. Sie wurden sequentiell in der oben beschriebenen Weise positioniert. Dabei fließt die Suspension nach wie vor von links nach rechts.
Gemäß Figur 5c erfolgt nun eine Umkehr der Strömungsrichtung. Diese bewirkt, dass das Partikel, welches sich in der ersten Aufnahme 3 befindet, in einfacher Weise die zweite Aufnahme 4 durch die erste Öffnung 5 verlassen kann. Denn das Partikel ist kleiner als die erste Öffnung 5. Die Strömungsumkehr bewirkt jedoch nicht, dass sich das zweite Partikel aus der zweiten Aufnahme 4 bewegt, denn es ist größer als die zweite Öffnung 11. Hierzu müsste die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, um es durch die zweite Öffnung 11 zu quetschen. Dieselbe Strömungsgeschwindigkeit reicht also aus, um das erste Partikel aus der ersten Aufnahme 3 zu befördern, genügt aber nicht, um das zweite Partikel aus der zweiten Öffnung 11 zu drücken.
Gemäß Figur 5d wird die Strömungsrichtung wieder umgekehrt, sodass die Suspension wieder von links nach rechts strömt. In der Suspension wird sodann ein Partikel eines zweiten Typs transportiert, bis es in der oben beschriebenen Weise in die erste Aufnahme 3 gelangt. Dieses Partikel ist größer als das Partikel in der zweiten Aufnahme 4.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Die Vorrichtung 1 hat im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß Figur 4 eine dritte Aufnahme 13 zur Positionierung eines weiteren Partikels. Dabei bilden der dritte Begrenzungsabschnitt 12 und der vierte Begrenzungsabschnitt 14 die dritte Aufnahme. Vorliegend ist die erste Aufnahme 3 größer als die zweite Aufnahme 4 und die dritte Aufnahme 13.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist die erste Aufnahme 3 größer als die zweite Aufnahme 4, welche wiederum größer ist als die dritte Aufnahme 13. In der ersten Aufnahme 3 befindet sich ein Partikel eines ersten Typs. In der zweiten Aufnahme 4 befindet sich ein Partikel eines zweiten Typs und in der dritten Aufnahme 13 befindet sich ein Partikel eines dritten Typs. Das Partikel ersten Typs ist größer als das Partikel zweiten Typs, das wiederum größer ist als das Partikel dritten Typs.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kanalsystems 16. Dieses umfasst acht parallel zueinander verlaufende Systeme 100a bis 100h mit einer Vielzahl von Vorrichtungen 1a bis 1z. Die Bezugszeichen für die Vorrichtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur an dem oberen System 100a angebracht, sind aber entsprechend auf die restlichen Systeme anwendbar.
Paarweise werden die Systeme über eine erste Kanalverzweigungsstelle 17 und eine zweite Kanalverzweigungsstelle 18. Dies soll am Beispiel der Systeme 100a und 100b erläutert werden. Die erste Kanalverzweigungsstelle 17 verbindet die erste Vorrichtung 1a des ersten Systems 100a und die erste Vorrichtung 1a des zweiten Systems 100b derart miteinander, dass ein Partikel von der ersten Kanalverzweigungsstelle entweder in die Verzweigungsstelle 8 der ersten Vorrichtung 1a des ersten Systems 100a oder in die Verzweigungsstelle 8 der ersten Vorrichtung 1a des zweiten Systems 100a strömen kann.
Die zweite Kanalverzweigungsstelle 18 verbindet die letzte Vorrichtung 1z des ersten Systems 100a und die letzte Vorrichtung 1z des zweiten Systems 100b derart miteinander, dass ein Partikel, welches aus dem ersten System 100a über die letzte Vorrichtung 1z ausströmt, und ein Partikel, welches aus dem zweiten System 100b über die letzte Vorrichtung 1z ausströmt, in die zweite Kanalverzweigungsstelle 18 strömen kann.

Claims

Patentansprüche: Vorrichtung (1), die vorzugsweise mikrofabriziert ist, aufweisend eine Positionierungsvorrichtung zur sequentiellen Positionierung von Partikeln, wobei die Positionierungsvorrichtung eine vorzugsweise starre Begrenzungsstruktur aufweist, wobei die Begrenzungsstruktur eine erste Aufnahme (3) zur Positionierung eines Partikels und eine zweite Aufnahme (4) zur Positionierung eines Partikels bildet, wobei die erste Aufnahme (3) und die zweite Aufnahme (4) in Reihe angeordnet sind, wobei die Positionierungsvorrichtung eine Vorrichtungsöffnung (5) aufweist, durch die Fluid in die Positionierungsvorrichtung strömen kann, wobei die Positionierungsvorrichtung einen Vorrichtungskanal aufweist, der sich von der Vorrichtungsöffnung (5) in die Positionierungsvorrichtung hinein erstreckt, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme (5) und die zweite Aufnahme (5) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Bypasskanal (6, 7) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) eine Verzweigungsstelle (8) aufweist, wobei der Vorrichtungskanal und der Bypasskanal (6, 7) über die Verzweigungsstelle (8) derart verzweigt sind, dass ein Strömungsteilchen, das sich in der Verzweigungsstelle (8) befindet, in den Bypasskanal (6, 7) oder über die Vorrichtungsöffnung (5) in den Vorrichtungskanal strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtungskanal einen größeren hydrodynamischen Widerstand als der Bypasskanal (6, 7) aufweist oder dass der Vorrichtungskanal einen gleich großen hydrodynamischen Widerstand wie der Bypasskanal (6, 7) aufweist. Vorrichtung (1) nach vorherigem Anspruch, wobei der Vorrichtungskanal auch dann einen größeren hydrodynamischen Widerstand aufweist als der Bypasskanal (6, 7), wenn die erste Aufnahme (3) oder die zweite Aufnahme (4) belegt ist. Vorrichtung (1) einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Begrenzungsstruktur ferner eine dritte Aufnahme (13) zur Positionierung eines Partikels bildet, wobei die erste Aufnahme (3), die zweite Aufnahme (4) und die dritte Aufnahme (13) in Reihe angeordnet sind, wobei der Vorrichtungskanal die erste Aufnahme (3), die zweite Aufnahme (4) und die dritte Aufnahme (13) umfasst. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bypasskanal (6, 7) kürzer, gleich lang oder höchstens doppelt so lang wie der Vorrichtungskanal ist. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Begrenzungsstruktur einen ersten Begrenzungsabschnitt (9) aufweist, wobei der erste Begrenzungsabschnitt (9) eine erste Öffnung (5) bildet, so dass ein Partikel durch die erste Öffnung (5) in die erste Aufnahme (3) gelangen kann und/oder die Begrenzungsstruktur einen zweiten Begrenzungsabschnitt (10) aufweist, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt (10) eine zweite Öffnung (11) bildet, so dass ein Partikel durch die zweite Öffnung (11) in die zweite Aufnahme (3) gelangen kann, wobei die erste Öffnung (5) vorzugsweise die Vorrichtungsöffnung (5) ist. Vorrichtung (1) nach vorherigem Anspruch, wobei der erste Begrenzungsabschnitt (9) und der zweite Begrenzungsabschnitt (10) die erste Aufnahme (3) bilden, wobei die Positionierungsvorrichtung einen dritten Begrenzungsabschnitt (12) aufweist, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt (10) und der dritte Begrenzungsabschnitt (12) die zweite Aufnahme (4) bilden. Vorrichtung (1) nach vorherigem Anspruch, wobei die Positionierungsvorrichtung einen vierten Begrenzungsabschnitt (14) aufweist, wobei der dritte Begrenzungsabschnitt (12) und der vierte Begrenzungsabschnitt (14) die dritte Aufnahme (13) bilden, wobei der dritte Begrenzungsabschnitt (12) eine dritte Öffnung (15) bildet, so dass ein Partikel durch die dritte Öffnung (15) in die dritte Aufnahme (13) gelangen kann. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, wobei der erste Begrenzungsabschnitt (9) zwei getrennte Abschnittsteile aufweist, wobei die Abschnittsteile die erste Öffnung (5) definieren und/oder wobei der zweite Begrenzungsabschnitt (10) zwei getrennte Abschnittsteile aufweist, wobei die Abschnittsteile die zweite Öffnung (11) definieren, wobei vorzugsweise der dritte Begrenzungsabschnitt (12) zwei getrennte Abschnittsteile aufweist, wobei die Abschnittsteile die dritte Öffnung (15) definieren. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Begrenzungsabschnitte entlang einer Achse zueinander beabstandet sind, wobei der zweite Begrenzungsabschnitt (10) zwischen dem ersten Begrenzungsabschnitt (9) und dem dritten Begrenzungsabschnitt (12) angeordnet ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei der dritte Begrenzungsabschnitt (12) zwischen dem zweiten Begrenzungsabschnitt (10) und dem vierten Begrenzungsabschnitt (14) angeordnet ist, wenn ein vierter Begrenzungsabschnitt (14) vorgesehen ist. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionierungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene ist, wobei die Ebene durch die erste Öffnung (5) und die zweite Öffnung (11) verläuft und vorzugsweise nicht die Abschnittsteile der ersten Begrenzungsstruktur (9) und die Abschnittsteile der zweiten Begrenzungsstruktur (10) schneidet, wobei die Ebene vorzugsweise die dritte Begrenzungsstruktur (12) schneidet. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionierungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene ist, wobei die Ebene durch die erste Öffnung (5) und die zweite Öffnung (11) verläuft und vorzugsweise nicht die Abschnittsteile des ersten Begrenzungsabschnitts (9) und die Abschnittsteile des zweiten Begrenzungsabschnitts (10) schneidet, wobei die Ebene vorzugsweise den dritten Begrenzungsabschnitt (12) schneidet oder wobei die Positionierungsvorrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene ist, wobei die Ebene durch die erste Öffnung (5), die zweite Öffnung (11) und die dritte Öffnung (15) verläuft und vorzugsweise nicht die Abschnittsteile des ersten Begrenzungsabschnitts (9), die Abschnittsteile des zweiten Begrenzungsabschnitts (10) und die Abschnittsteile des dritten Begrenzungsabschnitts (12) schneidet, wobei die Ebene vorzugsweise den vierte Begrenzungsabschnitt (14) schneidet. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet ist, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der ersten Aufnahme (3) befindet, an einer Bewegung in Richtung der ersten Öffnung (5) und an einer Bewegung in Richtung der zweiten Öffnung (11) gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es weder die erste Öffnung (5) noch die zweite Öffnung (11) passieren kann, und den ersten Begrenzungsabschnitt und den zweiten Begrenzungsabschnitt kontaktiert, und/oder wobei die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet ist, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der zweiten Aufnahme (4) befindet, an einer Bewegung in Richtung der zweiten Öffnung (11) und an einer Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es weder die erste Öffnung (3) noch die zweite Öffnung (11) passieren kann, und den zweiten Begrenzungsabschnitt und den dritten Begrenzungsabschnitt kontaktiert und/oder wobei die Begrenzungsstruktur derart ausgebildet ist, dass ein starres kugelförmiges Objekt, das sich vorzugsweise vollständig in der dritten Aufnahme (13) befindet, an einer Bewegung in Richtung der dritten Öffnung (15) und an einer Bewegung in entgegengesetzter Richtung gehindert ist, wenn das Objekt einen derart großen Durchmesser hat, dass es nicht die dritte Öffnung (15) passieren kann, und den dritten Begrenzungsabschnitt (12) und den vierten Begrenzungsabschnitt (14) kontaktiert. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ein erstes Partikel (200) und ein zweites Partikel (201) aufweist, wobei das erstes Partikel (200) in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das zweites Partikel (201) in der zweiten Aufnahme (4) positioniert ist, wobei sich die Partikel vorzugsweise berühren, wobei das erste und zweite Partikel vorzugsweise ein Hydrogel umfassen, wobei vorzugsweise das erste Partikel eine oder mehrere Arten von Bindungsmolekülen, wie etwa Antikörper oder Aptamere, beinhaltet und das zweite Partikel eine oder mehrere biologische Zellen, Viren oder zelluläre Bestandteile beinhaltet. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Aufnahme (3) größer ist als die zweite Aufnahme (4), wobei vorzugsweise die erste Aufnahme (3) größer ist als die dritte Aufnahme (13), wobei insbesondere bevorzugt die erste Aufnahme (3) größer ist als die zweite Aufnahme (4) und die zweite Aufnahme (4) größer ist als die dritte Aufnahme (13). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei die erste Öffnung (5) größer ist als die zweite Öffnung (11), wobei vorzugsweise die erste Öffnung (5) größer ist als die dritte Öffnung (15), wobei insbesondere bevorzugt die erste Öffnung (5) größer ist als die zweite Öffnung (11) und die zweite Öffnung (11) größer ist als die dritte Öffnung (15). System (100), aufweisend eine erste Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche und eine zweite Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Vorrichtung (1) und die zweite Vorrichtung (1) über einen Verbindungskanal derart verbunden sind, dass ein Partikel, das an der Verzweigungsstelle (8) der ersten Vorrichtung in den Bypasskanal (6, 7) strömt, über den Verbindungskanal (101) in die Verzweigungsstelle (8) der zweiten Vorrichtung (1) gelangen kann. System (100) nach vorherigem Anspruch, wobei der Verbindungskanal (101) einen Einlassabschnitt (102) aufweist, wobei der Einlassabschnitt (102) mit der Verzweigungsstelle (8) der zweiten Vorrichtung (1) verbunden ist. System (100) nach einem der vorherigen Systemansprüche, wobei der Verbindungskanal (101) einen vorzugsweise schlangenförmigen Verlängerungsabschnitt aufweist. Verfahren zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen eines ersten Partikels in die erste Aufnahme (3), so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das erste Partikel die erste Öffnung (5) passiert; Bewegen des ersten Partikels in die zweite Aufnahme (10), so dass das erste Partikel in der zweiten Aufnahme (4) positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung (11) passiert; Bewegen eines zweiten Partikels in die erste Aufnahme (3), so dass das zweite Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das zweite Partikel die erste Öffnung (5) passiert. Verfahren nach vorherigem Anspruch, wobei das Verfahren ferner den nachstehenden Schritt umfasst: Bewegen des zweiten Partikels durch die erste Öffnung (5), so dass das zweite Partikel die erste Aufnahme (3) verlässt. Verfahren nach vorherigem Anspruch, wobei das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen des ersten Partikels in die erste Aufnahme (3), so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung (11) passiert; Bewegen des ersten Partikels durch die erste Öffnung (5), so dass das erste Partikel die erste Aufnahme (3) verlässt. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei das Bewegen des ersten oder zweiten Partikels in die erste Aufnahme (3), wobei das erste oder zweite Partikel die erste Öffnung (5) passiert, durch Erhöhung des Impulses des Partikels erfolgt, wenn das Partikel an der Verzweigungsstelle (8) ist, wobei die Erhöhung des Impulses derart erfolgt, dass der Impuls einen Schwellenwert erreicht, wobei bei Nichterreichung des Schwellenwerts das Partikel in den Bypasskanal (6, 7) strömt. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei das erste Partikel elastisch und größer als die erste Öffnung (5) und als die zweite Öffnung (11) ist und/oder das zweite Partikel elastisch und größer als die erste Öffnung und als die zweite Öffnung ist. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, wobei das Bewegen eines Partikels durch die Strömung eines Fluids bewirkt wird, in dem sich das Partikel befindet, wobei durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit die Partikelgeschwindigkeit eingestellt wird, so dass dem Partikel ein Impuls verliehen wird, um die betreffende Öffnung zu passieren, wobei vorzugsweise die Strömungsgeschwindigkeit die einzige Stellgröße ist. Verfahren zur sequentiellen Positionierung von Partikeln in einem System (100) nach einem der vorhergien Systemansprüche, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen eines ersten Partikels in die erste Aufnahme (3) der ersten Vorrichtung, so dass das erste Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das erste Partikel die erste Öffnung (5) der ersten Vorrichtung passiert; Bewegen eines zweiten Partikels in die erste Aufnahme (3) der zweiten Vorrichtung, so dass das zweite Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das zweite Partikel die erste Öffnung (5) der zweiten Vorrichtung passiert. Verfahren nach vorherigem Anspruch, wobei das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen des ersten Partikels in die zweite Aufnahme (4) der ersten Vorrichtung, so dass das erste Partikel in der zweiten Aufnahme (4) positioniert ist, wobei das erste Partikel die zweite Öffnung (11) passiert; Bewegen des zweiten Partikels in die zweite Aufnahme (4) der zweiten Vorrichtung, so dass das zweite Partikel in der zweiten Aufnahme (4) positioniert ist, wobei das zweite Partikel die zweite Öffnung (11) passiert. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren ferner den nachstehenden Schritt umfasst: Durchspülen der Positionierungsvorrichtung der ersten Vorrichtung und der Positionierungsvorrichtung der zweiten Vorrichtung mit einem Fluid, das eine Beadpopulation eines ersten Typs enthält. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren ferner die nachstehenden Schritte umfasst: Bewegen eines dritten Partikels in die erste Aufnahme (3) der ersten Vorrichtung, so dass das dritte Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das dritte Partikel die erste Öffnung (5) der ersten Vorrichtung passiert; Bewegen eines vierten Partikels in die erste Aufnahme (3) der zweiten Vorrichtung, so dass das vierte Partikel in der ersten Aufnahme (3) positioniert ist, wobei das vierte Partikel die erste Öffnung (5) der zweiten Vorrichtung passiert; Durchspülen der Positionierungsvorrichtung der ersten Vorrichtung und der Positionierungsvorrichtung der zweiten Vorrichtung mit einem Fluid, das eine Beadpopulation eines zweiten Typs enthält. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 20 bis 25 oder Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 17 bis 19 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 26 bis 29. Kanalsystem (16) umfassend mindestens zwei parallel zueinander verlaufende Systeme (100a, 100b) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Kanalsystem (16) mindestens eine erste Kanalverzweigungsstelle (17) aufweist, welche die erste Vorrichtung (1a) des ersten Systems (100a) und die erste Vorrichtung (1a) des zweiten Systems (100b) derart miteinander verbindet, dass ein Partikel von der ersten Kanalverzweigungsstelle (17) entweder in die Verzweigungsstelle (8) der ersten Vorrichtung (1a) des ersten Systems (100a) oder in die Verzweigungsstelle (8) der ersten Vorrichtung (1a) des zweiten Systems (100b) strömen kann, wobei vorzugsweise das Kanalsystem (16) eine zweite Kanalverzweigungsstelle (18) aufweist, welche die letzte Vorrichtung (1z) des ersten Systems (100a) und die letzte Vorrichtung (1z) des zweiten Systems (100b) derart miteinander verbindet, dass ein Partikel, welches aus dem ersten System (100a) über die letzte Vorrichtung (1z) ausströmt, und ein Partikel, welches aus dem zweiten System (100b) über die letzte Vorrichtung (1z) ausströmt, in die zweite Kanalverzweigungsstelle (18) strömen kann.
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