WO2023202840A1 - Microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step - Google Patents

Microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step Download PDF

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WO2023202840A1
WO2023202840A1 PCT/EP2023/057722 EP2023057722W WO2023202840A1 WO 2023202840 A1 WO2023202840 A1 WO 2023202840A1 EP 2023057722 W EP2023057722 W EP 2023057722W WO 2023202840 A1 WO2023202840 A1 WO 2023202840A1
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liquid sample
receiving
opening
microfluidic
base body
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PCT/EP2023/057722
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Stefan Burger
Martin Schulz
Michael Kirchhoff
Tamara Härpfer
Daniel Mark
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Endress+Hauser BioSense GmbH
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    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces

Definitions

  • Microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step
  • the invention relates to a receiving device for a liquid sample for introduction into a microfluidic cartridge, a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, a rotation-based method for carrying out at least one processing step and a system for carrying out at least one processing step.
  • Centrifugal microfluidics deals with the handling of fluids in the picoliter to milliliter range in rotating systems.
  • Such systems are mostly polymer (disposable) cartridges used in or instead of centrifuge rotors with the intention of automating laboratory processes.
  • Standard laboratory processes such as centrifugation, mixing or aliquoting can be implemented in a microfluidic cartridge.
  • the cartridges contain microfluidic channel structures for fluid guidance and/or microfluidic chamber structures for collecting liquids.
  • the cartridges are processed in a rotation-based process in which the cartridge is rotated with a predefined sequence of rotation frequencies (frequency protocol) by a special processing device, so that a corresponding processing and/or analysis step can be carried out using the centrifugal force.
  • Centrifugal microfluidics can be used, for example, in chemical and/or biochemical analyzes in the area of process and/or laboratory automation.
  • a typical problem in centrifugal microfluidics is the interface of the cartridge to input the liquid sample. If the liquid sample is simply introduced into the cartridge in a corresponding inlet area that is open to the outside, e.g. by pipetting, there is a fundamental risk that the liquid will come into contact with the microfluidic channel and/or the chamber structure while the cartridge is in one is in a non-rotating state, i.e. standing still. Depending on the wetting properties of the inlet area and the microfluidic channel and/or chamber structure, a capillary force causes the liquid to be unintentionally distributed throughout the structure over a period of a few seconds to minutes, thus preventing a desired processing and/or analysis step on the liquid sample .
  • the invention is therefore based on the object of proposing a possibility in which a liquid sample can be introduced into a microfluidic cartridge in the resting state without the liquid sample being able to enter the microfluidic channel and/or chamber structure.
  • a receiving device and a microfluidic cartridge are proposed, which are designed in such a way that unwanted penetration of the liquid sample into the microfluidic channel and/or chamber structure in the non-rotating state (resting state) of the microfluidic cartridge is prevented.
  • a receiving structure is implemented in the receiving body or in the cartridge, into which the liquid sample can be introduced and from which the liquid sample can enter the microfluidic channel and/or chamber structure through at least one opening.
  • the at least one opening is designed in such a way that the liquid sample is held in the reservoir area through the opening so that it cannot enter the microfluidic channel and/or chamber structure in the resting state.
  • the centrifugal pressure generated by the liquid sample exceeds the capillary pressure at the opening and the liquid sample flows from the receiving structure through the at least one opening into the microfluidic channel and/or chamber structure to carry out the processing step .
  • An advantageous embodiment of the receiving device according to the invention can provide that the receiving body has a substantially rotationally symmetrical, preferably frusto-conical outer contour.
  • the receiving device can provide that the inlet region, which is open to the outside, for entering the liquid sample is arranged on a base surface of the frusto-conical outer contour and the at least one opening of the outlet region is arranged on a top surface of the frusto-conical outer contour.
  • the receiving body is made of a thermoplastic, in particular polyethylene and/or polypropylene.
  • the invention further relates to a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body, which can be rotated about an axis of rotation and in which a microfluidic channel and/or chamber structure is designed to carry out the at least one processing step; a receiving structure monolithically integrated into the base body for inputting the liquid sample, the receiving structure being designed in such a way that it has an inlet area that is open to the outside for inputting the liquid sample through a dispensing external tool, an outlet area for dispensing the liquid sample to the microfluidic channel - and / or chamber structure and further a reservoir area connecting the inlet and outlet areas for receiving the liquid sample, the outlet area comprising at least one opening through which the liquid sample can flow into the microfluidic channel and / or chamber structure, and where a preferably circular opening geometry of the at
  • An advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that a filter structure is introduced into the receiving structure, in particular in the outlet region of the receiving structure.
  • the embodiment can provide that the filter structure has a sponge-like or other porous material.
  • the filter structure essentially serves to achieve two effects. On the one hand, the retention force can be increased because the liquid sample is temporarily absorbed in the filter structure, and on the other hand, suspended matter contained in the liquid sample can be filtered out.
  • a further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that the at least one opening comprises a, preferably circular, opening geometry which has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 , wherein the opening geometry is preferably circular and/or rectangular.
  • the outlet region comprises a plurality of openings, which at least partially have a different opening geometry. For example, part of the openings can be essentially circular, whereas the other part can be rectangular.
  • a further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that the receiving structure has a structure that tapers conically from the inlet area to the outlet area.
  • the invention further relates to a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body, which can be rotated about an axis of rotation and in which one microfluidic channel and/or chamber structure is designed to carry out the at least one processing step; an insertion structure formed in the base body for receiving a receiving device according to one of the previously described embodiments, wherein the receiving device is inserted into the insertion structure so that the receiving device is located in the base body.
  • An advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the base body is formed from cycloolefin copolymers, cyclo-olefin polymer, polystyrene, polymethyl methacrylate and/or polycarbonate.
  • a further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device is arranged on or in the base body in such a way that the inlet region is closer to the axis of rotation than the outlet area.
  • a further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body, in particular the outlet region or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device, is arranged in the base body in such a way that a plane in which the at least an opening of the outlet region lies, does not lie in a plane which is formed by the axis of rotation and a radial vector running through the at least one opening.
  • a further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device is arranged in the base body in such a way that the reservoir area is essentially radially closer to the axis of rotation than the at least one opening.
  • the invention further relates to a rotation-based method for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, wherein according to the method a microfluidic cartridge according to one of the previously described embodiments is provided, the cartridge using an external tool, in particular a pipette, with the liquid sample in the resting state is filled in that the liquid sample is introduced into the reservoir area with the tool through the inlet area which is open to the outside, the liquid sample being collected in the reservoir area and kept in the resting state, the cartridge is set in rotation about the axis of rotation, so in that the liquid sample is introduced in the rotating state through the at least one opening into the microfluidic channel and/or chamber structure, and the at least one processing step, in particular the analysis step, is carried out with the liquid sample.
  • the invention also relates to a system for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular a microfluidic analysis method, comprising: a microfluidic cartridge according to one of the previously described embodiments, an external tool, in particular a pipette for dispensing the liquid sample into the inlet area of the microfluidic cartridge, which is open to the outside.
  • a microfluidic cartridge for use in a rotation-based method for carrying out a processing and/or analysis step into which a receiving structure according to the invention is monolithically integrated
  • 3a a perspective view of a receiving structure designed as a separate insert
  • 3b a longitudinal section through the receiving structure designed as a separate insert
  • 3c a front view of the receiving structure designed as a separate insert part with a first possible configuration of the opening
  • Fig. 3d again a front view of the receiving structure designed as a separate insert part with a second possible configuration of the opening
  • Fig. 4 a preferred embodiment of the receiving structure with a filter structure located in the receiving structure.
  • the microfluidic cartridge 1 shows a microfluidic cartridge 1 for use in a rotation-based method for carrying out a processing and/or analysis step on a liquid sample 11.
  • the microfluidic cartridge 1 is designed in the form of a disk, similar to a CD-ROM .
  • the invention is not limited to a disk-shaped microfluidic cartridge 1, but can include any base body of any flat design that can be rotated about a rotation axis 3.
  • the microfluidic cartridge 1 is preferably designed in the form of a part-circular, especially semi-circular disk.
  • the microfluidic cartridge 1 is made of a plastic or a polymer.
  • the microfluidic cartridges 1 can be made from cycloolefin copolymers (COC for short), cyclo-olefin polymer (COP for short), polystyrene (PS for short), polymethyl methacrylate (PMMA for short) and/or polycarbonate (PC for short).
  • COC cycloolefin copolymers
  • COP cyclo-olefin polymer
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • a microfluidic channel and/or chamber structure 4 is integrated into the microfluidic cartridge 1, which serves to subject the liquid sample 11 to be introduced into the cartridge 1 to a special processing and/or analysis step by rotating the cartridge 1 about the axis of rotation 3.
  • processing and/or analysis steps can include, for example, the laboratory processes mentioned at the beginning, such as centrifugation, mixing or aliquoting.
  • the axis of rotation is assigned to it, which, as shown in FIG. 1, can be located within the base body 2 and is perpendicular to a plane which is parallel to a surface of the flat base body 2 extends.
  • the axis of rotation 3 does not have to lie within the base body 2, but can also be outside. This is particularly the case when the base body 2 is designed in the form of a part-circular disk.
  • the axis of rotation 3 serves to rotate the microfluidic cartridge 1 about the axis of rotation 3 using an appropriately designed analysis device allow.
  • the cartridge 1 can first be attached to a carrier plate of the analysis device and then set in rotation by rotating the carrier plate.
  • a receiving structure 5 for introducing the liquid sample 11 into the cartridge 1 is monolithically integrated.
  • Monolithic in this case means that the receiving structure 5 is formed in the base body or from the base body 2.
  • the receiving structure 5, as in the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 and 3a-3d, can also be implemented as an insert with a separate receiving body 5f, which can be inserted into a corresponding receptacle of the base body.
  • the monolithic integration can take place, for example, through a corresponding manufacturing step, e.g. milling, injection molding, when producing the cartridge.
  • the receiving structure 5 is designed in such a way that it has an inlet area 5a that is accessible to the outside, through which the liquid sample 11 can be fed to the cartridge 1.
  • the liquid sample 11 is pipetted into the inlet area using a pipette or a similar tool 10 while the cartridge is at rest, i.e. not rotated by the analysis device.
  • the inlet area 5a is realized by a circular opening.
  • the receiving structure 5 comprises a reservoir area 5c adjoining the inlet area 5a.
  • the reservoir area 5c is designed in such a way that it holds a volume of approximately 5mL, preferably approximately 3mL, particularly preferably in the range of approximately 50-1000 pL, very particularly preferably in the range of 100-500 pL of the liquid sample 11 can.
  • the receiving structure 5 comprises an outlet region 5b adjoining the reservoir region 5c with at least one opening 5e, to which the microfluidic channel and/or chamber structure 4 is fluidically connected, so that the liquid sample 11 is discharged from the reservoir region 5c via the outlet region 5b through the at least one opening 5e can enter the channel and/or chamber structure 4.
  • the outlet region 5b has two openings 5e.
  • An opening geometry of the openings 5e is designed in such a way that the liquid sample 11 located in the reservoir area 5c does not enter the microfluidic channel and/or chamber structure 4 when the cartridge 1 is at rest, but only when the cartridge 1 is around the Rotation axis 3 is rotated at a corresponding speed and thus a centrifugal force acts on the liquid sample 11.
  • the two openings 5e are arranged on an end face 5d of the outlet region 5b. Nevertheless, these can also be implemented on a side wall that adjoins the end face 5d. Regarding the respective These can have essentially any opening geometry, with circular or rectangular opening geometry proving to be the preferred variant. Not all opening geometries have to have the same shape. It is also conceivable, for example, that the openings 5e have different opening geometries, as shown as an example in FIG. 3d, where a central circular opening located on the end face is surrounded by four further rectangular openings, which are preferably arranged equidistant from the central opening 5e. is surrounded. Regardless of the specific shape of the opening geometry, these are designed in such a way that each opening geometry has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 .
  • the openings 5e are each arranged on the base body 2 in such a way that a plane in which the respective opening geometry is located does not lie in a plane that is defined by a vector extending radially outwards through the respective opening 5e (radial vector) and the axis of rotation 3 is formed. Furthermore, it is advantageous for the invention if the receiving structure 5 is arranged and designed in the base body 2 in such a way that a radial distance from the axis of rotation 3 to a point of the reservoir area 5c is smaller than a radial distance from the respective opening 5e to the axis of rotation 3.
  • the microfluidic cartridge 1 shown in FIG. can be inserted as a separate insert with a receiving structure 5 formed in the receiving body 5f.
  • the insertion structure 6 can, for example, be designed in the shape of a cuboid and/or cylinder in the base body 2.
  • the separately designed insert 5 fundamentally differs from the previously described receiving structure only in that the receiving structure 5 is not monolithically integrated into the base body 2, but is formed from a separate material.
  • the insert also has an inlet, reservoir and outlet area 5a, 5b, 5c with at least one opening 5e.
  • Thermoplastic plastic in particular polyethylene and/or polypropylene, have proven to be particularly suitable materials for producing the insert. All features for the receiving structure 5 described below and previously can also be transferred to the two variants (monolithically integrated receiving structure and receiving structure designed as a separate insert part).
  • FIG. 3a now shows a perspective view of a specific embodiment of a receiving structure 5 designed as a separate insert part.
  • the insert part is designed in the form of a truncated cone with regard to its outer contour.
  • the truncated cone has a reservoir area 5c serving inner cavity, which is closed on one end face 5d with the exception of the at least one opening 5e and is open on a rear side opposite the end face 5d.
  • the rear opening forms the inlet area 5a for the liquid sample 11 and the front area 5d forms the outlet area 5b.
  • the receiving structure 5 designed as an insert does not have to be frusto-conical, but can also have a cylindrical shape, for example.
  • the receiving structure 5 can preferably be made of a thermoplastic, in particular polyethylene and/or polypropylene.
  • the outlet region 5b has three openings 5e on the end face 5d, of which a central opening 5e is located at a center of the end face 5d and the other two openings are each equidistant in an axis running through the center (im the same distance) are arranged from the central opening.
  • a total of five openings 5e are introduced into the end face 5d, the openings 5e having different opening geometries (circular and rectangular).
  • each opening 5e has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 .
  • all openings 5e are realized in the end face, according to the invention these do not necessarily have to be realized in the end face 5e. It is also conceivable to arrange the openings 5e in such a way that at least some of the openings are formed in a side adjacent to the end face 5d.
  • Fig. 4 shows a preferred embodiment of the receiving structure 5, according to which a filter structure 9, for example in the form of a sponge-like or other porous material, is introduced into the receiving structure 5.
  • the filter structure can be designed as a frit made of polyethylene (PE for short) or polytetrafluoroethylene (PTFE for short).
  • the filter structure can also include membranes made of silica.
  • the filter structure can also be made of microfiber and/or cotton wool.
  • the filter structure can also be designed in multiple layers from the aforementioned materials and/or heterogeneously.
  • the filter structure 9 essentially achieves two effects: First, the retention force on the liquid sample 11 is increased because it is temporarily absorbed in the porous material. In addition, suspended matter contained in the liquid sample 11 can also be filtered out. The removal of suspended matter can in turn have a positive effect on the subsequent processing or analysis step.
  • Reference symbol list for example in the form of a sponge-like or other porous material
  • Receiving structure a Inlet area of the receiving structure b Outlet area of the receiving structure c Reservoir area of the receiving structure d End face e At least one opening f Receiving body

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Abstract

The invention relates to a microfluidic cartridge (1) for carrying out at least one processing step on a liquid sample, having: - a flat main part (2) which can be rotated about a rotational axis (3) and in which a microfluidic channel and/or chamber structure (4) is formed; and - a receiving structure (5) which is located in the main part for feeding the liquid sample, wherein the receiving structure (5) is designed such that the receiving structure has an open inlet region (5a) for feeding the liquid sample, an outlet region (5b) for dispensing the sample onto the channel and/or chamber structure (4), and additionally a reservoir region (5c) for receiving the liquid sample, wherein the outlet region (5b) comprises at least one opening (5e) through which the sample can flow into the channel and/or chamber structure (4), and the geometry of the at least one opening (5e) is designed such that in an idle state, the sample is held in the reservoir region (5c) and in a rotating state, the sample enters the channel and/or chamber structure (4) through the at least one opening (5e) by means of a centrifugal force.

Description

Mikrofluidische Kartusche zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes Microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufnahmevorrichtung für eine flüssige Probe zum Einbringen in eine mikrofluidische Kartusche, eine mikrofluidische Kartusche zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, ein rotationsbasiertes Verfahren zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes und ein System zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes. The invention relates to a receiving device for a liquid sample for introduction into a microfluidic cartridge, a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, a rotation-based method for carrying out at least one processing step and a system for carrying out at least one processing step.

Die zentrifugale Mikrofluidik beschäftigt sich mit der Handhabung von Flüssigkeiten im Picoliter- bis Milliliter-Bereich in rotierenden Systemen. Solche Systeme sind meist Polymer-(Einweg)kartuschen, die in oder anstelle von Zentrifugenrotoren verwendet werden, mit der Absicht Laborprozesse zu automatisieren. Dabei können Standardlaborprozesse, wie Zentrifugieren, Mischen oder Aliquotieren in einer mikrofluidischen Kartusche implementiert werden. Zu diesem Zweck beinhalten die Kartuschen mikrofluidische Kanalstrukturen für die Fluidführung und/oder mikrofluidische Kammerstrukturen für das Auffangen von Flüssigkeiten. Die Kartuschen werden in einem rotationsbasierten Verfahren, bei dem die Kartusche mit einer vordefinierten Abfolge von Drehfrequenzen (Frequenzprotokoll) durch ein spezielles Prozessiergerät rotiert werden, bearbeitet, so dass durch die Zentrifugalkraft ein entsprechender Verarbeitungs- und/oder Analyseschritt durchgeführt werden kann. Centrifugal microfluidics deals with the handling of fluids in the picoliter to milliliter range in rotating systems. Such systems are mostly polymer (disposable) cartridges used in or instead of centrifuge rotors with the intention of automating laboratory processes. Standard laboratory processes such as centrifugation, mixing or aliquoting can be implemented in a microfluidic cartridge. For this purpose, the cartridges contain microfluidic channel structures for fluid guidance and/or microfluidic chamber structures for collecting liquids. The cartridges are processed in a rotation-based process in which the cartridge is rotated with a predefined sequence of rotation frequencies (frequency protocol) by a special processing device, so that a corresponding processing and/or analysis step can be carried out using the centrifugal force.

Anwendung kann die zentrifugale Mikrofluidik beispielsweise in chemischen und/oder biochemischen Analysen im Bereich der Prozess- und/oder der Laborautomatisierung finden. Centrifugal microfluidics can be used, for example, in chemical and/or biochemical analyzes in the area of process and/or laboratory automation.

Ein typisches Problem in der zentrifugalen Mikrofluidik ist die Schnittstelle der Kartusche, um die flüssige Probe einzugeben. Wird die flüssige Probe einfach in die Kartusche in einen entsprechenden nach außen hin geöffneten Einlassbereich eingebracht, z.B. durch Pipettieren, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Flüssigkeit in Kontakt mit der mikrofluidischen Kanal- und/oder der Kammerstruktur kommt, während die Kartusche sich in einem nicht rotierenden Zustand befindet, d.h. stillsteht. Abhängig von den Benetzungseigenschaften des Einlassbereiches sowie der mikrofluidischen Kanal- und/oder Kammerstruktur führt eine Kapillarkraft dazu, dass sich die Flüssigkeit im Zeitraum weniger Sekunden bis Minuten ungewollt in der Struktur verteilt und damit einen gewünschten Verarbeitungs- und/oder Analyseschritt an der flüssigen Probe verhindert. A typical problem in centrifugal microfluidics is the interface of the cartridge to input the liquid sample. If the liquid sample is simply introduced into the cartridge in a corresponding inlet area that is open to the outside, e.g. by pipetting, there is a fundamental risk that the liquid will come into contact with the microfluidic channel and/or the chamber structure while the cartridge is in one is in a non-rotating state, i.e. standing still. Depending on the wetting properties of the inlet area and the microfluidic channel and/or chamber structure, a capillary force causes the liquid to be unintentionally distributed throughout the structure over a period of a few seconds to minutes, thus preventing a desired processing and/or analysis step on the liquid sample .

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, bei der eine flüssige Probe im ruhenden Zustand in eine mikrofluidische Kartusche eingebracht werden kann, ohne dass die flüssige Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eintreten kann. The invention is therefore based on the object of proposing a possibility in which a liquid sample can be introduced into a microfluidic cartridge in the resting state without the liquid sample being able to enter the microfluidic channel and/or chamber structure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Aufnahmevorrichtung gemäß PatentanspruchThe object is achieved according to the invention by the recording device according to the patent claim

1 , die mikrofluidische Kartusche gemäß Patentanspruch 5, die mikrofluidische Kartusche gemäß Patentanspruch 11 , das rotationsbasierte Verfahren gemäß Patentanspruch 16, und dem System gemäß Patentanspruch 17. 1, the microfluidic cartridge according to claim 5, the microfluidic cartridge according to Patent claim 11, the rotation-based method according to patent claim 16, and the system according to patent claim 17.

Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung für eine flüssige Probe zum Einbringen in eine mikrofluidische Kartusche umfasst einen Aufnahmekörper mit einer integrierten Aufnahmestruktur, die derartig ausgebildet ist, dass sie einen nach außen hin offenen Einlassbereich zur Eingabe der flüssigen Probe durch ein abgebendes externes Werkzeug, einen Auslassbereich zur Abgabe der flüssigen Probe an eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur und ferner einen den Einlass- und den Auslassbereich verbindenden Reservoirbereich zur Aufnahme der flüssigen Probe aufweist, wobei der Auslassbereich zumindest eine Öffnung umfasst, durch die in einem eingelegten Zustand, bei dem die Aufnahmestruktur in die mikrofluidische Kartusche eingebracht ist, die flüssige Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur fließen kann, und wobei eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie der zumindest einen Öffnung derartig ausgeführt ist, dass in einem ruhenden Zustand, bei dem die mikrofluidische Kartusche nicht rotiert wird, die flüssige Probe in dem Reservoirbereich gehalten wird und in einem rotierenden Zustand, bei dem die mikrofluidische Kartusche rotiert wird, die flüssige Probe durch die zumindest eine Öffnung durch eine Zentrifugalkraft in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eintritt. The receiving device according to the invention for a liquid sample for introduction into a microfluidic cartridge comprises a receiving body with an integrated receiving structure, which is designed such that it has an inlet area that is open to the outside for inputting the liquid sample through a dispensing external tool, an outlet area for dispensing the liquid sample to a microfluidic channel and / or chamber structure and further a reservoir region connecting the inlet and outlet regions for receiving the liquid sample, the outlet region comprising at least one opening through which in an inserted state in which the receiving structure is in the microfluidic cartridge is introduced, the liquid sample can flow into the microfluidic channel and / or chamber structure, and wherein a, preferably circular opening geometry of the at least one opening is designed such that in a resting state in which the microfluidic cartridge is not rotated, the liquid sample is held in the reservoir area and in a rotating state in which the microfluidic cartridge is rotated, the liquid sample enters the microfluidic channel and / or chamber structure through the at least one opening by a centrifugal force.

Erfindungsgemäß wird eine Aufnahmevorrichtung und eine mikrofluidische Kartusche vorgeschlagen, die derartig ausgebildet sind, dass ein ungewolltes Eindringen der flüssigen Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur im nicht rotierenden Zustand (ruhenden Zustand) der mikrofluidischen Kartusche verhindert wird. Hierzu ist eine Aufnahmestruktur in dem Aufnahmekörper bzw. in der Kartusche realisiert, in die die flüssige Probe eingebracht werden kann und von der die flüssige Probe durch zumindest eine Öffnung in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eintreten kann. Die zumindest eine Öffnung ist dabei derartig ausgebildet, dass die flüssige Probe durch die Öffnung in dem Reservoirbereich gehalten wird, so dass diese im ruhenden Zustand nicht in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eintreten kann. Sobald durch Rotieren der Kartusche eine gewisse Zentrifugalkraft erzeugt wird, überschreitet der von der flüssigen Probe erzeugte Zentrifugaldruck den Kapillardruck an der Öffnung und die flüssige Probe fließt aus der Aufnahmestruktur durch die zumindest eine Öffnung in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur zur Durchführung des Verarbeitungsschritts. According to the invention, a receiving device and a microfluidic cartridge are proposed, which are designed in such a way that unwanted penetration of the liquid sample into the microfluidic channel and/or chamber structure in the non-rotating state (resting state) of the microfluidic cartridge is prevented. For this purpose, a receiving structure is implemented in the receiving body or in the cartridge, into which the liquid sample can be introduced and from which the liquid sample can enter the microfluidic channel and/or chamber structure through at least one opening. The at least one opening is designed in such a way that the liquid sample is held in the reservoir area through the opening so that it cannot enter the microfluidic channel and/or chamber structure in the resting state. As soon as a certain centrifugal force is generated by rotating the cartridge, the centrifugal pressure generated by the liquid sample exceeds the capillary pressure at the opening and the liquid sample flows from the receiving structure through the at least one opening into the microfluidic channel and/or chamber structure to carry out the processing step .

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung kann vorsehen, dass der Aufnahmekörper eine im Wesentlichen rotationssymmetrische, vorzugsweise kegelstumpfförmige Außenkontur aufweist. Insbesondere kann die Aufnahmevorrichtung vorsehen, dass der nach außen hin offene Einlassbereich zur Eingabe der flüssigen Probe an einer Grundfläche der kegelstumpfförmigen Außenkontur und die zumindest eine Öffnung des Auslassbereichs an einer Deckfläche der kegelstumpfförmigen Außenkontur angeordnet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung kann vorsehen, dass der Aufnahmekörper aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen ausgebildet ist. An advantageous embodiment of the receiving device according to the invention can provide that the receiving body has a substantially rotationally symmetrical, preferably frusto-conical outer contour. In particular, the receiving device can provide that the inlet region, which is open to the outside, for entering the liquid sample is arranged on a base surface of the frusto-conical outer contour and the at least one opening of the outlet region is arranged on a top surface of the frusto-conical outer contour. A further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention can provide that the receiving body is made of a thermoplastic, in particular polyethylene and/or polypropylene.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine mikrofluidische Kartusche zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines Analyseverfahrens aufweisend: einen flächig, vorzugsweise zumindest teilkreisförmig ausgebildeten Grundkörper, der sich um eine Rotationsachse rotieren lässt und in dem eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur zur Durchführung des wenigstens einen Verarbeitungsschrittes ausgebildet ist; eine in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur zur Eingabe der flüssigen Probe, wobei die Aufnahmestruktur derartig ausgebildet ist, dass sie einen nach außen hin offenen Einlassbereich zur Eingabe der flüssigen Probe durch ein abgebendes externes Werkzeug, einen Auslassbereich zur Abgabe der flüssigen Probe an die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur und ferner einen den Einlass- und den Auslassbereich verbindenden Reservoirbereich zur Aufnahme der flüssigen Probe aufweist, wobei der Auslassbereich zumindest eine Öffnung umfasst, durch die die flüssige Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur fließen kann, und wobei eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie der zumindest einen Öffnung derartig ausgeführt ist, dass in einem ruhenden Zustand die flüssige Probe in dem Reservoirbereich gehalten wird und in einem rotierenden Zustand die flüssige Probe durch die zumindest eine Öffnung durch eine Zentrifugalkraft in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eintritt. The invention further relates to a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body, which can be rotated about an axis of rotation and in which a microfluidic channel and/or chamber structure is designed to carry out the at least one processing step; a receiving structure monolithically integrated into the base body for inputting the liquid sample, the receiving structure being designed in such a way that it has an inlet area that is open to the outside for inputting the liquid sample through a dispensing external tool, an outlet area for dispensing the liquid sample to the microfluidic channel - and / or chamber structure and further a reservoir area connecting the inlet and outlet areas for receiving the liquid sample, the outlet area comprising at least one opening through which the liquid sample can flow into the microfluidic channel and / or chamber structure, and where a preferably circular opening geometry of the at least one opening is designed such that in a stationary state the liquid sample is held in the reservoir area and in a rotating state the liquid sample passes through the at least one opening by centrifugal force into the microfluidic channel and/or Chamber structure occurs.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung oder der mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass in die Aufnahmestruktur, insbesondere in dem Auslassbereich der Aufnahmestruktur eine Filterstruktur eingebracht ist. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Filterstruktur ein schwammartiges oder ein sonstig poröses Material aufweist. An advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that a filter structure is introduced into the receiving structure, in particular in the outlet region of the receiving structure. In particular, the embodiment can provide that the filter structure has a sponge-like or other porous material.

Die Filterstruktur dient im Wesentlichen dazu, zwei Effekte zu erzielen. Zum einen kann die Rückhaltekraft erhöht werden, da die flüssige Probe vorübergehend in der Filterstruktur aufgenommen wird, und zum anderen können in der flüssigen Probe enthaltene Schwebstoffe herausgefiltert werden. The filter structure essentially serves to achieve two effects. On the one hand, the retention force can be increased because the liquid sample is temporarily absorbed in the filter structure, and on the other hand, suspended matter contained in the liquid sample can be filtered out.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung oder der mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass die zumindest eine Öffnung eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie umfasst, die eine Querschnittsfläche kleiner 30 mm2, vorzugsweise kleiner 13 mm2, besonders bevorzugt kleiner 3,2 mm2 aufweist, wobei die Öffnungsgeometrie vorzugsweise kreis- und/oder rechteckförmig ausgebildet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung oder der mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass der Auslassbereich mehrere Öffnungen umfasst, die zumindest teilweise eine unterschiedliche Öffnungsgeometrie aufweisen. Beispielsweise kann ein Teil der Öffnungen im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein, wohingegen der andere Teil rechteckförmig ausgebildet sein kann. A further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that the at least one opening comprises a, preferably circular, opening geometry which has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 , wherein the opening geometry is preferably circular and/or rectangular. A further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that the outlet region comprises a plurality of openings, which at least partially have a different opening geometry. For example, part of the openings can be essentially circular, whereas the other part can be rectangular.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung oder der mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass die Aufnahmestruktur eine vom Einlassbereich zu dem Auslassbereich konisch zulaufende Struktur aufweist. A further advantageous embodiment of the receiving device according to the invention or the microfluidic cartridge can provide that the receiving structure has a structure that tapers conically from the inlet area to the outlet area.

Die Erfindung betrifft weiterhin Mikrofluidische Kartusche zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines Analyseverfahrens aufweisend: einen flächig, vorzugsweise zumindest teilkreisförmig ausgebildeten Grundkörper, der sich um eine Rotationsachse rotieren lässt und in dem eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur zur Durchführung des wenigstens einen Verarbeitungsschrittes ausgebildet ist; eine in dem Grundkörper zur Aufnahme einer Aufnahmevorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildete Einlegestruktur, wobei die Aufnahmevorrichtung in die Einlegestruktur eingeführt ist, so dass sich die Aufnahmevorrichtung in dem Grundkörper befindet. The invention further relates to a microfluidic cartridge for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body, which can be rotated about an axis of rotation and in which one microfluidic channel and/or chamber structure is designed to carry out the at least one processing step; an insertion structure formed in the base body for receiving a receiving device according to one of the previously described embodiments, wherein the receiving device is inserted into the insertion structure so that the receiving device is located in the base body.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass der Grundkörper aus Cycloolefin-Copolymeren, Cyclo-Olefin-Polymer, Polystyrol, Polymethylmethacrylat und/oder Polycarbonat ausgebildet ist. An advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the base body is formed from cycloolefin copolymers, cyclo-olefin polymer, polystyrene, polymethyl methacrylate and/or polycarbonate.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur derartig auf bzw. in dem Grundkörper angeordnet ist, dass der Einlassbereich näher zu der Rotationsachse liegt als der Auslassbereich. A further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device is arranged on or in the base body in such a way that the inlet region is closer to the axis of rotation than the outlet area.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur, insbesondere der Auslassbereich bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur derartig in dem Grundkörper angeordnet ist, dass eine Ebene, in der die zumindest eine Öffnung des Auslassbereichs liegt, nicht in einer Ebene liegt, die durch die Rotationsachse und einen durch die zumindest eine Öffnung verlaufenden radialen Vektor gebildet wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Kartusche kann vorsehen, dass die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur derartig in dem Grundkörper angeordnet ist, dass der Reservoirbereich im Wesentlichen radial näher an der Rotationsachse liegt als die zumindest eine Öffnung. A further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body, in particular the outlet region or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device, is arranged in the base body in such a way that a plane in which the at least an opening of the outlet region lies, does not lie in a plane which is formed by the axis of rotation and a radial vector running through the at least one opening. A further advantageous embodiment of the microfluidic cartridge according to the invention can provide that the receiving structure monolithically integrated into the base body or the insert structure formed in the base body for receiving the receiving device is arranged in the base body in such a way that the reservoir area is essentially radially closer to the axis of rotation than the at least one opening.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein rotationsbasiertes Verfahren zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes, wobei verfahrensgemäß eine mikrofluidische Kartusche gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen bereitgestellt wird, die Kartusche mittels eines externen Werkzeuges, insbesondere einer Pipette mit der flüssigen Probe in dem ruhenden Zustand derartig befüllt wird, dass die flüssige Probe durch den nach außen hin offenen Einlassbereich mit dem Werkzeug in den Reservoirbereich eingebracht wird, wobei die flüssige Probe in dem Reservoirbereich gesammelt und in dem ruhenden Zustand gehalten wird, die Kartusche in Rotation um die Rotationsachse gesetzt wird, so dass die flüssige Probe in dem rotierenden Zustand durch die zumindest eine Öffnung in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur eingebracht wird, und der wenigstens eine Verarbeitungsschritt, insbesondere der Analyseschritt mit der flüssigen Probe durchgeführt wird. The invention further relates to a rotation-based method for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, wherein according to the method a microfluidic cartridge according to one of the previously described embodiments is provided, the cartridge using an external tool, in particular a pipette, with the liquid sample in the resting state is filled in that the liquid sample is introduced into the reservoir area with the tool through the inlet area which is open to the outside, the liquid sample being collected in the reservoir area and kept in the resting state, the cartridge is set in rotation about the axis of rotation, so in that the liquid sample is introduced in the rotating state through the at least one opening into the microfluidic channel and/or chamber structure, and the at least one processing step, in particular the analysis step, is carried out with the liquid sample.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein System zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines mikrofluidischen Analyseverfahrens, umfassend: eine mikrofluidische Kartusche gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, ein externes Werkzeug, insbesondere eine Pipette zur Abgabe der flüssigen Probe in den nach außen hin offenen Einlassbereich der mikrofluidischen Kartusche. Furthermore, the invention also relates to a system for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular a microfluidic analysis method, comprising: a microfluidic cartridge according to one of the previously described embodiments, an external tool, in particular a pipette for dispensing the liquid sample into the inlet area of the microfluidic cartridge, which is open to the outside.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:

Fig. 1 : eine mikrofluidische Kartusche zum Einsatz in einem rotationsbasierten Verfahren zur Durchführung eines Verarbeitungs- und/oder Analyseschrittes in die eine erfindungsgemäße Aufnahmestruktur monolithisch integriert ist, 1: a microfluidic cartridge for use in a rotation-based method for carrying out a processing and/or analysis step into which a receiving structure according to the invention is monolithically integrated,

Fig. 2: eine mikrofluidische Kartusche mit einer Einlegestruktur zur Aufnahme einer als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur, 2: a microfluidic cartridge with an insert structure for receiving a receiving structure designed as a separate insert part,

Fig. 3a: eine perspektivische Ansicht einer als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur, Fig. 3b: einen Längsschnitt durch die als separates Einlegeteil ausgebildete Aufnahmestruktur, 3a: a perspective view of a receiving structure designed as a separate insert, 3b: a longitudinal section through the receiving structure designed as a separate insert,

Fig. 3c: eine stirnseitige Ansicht der als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur mit einer ersten möglichen Ausgestaltung der Öffnung, 3c: a front view of the receiving structure designed as a separate insert part with a first possible configuration of the opening,

Fig. 3d: wiederum eine stirnseitige Ansicht der als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur mit einer zweiten möglichen Ausgestaltung der Öffnung, und Fig. 3d: again a front view of the receiving structure designed as a separate insert part with a second possible configuration of the opening, and

Fig. 4: eine bevorzugte Ausgestaltung der Aufnahmestruktur mit einer in der Aufnahmestruktur befindlichen Filterstruktur. Fig. 4: a preferred embodiment of the receiving structure with a filter structure located in the receiving structure.

Fig. 1 zeigt eine mikrofluidische Kartusche 1 zum Einsatz in einem rotationsbasierten Verfahren zur Durchführung eines Verarbeitungs- und/oder Analyseschrittes an einer flüssigen Probe 11. Die mikrofluidische Kartusche 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form einer Scheibe, ähnlich einer CD-ROM, ausgebildet. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf eine scheibenförmige mikrofluidische Kartusche 1 beschränkt, sondern kann jeden beliebig flächig ausgestalteten Grundkörper, der sich um eine Rotationsachse 3 rotieren lässt, umfassen. Bevorzugt ist die mikrofluidische Kartusche 1 jedoch in Form einer teilkreisförmigen, insb. halbkreisförmigen Scheibe ausgebildet. 1 shows a microfluidic cartridge 1 for use in a rotation-based method for carrying out a processing and/or analysis step on a liquid sample 11. In the exemplary embodiment shown, the microfluidic cartridge 1 is designed in the form of a disk, similar to a CD-ROM . Nevertheless, the invention is not limited to a disk-shaped microfluidic cartridge 1, but can include any base body of any flat design that can be rotated about a rotation axis 3. However, the microfluidic cartridge 1 is preferably designed in the form of a part-circular, especially semi-circular disk.

Die mikrofluidische Kartusche 1 ist aus einem Kunststoff bzw. einem Polymer hergestellt. Beispielsweise kann die mikrofluidischen Kartuschen 1 aus Cycloolefin-Copolymeren (kurz: COC), Cyclo-Olefin-Polymer (kurz: COP), Polystyrol (kurz: PS), Polymethylmethacrylat (kurz: PMMA) und/oder Polycarbonat (kurz: PC) hergestellt sein. The microfluidic cartridge 1 is made of a plastic or a polymer. For example, the microfluidic cartridges 1 can be made from cycloolefin copolymers (COC for short), cyclo-olefin polymer (COP for short), polystyrene (PS for short), polymethyl methacrylate (PMMA for short) and/or polycarbonate (PC for short). be.

In die mikrofluidische Kartusche 1 ist ein mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur 4 integriert, die dazu dient, die in die Kartusche 1 einzubringende flüssige Probe 11 einem speziellen Verarbeitungs- und/oder Analyseschritt durch Rotieren der Kartusche 1 um die Rotationsachse 3 zu unterziehen. Derartige Verarbeitungs- und/oder Analyseschritt können beispielsweise die eingangs genannten Laborprozesse, wie Zentrifugieren, Mischen oder Aliquotieren, umfassen. A microfluidic channel and/or chamber structure 4 is integrated into the microfluidic cartridge 1, which serves to subject the liquid sample 11 to be introduced into the cartridge 1 to a special processing and/or analysis step by rotating the cartridge 1 about the axis of rotation 3. Such processing and/or analysis steps can include, for example, the laboratory processes mentioned at the beginning, such as centrifugation, mixing or aliquoting.

Um ein Rotieren der Kartusche 1 zu ermöglichen, ist dieser die Rotationsachse zugeordnet, die sich, wie in Fig. 1 dargestellt, innerhalb des Grundkörpers 2 befinden kann, und senkrecht auf einer Ebene steht, die sich parallel zu einer Oberfläche des flächig ausgebildeten Grundkörpers 2 erstreckt. Die Rotationsachse 3 muss allerdings nicht innerhalb des Grundkörpers 2 liegen, sondern kann auch außerhalb sein. Dies ist insb. dann der Fall, wenn der Grundkörper 2 in Form einer teilkreisförmigen Scheibe ausgebildet ist. Die Rotationsachse 3 dient dazu, die mikrofluidische Kartusche 1 durch ein entsprechend ausgebildetes Analysegerät, um die Rotationsachse 3 rotieren zu lassen. Hierzu kann die Kartusche 1 zunächst an eine Trägerplatte des Analysegerätes angebracht werden und anschließend durch Rotieren der Trägerplatte in Rotation versetzt werden. In order to enable the cartridge 1 to rotate, the axis of rotation is assigned to it, which, as shown in FIG. 1, can be located within the base body 2 and is perpendicular to a plane which is parallel to a surface of the flat base body 2 extends. However, the axis of rotation 3 does not have to lie within the base body 2, but can also be outside. This is particularly the case when the base body 2 is designed in the form of a part-circular disk. The axis of rotation 3 serves to rotate the microfluidic cartridge 1 about the axis of rotation 3 using an appropriately designed analysis device allow. For this purpose, the cartridge 1 can first be attached to a carrier plate of the analysis device and then set in rotation by rotating the carrier plate.

In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Aufnahmestruktur 5 zum Einbringen der flüssigen Probe 11 in die Kartusche 1 monolithisch integriert. Monolithisch bedeutet in diesem Fall, dass die Aufnahmestruktur 5 in dem Grundkörper bzw. aus dem Grundkörper 2 ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu, kann die Aufnahmestruktur 5, wie in den in Fig. 2 und 3a-3d dargestellten Ausführungsbeispielen, auch als Einlegeteil mit einem separaten Aufnahmekörper 5f realisiert sein, welches in eine entsprechende Aufnahme des Grundkörpers einbringbar ist. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a receiving structure 5 for introducing the liquid sample 11 into the cartridge 1 is monolithically integrated. Monolithic in this case means that the receiving structure 5 is formed in the base body or from the base body 2. In contrast to this, the receiving structure 5, as in the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 and 3a-3d, can also be implemented as an insert with a separate receiving body 5f, which can be inserted into a corresponding receptacle of the base body.

Die monolithische Integration kann beispielsweise durch einen entsprechenden Fertigungsschritt, z.B. Fräsen, Spritzguss, beim Herstellen der Kartusche erfolgen. The monolithic integration can take place, for example, through a corresponding manufacturing step, e.g. milling, injection molding, when producing the cartridge.

Die Aufnahmestruktur 5 ist dabei derartig ausgeführt, dass sie einen nach außen hin zugänglichen Einlassbereich 5a aufweist, durch den die flüssige Probe 11 der Kartusche 1 zugeführt werden kann. Im einfachsten Fall wird die flüssige Probe 11 durch eine Pipette oder ein ähnliches Werkzeug 10 in den Einlassbereich einpipettiert, während sich die Kartusche in Ruhe befindet, d.h. nicht durch das Analysegerät rotiert wird. Im einfachsten Fall ist der Einlassbereich 5a durch eine kreisrunde Öffnung realisiert. Zur Aufnahme bzw. dem Speichern der flüssigen Probe 11 umfasst die Aufnahmestruktur 5 einen an den Einlassbereich 5a anschließenden Reservoirbereich 5c. Der Reservoirbereich 5c ist dabei derartig ausgebildet, dass dieser ein Volumen von ca. 5mL, vorzugsweise von ca. 3mL, besonders bevorzugt im Bereich von ca. 50-1000 pL, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 100-500 pL der flüssigen Probe 11 aufnehmen kann. Ferner umfasst die Aufnahmestruktur 5 einen an den Reservoirbereich 5c anschließenden Auslassbereich 5b mit zumindest einer Öffnung 5e, an die die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur 4 fluidisch angeschlossen ist, so dass die flüssige Probe 11 von dem Reservoirbereich 5c über den Auslassbereich 5b durch die zumindest eine Öffnung 5e in die Kanal- und/oder Kammerstruktur 4 eintreten kann. The receiving structure 5 is designed in such a way that it has an inlet area 5a that is accessible to the outside, through which the liquid sample 11 can be fed to the cartridge 1. In the simplest case, the liquid sample 11 is pipetted into the inlet area using a pipette or a similar tool 10 while the cartridge is at rest, i.e. not rotated by the analysis device. In the simplest case, the inlet area 5a is realized by a circular opening. For receiving or storing the liquid sample 11, the receiving structure 5 comprises a reservoir area 5c adjoining the inlet area 5a. The reservoir area 5c is designed in such a way that it holds a volume of approximately 5mL, preferably approximately 3mL, particularly preferably in the range of approximately 50-1000 pL, very particularly preferably in the range of 100-500 pL of the liquid sample 11 can. Furthermore, the receiving structure 5 comprises an outlet region 5b adjoining the reservoir region 5c with at least one opening 5e, to which the microfluidic channel and/or chamber structure 4 is fluidically connected, so that the liquid sample 11 is discharged from the reservoir region 5c via the outlet region 5b through the at least one opening 5e can enter the channel and/or chamber structure 4.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Auslassbereich 5b zwei Öffnungen 5e auf. Eine Öffnungsgeometrie der Öffnungen 5e ist dabei jeweils derartig ausgeführt, dass sich die in dem Reservoirbereich 5c befindliche flüssige Probe 11 im ruhenden Zustand der Kartusche 1 nicht in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur 4 eintritt, sondern erst, wenn die Kartusche 1 um die Rotationsachse 3 mit einer entsprechenden Drehzahl rotiert wird und somit eine Zentrifugalkraft auf die flüssige Probe 11 wirkt. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the outlet region 5b has two openings 5e. An opening geometry of the openings 5e is designed in such a way that the liquid sample 11 located in the reservoir area 5c does not enter the microfluidic channel and/or chamber structure 4 when the cartridge 1 is at rest, but only when the cartridge 1 is around the Rotation axis 3 is rotated at a corresponding speed and thus a centrifugal force acts on the liquid sample 11.

Ferner sind in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Öffnungen 5e an einer Stirnseite 5d des Auslassbereiches 5b angeordnet. Gleichwohl können diese auch an einer Seitenwand, die an die Stirnseite 5d angrenzt, realisiert sein. Hinsichtlich der jeweiligen Öffnungsgeometrie können diese im Wesentlichen beliebig ausgebildet sein, wobei sich kreisförmige oder rechteckförmige Öffnungsgeometrie als bevorzugt Variante herausgestellt haben. Hierbei müssen auch nicht alle Öffnungsgeometrien die gleiche Form aufweisen. Denkbar ist bspw. auch, dass die Öffnungen 5e unterschiedliche Öffnungsgeometrien aufweisen, wie dies exemplarisch in Fig. 3d dargestellt ist, wo eine an der Stirnseite befindliche zentrale kreisförmige Öffnung von vier weiteren rechteckförmigen Öffnungen, die vorzugsweise äquidistant zu der zentralen Öffnung 5e angeordnet sind, umgeben ist. Unabhängig von der konkreten Form der Öffnungsgeometrie sind diese dabei derartig ausgeführt, dass jede Öffnungsgeometrie eine Querschnittsfläche kleiner 30 mm2, vorzugsweise kleiner 13 mm2, besonders bevorzugt kleiner 3,2 mm2 aufweist. Furthermore, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the two openings 5e are arranged on an end face 5d of the outlet region 5b. Nevertheless, these can also be implemented on a side wall that adjoins the end face 5d. Regarding the respective These can have essentially any opening geometry, with circular or rectangular opening geometry proving to be the preferred variant. Not all opening geometries have to have the same shape. It is also conceivable, for example, that the openings 5e have different opening geometries, as shown as an example in FIG. 3d, where a central circular opening located on the end face is surrounded by four further rectangular openings, which are preferably arranged equidistant from the central opening 5e. is surrounded. Regardless of the specific shape of the opening geometry, these are designed in such a way that each opening geometry has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 .

Vorteilhafterweise sind die Öffnungen 5e jeweils derartig auf dem Grundkörper 2 angeordnet, dass eine Ebene, in der sich die jeweilige Öffnungsgeometrie befindet, nicht in einer Ebene liegt, die durch einen sich durch die jeweilige Öffnung 5e radial nach außen erstreckenden Vektor (radial Vektor) und die Rotationsachse 3 gebildet wird. Ferner ist es für die Erfindung von Vorteil, wenn die Aufnahmestruktur 5 derartig in dem Grundkörper 2 angeordnet und ausgebildet ist, dass ein radialer Abstand von der Rotationsachse 3 zu einem Punkt des Reservoirbereichs 5c kleiner ist als ein radialer Abstand der jeweiligen Öffnung 5e zu der Rotationsachse 3. Advantageously, the openings 5e are each arranged on the base body 2 in such a way that a plane in which the respective opening geometry is located does not lie in a plane that is defined by a vector extending radially outwards through the respective opening 5e (radial vector) and the axis of rotation 3 is formed. Furthermore, it is advantageous for the invention if the receiving structure 5 is arranged and designed in the base body 2 in such a way that a radial distance from the axis of rotation 3 to a point of the reservoir area 5c is smaller than a radial distance from the respective opening 5e to the axis of rotation 3.

Fig. 2 zeigt eine mikrofluidische Kartusche 1 , die hinsichtlich des Grundkörpers 2 wie zuvor beschrieben ausgebildet sein kann. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten mikrofluidischen Kartusche 1 , weist die in Fig. 2 dargestellte mikrofluidische Kartusche 1 allerdings keine monolithisch integrierte Aufnahmestruktur 5 auf, sondern eine Einlegestruktur 6, in die eine, wie in den Figuren 3a bis 3d gesondert dargestellt, als separates Einlegeteil mit einer in dem Aufnahmekörper 5f ausgebildeten Aufnahmestruktur 5 einbringbar ist. Die Einlegestruktur 6 kann bspw. quader- und/oder zylinderförmig in dem Grundkörper 2 ausgebildet sein. 2 shows a microfluidic cartridge 1, which can be designed as described above with regard to the base body 2. In contrast to the microfluidic cartridge 1 shown in FIG. 1, the microfluidic cartridge 1 shown in FIG. can be inserted as a separate insert with a receiving structure 5 formed in the receiving body 5f. The insertion structure 6 can, for example, be designed in the shape of a cuboid and/or cylinder in the base body 2.

Das separat ausgebildet Einlegeteil 5 unterscheidet sich grundsätzlich von der zuvor beschrieben Aufnahmestruktur nur insofern, als dass die Aufnahmestruktur 5 nicht monolithisch in den Grundkörper 2 integriert ist, sondern aus einem separaten Material ausgebildet ist. Insofern weist das Einlegeteil auch einen Einlass- Reservoir- und Auslassbereich 5a, 5b, 5c mit zumindest einer Öffnung 5e auf. Als besonders geeignete Materialen zur Herstellung des Einlegeteils haben sich thermoplastische Kunststoff, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen herausgestellt. Sämtliche nachfolgend und zuvor beschriebenen Merkmale für die Aufnahmestruktur 5 sind ferner auf die beiden Varianten (monolithisch integriert Aufnahmestruktur und als separates Einlegeteil ausgebildet Aufnahmestruktur) übertragbar. The separately designed insert 5 fundamentally differs from the previously described receiving structure only in that the receiving structure 5 is not monolithically integrated into the base body 2, but is formed from a separate material. In this respect, the insert also has an inlet, reservoir and outlet area 5a, 5b, 5c with at least one opening 5e. Thermoplastic plastic, in particular polyethylene and/or polypropylene, have proven to be particularly suitable materials for producing the insert. All features for the receiving structure 5 described below and previously can also be transferred to the two variants (monolithically integrated receiving structure and receiving structure designed as a separate insert part).

Fig. 3a zeigt nun eine perspektivische Ansicht einer konkreten Ausgestaltung einer als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur 5. Das Einlegeteil ist hinsichtlich seiner äußeren Kontur in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet. Der Kegelstumpf weist einen als Reservoirbereich 5c dienenden inneren Hohlraum auf, der an einer Stirnseite 5d mit Ausnahme der zumindest einen Öffnung 5e verschlossen und an einer der Stirnseite 5d gegenüberliegenden Rückseite geöffnet ist. Die rückseitige Öffnung bildet den Einlassbereich 5a für die flüssige Probe 11 und der stirnseitige Bereich 5d den Auslassbereich 5b. Gleichwohl muss die als Einlegeteil ausgebildet Aufnahmestruktur 5 nicht kegelstumpfförmig sein, sondern kann bspw. auch eine zylindrische Form aufweisen. 3a now shows a perspective view of a specific embodiment of a receiving structure 5 designed as a separate insert part. The insert part is designed in the form of a truncated cone with regard to its outer contour. The truncated cone has a reservoir area 5c serving inner cavity, which is closed on one end face 5d with the exception of the at least one opening 5e and is open on a rear side opposite the end face 5d. The rear opening forms the inlet area 5a for the liquid sample 11 and the front area 5d forms the outlet area 5b. Nevertheless, the receiving structure 5 designed as an insert does not have to be frusto-conical, but can also have a cylindrical shape, for example.

Fig. 3b zeigt einen Längsschnitt durch die als separates Einlegeteil ausgebildete Aufnahmestruktur 5. Die Aufnahmestruktur 5 kann dabei vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, gefertigt sein. 3b shows a longitudinal section through the receiving structure 5 designed as a separate insert. The receiving structure 5 can preferably be made of a thermoplastic, in particular polyethylene and/or polypropylene.

Fig. 3c und 3d zeigen jeweils eine stirnseitige Ansicht der als separates Einlegeteil ausgebildeten Aufnahmestruktur 5 zur Verdeutlichung von möglichen Ausgestaltungsvarianten der Öffnung bzw. Öffnungen 5e. In dem in Fig. 3c dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Auslassbereich 5b an der Stirnseite 5d drei Öffnungen 5e auf, wovon eine zentrale Öffnung 5e sich in einem Mittelpunkt der Stirnseite 5d befindet und die beiden anderen Öffnungen in einer durch den Mittelpunkt verlaufenden Achse jeweils äquidistant (im gleichen Abstand) zu der zentralen Öffnung angeordnet sind. Gemäß dem in Fig. 3d dargestellten Ausführungsbeispiel sind, wie bereits zuvor beschrieben, insgesamt fünf Öffnungen 5e in die Stirnseite 5d eingebracht, wobei die Öffnungen 5e unterschiedliche Öffnungsgeometrien (kreis- und rechteckförmig) aufweisen. Wie bereits beschrieben, weist jede Öffnung 5e eine Querschnittsfläche kleiner 30 mm2, vorzugsweise kleiner 13 mm2, besonders bevorzugt kleiner 3,2 mm2 auf. Obwohl gemäß dem in den Fig. 3c und 3d dargestellten Ausführungsbeispielen sämtliche Öffnungen 5e jeweils in der Stirnseite realisiert sind, müssen diese erfindungsgemäß nicht zwingend in der Stirnseite 5e realisiert sein. Denkbar ist auch eine Anordnung der Öffnungen 5e derartig, dass zumindest ein Teil der Öffnungen in einer an die Stirnseite 5d angrenzenden Seite ausgebildet sind. 3c and 3d each show a front view of the receiving structure 5 designed as a separate insert to illustrate possible design variants of the opening or openings 5e. In the exemplary embodiment shown in Fig. 3c, the outlet region 5b has three openings 5e on the end face 5d, of which a central opening 5e is located at a center of the end face 5d and the other two openings are each equidistant in an axis running through the center (im the same distance) are arranged from the central opening. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3d, as already described above, a total of five openings 5e are introduced into the end face 5d, the openings 5e having different opening geometries (circular and rectangular). As already described, each opening 5e has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 . Although according to the exemplary embodiments shown in FIGS. 3c and 3d all openings 5e are realized in the end face, according to the invention these do not necessarily have to be realized in the end face 5e. It is also conceivable to arrange the openings 5e in such a way that at least some of the openings are formed in a side adjacent to the end face 5d.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Aufnahmestruktur 5 gemäß derer eine Filterstruktur 9, z.B. in Form eines schwammartigen oder sonstig porösen Materials in die Aufnahmestruktur 5 eingebracht ist. Beispielsweise kann die Filterstruktur ais Fritte aus Polyethylen (kurz: PE) oder Polytetrafluorethylen (kurz: PTFE) ausgebildet sein. Alternativ kann die Filterstruktur aber auch Membranen aus Silica umfassen. Gemäß einerweiteren Alternative kann die Filterstruktur auch aus Mikrofaser und/oder Watte ausgebildet sein. Ferner kann die Filterstruktur auch mehrlagig aus den zuvor genannten Materialien und/oder heterogen ausgebildet sein. Durch die Filterstruktur 9 werden im Wesentlichen zwei Effekte erzielt: Zunächst wird die Rückhaltekraft auf die flüssige Probe 11 erhöht, da diese vorübergehend im porösen Material aufgenommen wird. Darüber hinaus können aber auch in der flüssigen Probe 11 enthaltene Schwebstoffe herausgefiltert werden. Das Entfernen von Schwebstoffen wiederum kann sich positiv auf den nachfolgenden Verarbeitungs- bzw. Analyseschritt auswirken. Bezugszeichenliste Fig. 4 shows a preferred embodiment of the receiving structure 5, according to which a filter structure 9, for example in the form of a sponge-like or other porous material, is introduced into the receiving structure 5. For example, the filter structure can be designed as a frit made of polyethylene (PE for short) or polytetrafluoroethylene (PTFE for short). Alternatively, the filter structure can also include membranes made of silica. According to a further alternative, the filter structure can also be made of microfiber and/or cotton wool. Furthermore, the filter structure can also be designed in multiple layers from the aforementioned materials and/or heterogeneously. The filter structure 9 essentially achieves two effects: First, the retention force on the liquid sample 11 is increased because it is temporarily absorbed in the porous material. In addition, suspended matter contained in the liquid sample 11 can also be filtered out. The removal of suspended matter can in turn have a positive effect on the subsequent processing or analysis step. Reference symbol list

Mikrofluidische Kartusche Microfluidic cartridge

Grundkörper Basic body

Rotationsachse mikrofluidische Kanal- und/oder KammerstrukturRotation axis microfluidic channel and/or chamber structure

Aufnahmestruktur a Einlassbereich der Aufnahmestruktur b Auslassbereich der Aufnahmestruktur c Reservoirbereich der Aufnahmestruktur d Stirnseite e Zumindest eine Öffnung f Aufnahmekörper Receiving structure a Inlet area of the receiving structure b Outlet area of the receiving structure c Reservoir area of the receiving structure d End face e At least one opening f Receiving body

Einlegestruktur zur Aufnahme Insertion structure for receiving

Radialer Vektor Radial vector

Normalenvektor Normal vector

Filterstruktur 0 Externes Werkzeug 1 Flüssige Probe Filter structure 0 External tool 1 Liquid sample

Claims

Patentansprüche Patent claims 1 . Aufnahmevorrichtung für eine flüssige Probe zum Einbringen in eine mikrofluidische Kartusche, wobei die Aufnahmevorrichtung einen Aufnahmekörper (5f) mit einer integrierten Aufnahmestruktur (5) aufweist, die derartig ausgebildet ist, dass sie einen nach außen hin offenen Einlassbereich (5a) zur Eingabe der flüssigen Probe durch ein abgebendes externes Werkzeug, einen Auslassbereich (5b) zur Abgabe der flüssigen Probe an eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) und ferner einen den Einlass- und den Auslassbereich verbindenden Reservoirbereich (5c) zur Aufnahme der flüssigen Probe aufweist, wobei der Auslassbereich (5b) zumindest eine Öffnung (5e) umfasst, durch die in einem eingelegten Zustand, bei dem die Aufnahmestruktur in die mikrofluidische Kartusche eingebracht ist, die flüssige Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) fließen kann, und wobei eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie der zumindest einen Öffnung (5e) derartig ausgeführt ist, dass in einem ruhenden Zustand, bei dem die mikrofluidische Kartusche nicht rotiert wird, die flüssige Probe in dem Reservoirbereich (5c) gehalten wird und in einem rotierenden Zustand, bei dem die mikrofluidische Kartusche rotiert wird, die flüssige Probe durch die zumindest eine Öffnung (5e) durch eine Zentrifugalkraft in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) eintritt. 1 . Receiving device for a liquid sample for introduction into a microfluidic cartridge, the receiving device having a receiving body (5f) with an integrated receiving structure (5) which is designed such that it has an inlet area (5a) that is open to the outside for entering the liquid sample by a dispensing external tool, an outlet region (5b) for dispensing the liquid sample to a microfluidic channel and/or chamber structure (4) and further a reservoir region (5c) connecting the inlet and outlet regions for receiving the liquid sample, wherein the outlet region (5b) comprises at least one opening (5e), through which the liquid sample can flow into the microfluidic channel and/or chamber structure (4) in an inserted state in which the receiving structure is introduced into the microfluidic cartridge, and wherein a preferably circular opening geometry of the at least one opening (5e) is designed such that in a stationary state, in which the microfluidic cartridge is not rotated, the liquid sample is held in the reservoir area (5c) and in a rotating state in which the microfluidic cartridge is rotated, the liquid sample enters the microfluidic channel and/or chamber structure (4) through the at least one opening (5e) by centrifugal force. 2. Aufnahmevorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aufnahmekörper (5f) eine im Wesentlichen rotationssymmetrische, vorzugsweise kegelstumpfförmige Außenkontur aufweist. 2. Recording device according to the preceding claim, wherein the receiving body (5f) has a substantially rotationally symmetrical, preferably frustoconical outer contour. 3. Aufnahmevorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der nach außen hin offene Einlassbereich (5a) zur Eingabe der flüssigen Probe an einer Grundfläche der kegelstumpfförmigen Außenkontur und die zumindest eine Öffnung (5e) des Auslassbereichs an einer Deckfläche der kegelstumpfförmigen Außenkontur angeordnet ist. 3. Recording device according to the preceding claim, wherein the inlet area (5a), which is open to the outside, for entering the liquid sample is arranged on a base surface of the frusto-conical outer contour and the at least one opening (5e) of the outlet area is arranged on a top surface of the frusto-conical outer contour. 4. Aufnahmestruktur nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmekörper (5f) aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen ausgebildet ist. 4. Receiving structure according to one or more of the preceding claims, wherein the receiving body (5f) is made of a thermoplastic, in particular polyethylene and / or polypropylene. 5. Mikrofluidische Kartusche (1) zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines Analyseverfahrens aufweisend: einen flächig, vorzugsweise zumindest teilkreisförmig ausgebildeten Grundkörper (2), der sich um eine Rotationsachse (3) rotieren lässt und in dem eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) zur Durchführung des wenigstens einen Verarbeitungsschrittes ausgebildet ist; eine in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur (5) zur Eingabe der flüssigen Probe, wobei die Aufnahmestruktur (5) derartig ausgebildet ist, dass sie einen nach außen hin offenen Einlassbereich (5a) zur Eingabe der flüssigen Probe durch ein abgebendes externes Werkzeug, einen Auslassbereich (5b) zur Abgabe der flüssigen Probe an die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) und ferner einen den Einlass- und den Auslassbereich verbindenden Reservoirbereich (5c) zur Aufnahme der flüssigen Probe aufweist, wobei der Auslassbereich (5b) zumindest eine Öffnung (5e) umfasst, durch die die flüssige Probe in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) fließen kann, und wobei eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie der zumindest einen Öffnung (5e) derartig ausgeführt ist, dass in einem ruhenden Zustand die flüssige Probe in dem Reservoirbereich (5c) gehalten wird und in einem rotierenden Zustand die flüssige Probe durch die zumindest eine Öffnung (5e) durch eine Zentrifugalkraft in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) eintritt. 5. Microfluidic cartridge (1) for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body (2), which is about an axis of rotation (3 ) can rotate and in which a microfluidic channel and/or chamber structure (4) is formed for carrying out the at least one processing step; a receiving structure (5) monolithically integrated into the base body for entering the liquid sample, the receiving structure (5) being designed in such a way that it has an inlet area (5a) that is open to the outside for entering the liquid sample through dispensing external tool, an outlet region (5b) for dispensing the liquid sample to the microfluidic channel and / or chamber structure (4) and further a reservoir region (5c) connecting the inlet and outlet regions for receiving the liquid sample, the outlet region (5b) comprises at least one opening (5e) through which the liquid sample can flow into the microfluidic channel and/or chamber structure (4), and wherein a preferably circular opening geometry of the at least one opening (5e) is designed such that in a stationary state, the liquid sample is held in the reservoir area (5c) and in a rotating state, the liquid sample enters the microfluidic channel and/or chamber structure (4) through the at least one opening (5e) by centrifugal force. 6. Aufnahmevorrichtung oder Mikrofluidische Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Aufnahmestruktur (5), insbesondere in dem Auslassbereich der Aufnahmestruktur (5) eine Filterstruktur (9) eingebracht ist. 6. Recording device or microfluidic cartridge according to one or more of the preceding claims, wherein a filter structure (9) is introduced into the receiving structure (5), in particular in the outlet region of the receiving structure (5). 7. Aufnahmevorrichtung oder Mikrofluidische Kartusche nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Filterstruktur (9) ein schwammartiges oder ein sonstig poröses Material aufweist. 7. Recording device or microfluidic cartridge according to the preceding claim, wherein the filter structure (9) has a sponge-like or other porous material. 8. Aufnahmevorrichtung oder Mikrofluidische Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Öffnung (5e) eine, vorzugsweise kreisförmige Öffnungsgeometrie umfasst, die eine Querschnittsfläche kleiner 30 mm2, vorzugsweise kleiner 13 mm2, besonders bevorzugt kleiner 3,2 mm2 aufweist. 8. Recording device or microfluidic cartridge according to one or more of the preceding claims, wherein the at least one opening (5e) comprises a, preferably circular, opening geometry which has a cross-sectional area of less than 30 mm 2 , preferably less than 13 mm 2 , particularly preferably less than 3.2 mm 2 has. 9. Aufnahmevorrichtung oder Mikrofluidische Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslassbereich mehrere Öffnungen (5e) umfasst, die zumindest teilweise eine unterschiedliche Öffnungsgeometrie aufweisen. 9. Recording device or microfluidic cartridge according to one or more of the preceding claims, wherein the outlet region comprises a plurality of openings (5e) which at least partially have a different opening geometry. 10. Aufnahmevorrichtung oder Mikrofluidische Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmestruktur (5) eine vom Einlassbereich (5a) zu dem Auslassbereich (5b) konisch zulaufende Struktur aufweist. 10. Recording device or microfluidic cartridge according to one or more of the preceding claims, wherein the receiving structure (5) has a structure which tapers conically from the inlet region (5a) to the outlet region (5b). 11 . Mikrofluidische Kartusche (1) zur Durchführung wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines Analyseverfahrens aufweisend: einen flächig, vorzugsweise zumindest teilkreisförmig ausgebildeten Grundkörper (2), der sich um eine Rotationsachse (3) rotieren lässt und in dem eine mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) zur Durchführung des wenigstens einen Verarbeitungsschrittes ausgebildet ist; eine in dem Grundkörper zur Aufnahme einer Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 ausgebildete Einlegestruktur (6), wobei die Aufnahmevorrichtung in die Einlegestruktur eingeführt ist, so dass sich die Aufnahmevorrichtung (5) in dem Grundkörper (2) befindet. 11. Microfluidic cartridge (1) for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular an analysis method, comprising: a flat, preferably at least part-circular base body (2), which rotates about an axis of rotation (3). and in which a microfluidic channel and/or chamber structure (4) is formed for carrying out the at least one processing step; an insertion structure (6) formed in the base body for receiving a receiving device according to claim 1, wherein the receiving device is inserted into the insertion structure so that the receiving device (5) is located in the base body (2). 12. Mikrofluidische Kartusche nach Anspruch 5 oder 11 , wobei der Grundkörper (2) aus Cycloolefin- Copolymeren, Cyclo-Olefin-Polymer, Polystyrol, Polymethylmethacrylat und/oder Polycarbonat ausgebildet ist. 12. Microfluidic cartridge according to claim 5 or 11, wherein the base body (2) is formed from cycloolefin copolymers, cyclo-olefin polymer, polystyrene, polymethyl methacrylate and / or polycarbonate. 13. Mikrofluidische Kartusche nach wenigstens einem der Ansprüche 5, 11 oder 12, wobei die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur (5) bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur (6) derartig auf bzw. in dem Grundkörper (2) angeordnet ist, dass der Einlassbereich (5a) näher zu der Rotationsachse (3) liegt als der Auslassbereich (5b). 13. Microfluidic cartridge according to at least one of claims 5, 11 or 12, wherein the receiving structure (5) monolithically integrated into the base body or the insert structure (6) formed in the base body for receiving the receiving device is mounted in this way on or in the base body (2 ) is arranged so that the inlet area (5a) is closer to the axis of rotation (3) than the outlet area (5b). 14. Mikrofluidische Kartusche nach wenigstens einem der Ansprüche 5, 11 , 12, oder 13, wobei die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur (5), insbesondere der Auslassbereich (5b) bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur (6) derartig in dem Grundkörper (2) angeordnet ist, dass eine Ebene, in der die zumindest eine Öffnung (5e) des Auslassbereichs (5b) liegt, nicht in einer Ebene liegt, die durch die Rotationsachse (3) und einen durch die zumindest eine Öffnung (5e) verlaufenden radialen Vektor (7) gebildet wird. 14. Microfluidic cartridge according to at least one of claims 5, 11, 12, or 13, wherein the receiving structure (5), in particular the outlet region (5b) or the insertion structure (6) formed in the base body to receive the receiving device, is monolithically integrated into the base body ) is arranged in the base body (2) in such a way that a plane in which the at least one opening (5e) of the outlet region (5b) lies does not lie in a plane passing through the axis of rotation (3) and through the at least one Opening (5e) extending radial vector (7) is formed. 15. Mikrofluidische Kartusche nach wenigstens einem der Ansprüche 5, 11 , 12, 13 oder 14, wobei die in den Grundkörper monolithisch integrierte Aufnahmestruktur (5) bzw. die in dem Grundkörper zur Aufnahme der Aufnahmevorrichtung ausgebildete Einlegestruktur (6) derartig in dem Grundkörper (2) angeordnet ist, dass der Reservoirbereich (5c) im Wesentlichen radial näher an der Rotationsachse (3) liegt als die zumindest eine Öffnung (5e). 15. Microfluidic cartridge according to at least one of claims 5, 11, 12, 13 or 14, wherein the receiving structure (5) monolithically integrated into the base body or the insert structure (6) formed in the base body for receiving the receiving device is in such a way in the base body ( 2) is arranged so that the reservoir area (5c) is essentially radially closer to the axis of rotation (3) than the at least one opening (5e). 16. Rotationsbasierte Verfahren zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes, wobei verfahrensgemäß eine mikrofluidische Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 11 bereitgestellt wird, die Kartusche (1) mittels eines externen Werkzeuges (10), insbesondere einer Pipette mit der flüssigen Probe in dem ruhenden Zustand derartig befüllt wird, dass die flüssige Probe durch den nach außen hin offenen Einlassbereich (5a) mit dem Werkzeug (10) in den Reservoirbereich (5c) eingebracht wird, wobei die flüssige Probe in dem Reservoirbereich (5c) gesammelt und in dem ruhenden Zustand gehalten wird, die Kartusche (1) in Rotation um die Rotationsachse (3) gesetzt wird, so dass die flüssige Probe in dem rotierenden Zustand durch die zumindest eine Öffnung (5e) in die mikrofluidische Kanal- und/oder Kammerstruktur (4) eingebracht wird, und der wenigstens eine Verarbeitungsschritt, insbesondere der Analyseschritt mit der flüssigen Probe durchgeführt wird. 16. Rotation-based method for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, wherein according to the method a microfluidic cartridge (1) according to one of claims 5 or 11 is provided, the cartridge (1) using an external tool (10), in particular a pipette with the liquid sample is filled in the resting state in such a way that the liquid sample is introduced into the reservoir area (5c) through the inlet area (5a) which is open to the outside using the tool (10), the liquid sample being collected in the reservoir area (5c). and is held in the stationary state, the cartridge (1) is set in rotation about the axis of rotation (3), so that the liquid sample in the rotating state passes through the at least one opening (5e) into the microfluidic channel and/or chamber structure (4) is introduced, and the at least one processing step, in particular the analysis step, is carried out with the liquid sample. 17. System zum Durchführen wenigstens eines Verarbeitungsschrittes, insbesondere eines Analyseschrittes an einer flüssigen Probe mittels eines zentrifugalen mikrofluidischen Verfahrens, insbesondere eines mikrofluidischen Analyseverfahrens, umfassend: eine mikrofluidische Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 11 , ein externes Werkzeug (10), insbesondere eine Pipette zur Abgabe der flüssigen Probe in den nach außen hin offenen Einlassbereich der mikrofluidischen Kartusche. 17. System for carrying out at least one processing step, in particular an analysis step, on a liquid sample by means of a centrifugal microfluidic method, in particular a microfluidic analysis method, comprising: a microfluidic cartridge (1) according to one of claims 5 or 11, an external tool (10), in particular a pipette for dispensing the liquid sample into the inlet area of the microfluidic cartridge, which is open to the outside.
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