DE102022207712A1

DE102022207712A1 - Heating device for a microfluidic analysis device for analyzing a sample, method for operating a heating device and microfluidic analysis device

Info

Publication number: DE102022207712A1
Application number: DE102022207712.1A
Authority: DE
Inventors: David Minzenmay; Max Schellenberg; Armin Schuelke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-07-27
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2024-02-01
Also published as: WO2024022960A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (120) für eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) zur Analyse einer Probe, wobei die Heizeinrichtung (120) mit einer in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) einsetzbaren und die Probe beinhaltenden Mikrofluidikkartusche (105) koppelbar ausgeformt ist. Die Heizeinrichtung (120) weist zumindest eine Heizpatrone und zumindest ein Heizleitelement auf. Die Heizpatrone ist in dem Heizleitelement aufgenommen und zusätzlich oder alternativ mit dem Heizleitelement thermisch kontaktiert. Das Heizleitelement ist ausgebildet, um Wärme von der Heizpatrone über das Heizleitelement an die Mikrofluidikkartusche (105) zu leiten.The invention relates to a heating device (120) for a microfluidic analysis device (100) for analyzing a sample, wherein the heating device (120) is designed to be coupled to a microfluidic cartridge (105) which can be inserted into the microfluidic analysis device (100) and contains the sample. The heating device (120) has at least one heating cartridge and at least one heating element. The heating cartridge is accommodated in the heating element and is additionally or alternatively thermally contacted with the heating element. The heating element is designed to conduct heat from the heating cartridge via the heating element to the microfluidic cartridge (105).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einer Heizeinrichtung für eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung zur Analyse einer Probe, einem Verfahren zum Betreiben einer Heizeinrichtung und einer Mikrofluidikanalyseeinrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a heating device for a microfluidic analysis device for analyzing a sample, a method for operating a heating device and a microfluidic analysis device according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Zur Analyse einer Patientenprobe ist die DNA der Probe in einer Polymerasen Kettenreaktion (PCR) zu vervielfältigen. Das geschieht mit Hilfe von mehreren Temperaturschritten. Dabei werden mehrere Kammern auf der Kartusche auf unterschiedliche Temperaturen gebracht. Dafür ist es vorteilhaft, dass das Analysegerät Heizelemente bereitstellt, die an die entsprechenden Stellen der Kartusche thermisch kontaktiert werden, um diese Kammern zu erwärmen.To analyze a patient sample, the DNA of the sample must be amplified in a polymerase chain reaction (PCR). This happens with the help of several temperature steps. Several chambers on the cartridge are brought to different temperatures. For this purpose, it is advantageous for the analysis device to provide heating elements that are thermally contacted at the corresponding points on the cartridge in order to heat these chambers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Heizeinrichtung für eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung zur Analyse einer Probe, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Heizeinrichtung und eine verbesserte Mikrofluidikanalyseeinrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Hauptansprüchen angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here presents an improved heating device for a microfluidic analysis device for analyzing a sample, an improved method for operating a heating device and an improved microfluidic analysis device according to the main claims. The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the main claims possible.

Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht eine zuverlässige Wärmeweiterleitung an eine Mikrofluidikkartusche.The concept presented here enables reliable heat transfer to a microfluidic cartridge.

Es wird eine Heizeinrichtung für eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung zur Analyse einer Probe vorgestellt, wobei die Heizeinrichtung mit einer in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung einsetzbaren und die Probe beinhaltenden Mikrofluidikkartusche koppelbar ausgeformt ist. Die Heizeinrichtung weist zumindest eine Heizpatrone und zumindest ein Heizleitelement auf. Die Heizpatrone ist in dem Heizleitelement aufgenommen und zusätzlich oder alternativ mit dem Heizleitelement thermisch kontaktiert. Das Heizleitelement ist ausgebildet bzw. eingerichtet, um Wärme von der Heizpatrone über das Heizleitelement an die Mikrofluidikkartusche zu leiten.A heating device for a microfluidic analysis device for analyzing a sample is presented, the heating device being designed to be coupled to a microfluidic cartridge that can be inserted into the microfluidic analysis device and contains the sample. The heating device has at least one heating cartridge and at least one heating element. The heating cartridge is accommodated in the heating element and is additionally or alternatively in thermal contact with the heating element. The heating element is designed or set up to conduct heat from the heating cartridge via the heating element to the microfluidic cartridge.

Ein mikrofluidisches Analysesystem, auch Chiplabor (sog. Lab-on-Chip, kurz LoC) genannt, hier als Mikrofluidikanalyseeinrichtung bezeichnet, kann beispielsweise ein automatisiertes, zuverlässiges, schnelles, kompaktes und kostengünstiges Prozessieren von zum Beispiel Patientenproben für die medizinische Diagnostik ermöglichen. Durch die Kombination einer Vielzahl von Operationen für die kontrollierte Manipulation von Fluiden können komplexe molekulardiagnostische Testabläufe in einer mikrofluidischen Vorrichtung, welche auch als Lab-on-Chip-Kartusche oder Mikrofluidikkartusche bezeichnet wird, durchgeführt werden. Das Prozessieren der Mikrofluidikkartusche und die Analyse der Probe können dabei in einem kompakten Analysegerät erfolgen, der Mikrofluidikanalyseeinrichtung. Es sind unterschiedliche Typen von mikrofluidischen Analysesystemen bekannt, welche auch als Lab-on-Chip-Plattformen oder Lab-on-Chip-Systeme bezeichnet werden können. Derartige Lab-on-Chip-Plattformen verfolgen für die Bereitstellung der mikrofluidischen Operationen diverse technologische Ansätze. Die Mikrofluidikanalyseeinrichtung kann beispielsweise zu Forschungszwecken und zusätzlich oder alternativ im Diagnostikbereich eingesetzt werden.A microfluidic analysis system, also called a chip laboratory (so-called lab-on-chip, LoC for short), referred to here as a microfluidic analysis device, can, for example, enable automated, reliable, fast, compact and cost-effective processing of, for example, patient samples for medical diagnostics. By combining a variety of operations for the controlled manipulation of fluids, complex molecular diagnostic test procedures can be carried out in a microfluidic device, which is also referred to as a lab-on-chip cartridge or microfluidic cartridge. The processing of the microfluidic cartridge and the analysis of the sample can be carried out in a compact analysis device, the microfluidic analysis device. Different types of microfluidic analysis systems are known, which can also be referred to as lab-on-chip platforms or lab-on-chip systems. Such lab-on-chip platforms pursue various technological approaches to provide microfluidic operations. The microfluidic analysis device can be used, for example, for research purposes and additionally or alternatively in the field of diagnostics.

Die Heizpatrone kann kleinflächig ausgeformt sein, wodurch eine Mehrzahl von Heizeinrichtungen in der Mikrofluidikanalyseeinrichtung gleich aufgebaut werden können, wodurch auch Skalierungseffekte genutzt werden können. Die Heizpatrone ist ausgebildet um elektrische in thermische Energie umzuwandeln. Bei der Heizpatrone kann es sich um einen elektrischen Heizstab bzw. einen Elektroheizkörper handeln. Hierbei kann es sich bei der Heizpatrone um eine einfache Heizpatrone mit einem elektrischen Heizwiderstand handeln, beispielsweise für einen 3D-Drucker, wodurch Herstellungskosten eingespart werden können. Unter einem Heizleitelement kann vorliegend ein Bauteil verstanden werden, das zur Wärmeleitung von der Heizpatrone an die Kartusche ausgebildet ist. Die Heizpatrone kann mechanisch lösbar von dem Heizleitelement aufgenommen sein. D.h., mit anderen Worten, dass die Heizpatrone und das Heizleitelement bevorzugt lösbar miteinander verbunden sind.The heating cartridge can be shaped to have a small area, whereby a plurality of heating devices in the microfluidic analysis device can be constructed in the same way, whereby scaling effects can also be used. The heating cartridge is designed to convert electrical energy into thermal energy. The heating cartridge can be an electric heating element or an electric radiator. The heating cartridge can be a simple heating cartridge with an electrical heating resistor, for example for a 3D printer, which can save manufacturing costs. In the present case, a heat-conducting element can be understood as a component that is designed to conduct heat from the heating cartridge to the cartridge. The heating cartridge can be held in a mechanically detachable manner from the heating element. In other words, the heating cartridge and the heating element are preferably detachably connected to one another.

Das Heizleitelement kann eine kleine Heizfläche aufweisen, wodurch eine lokale Erwärmung der Mikrofluidikkartusche mit weniger Quersprechen zu den benachbarten Mikrofluidikkartuschen möglich sein kann. Peltier-Elemente zu einer aktiven Kühlung werden in diesem Fall beispielsweise nicht mehr benötigt. Die kleinen Auflageflächen des Heizleitelements können mögliche Kartuschen-Topologiefehler ausgleichen und werden nur leicht angepresst, wodurch der Kraftbedarf zum Anpressen deutlich verringert werden kann. Dies kann für eine bessere Kräfteverteilung an der Mikrofluidikkartusche sorgen. Das resultiert in einer zuverlässigen thermischen Kontaktierung. Die Zustellmechanik des Heizleitelements, das auch als eigentlicher Heizer an der Kartusche bezeichnet werden kann, vereinfacht sich dadurch deutlich.The heating element can have a small heating surface, which means that local heating of the microfluidic cartridge can be possible with less crosstalk to the neighboring microfluidic cartridges. In this case, for example, Peltier elements for active cooling are no longer needed. The small contact surfaces of the heating element can compensate for possible cartridge topology errors and are only pressed lightly, which means that the force required for pressing can be significantly reduced. This can ensure better force distribution on the microfluidic cartridge. This results in reliable thermal contact. The delivery mechanism of the heating element, which also acts as the actual heater on the Kar What can be called ink is simplified significantly.

Der hier vorgestellte Ansatz kann als eine Heizer-Kontaktierung verstanden werden und kann eine mechanische und thermische Kontaktierung von zumindest einer Heizpatrone in einer Mikrofluidikanalyseeinrichtung ohne eine aktive Zustellung sowie eine Integration eines Temperatursensors ermöglichen. Der hier vorgestellte Ansatz kann beim Einsatz und der Adaption von Heizelementen bzw. Heizpatronen auf zu beheizenden Oberflächen verwendet werden.The approach presented here can be understood as a heater contact and can enable mechanical and thermal contact of at least one heating cartridge in a microfluidic analysis device without active delivery and integration of a temperature sensor. The approach presented here can be used when using and adapting heating elements or heating cartridges on surfaces to be heated.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Heizpatrone zylindrisch ausgeformt sein und zumindest eine Seitenwand und zumindest eine Stirnseite aufweisen. Das Heizleitelement kann an der Stirnseite der Heizpatrone und zusätzlich oder alternativ zumindest teilweise an der Seitenwand der Heizpatrone angeordnet sein. Somit kann die Heizeinrichtung platzsparend und je nach Einbaulage individuell in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung eingebaut werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Längserstreckungsrichtung der Heizpatrone in einem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche im Wesentlichen parallel oder orthogonal zu einer Seitenfläche der Mikrofluidikkartusche angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann die Heizeinrichtung platzsparend in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung eingebaut werden. Eine parallele Anordnung der Heizpatrone kann eine Distanz zwischen der Seitenfläche der Mikrofluidikkartusche und Heizpatrone vorteilhaft minimieren, vor allem, wenn die Wärme vorzugsweise im Zentrum der Heizpatrone entsteht.According to one embodiment, the heating cartridge can be cylindrical and have at least one side wall and at least one end face. The heating element can be arranged on the front side of the heating cartridge and additionally or alternatively at least partially on the side wall of the heating cartridge. The heating device can thus be installed in a space-saving manner and individually in the microfluidic analysis device depending on the installation position. According to a further embodiment, a longitudinal extension direction of the heating cartridge can be arranged essentially parallel or orthogonal to a side surface of the microfluidic cartridge in an inserted state of the microfluidic cartridge. Advantageously, the heating device can be installed in the microfluidic analysis device to save space. A parallel arrangement of the heating cartridge can advantageously minimize a distance between the side surface of the microfluidic cartridge and the heating cartridge, especially if the heat is preferably generated in the center of the heating cartridge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Heizleitelement ausgebildet sein, um in einem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche in die Heizeinrichtung einen Spalt zwischen der Heizpatrone und der Mikrofluidikkartusche zu überbrücken. Vorteilhafterweise kann somit eine direkte Wärmeübertragung von der Heizpatrone auf die Mikrofluidikkartusche verbessert werden.According to a further embodiment, the heating conducting element can be designed to bridge a gap between the heating cartridge and the microfluidic cartridge when the microfluidic cartridge is inserted into the heating device. Direct heat transfer from the heating cartridge to the microfluidic cartridge can thus advantageously be improved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung zumindest ein Federelement aufweisen. Das Federelement kann ausgebildet sein, um einen Druck auf die Heizpatrone und zusätzlich oder alternativ auf das Heizleitelement auszuüben, um das Heizleitelement mit der Mikrofluidikkartusche zu kontaktieren. Vorteilhafterweise kann somit einfach und schnell eine zuverlässige Kontaktierung des Heizleitelements mit der Mikrofluidikkartusche ermöglicht werden. Die Heizeinrichtung kann somit automatisch, nur durch Federkraft, ohne aktive Komponenten, an die Mikrofluidikkartusche gepresst werden. Vorteilhafterweise ermöglicht das Federelement eine Vereinfachung des Geräts, da auf Motoren und Führungen verzichtet werden kann, wodurch Kosten eingespart werden können.According to a further embodiment, the heating device can have at least one spring element. The spring element can be designed to exert pressure on the heating cartridge and additionally or alternatively on the heating conducting element in order to contact the heating conducting element with the microfluidic cartridge. Advantageously, reliable contacting of the heating conducting element with the microfluidic cartridge can thus be made possible easily and quickly. The heating device can therefore be pressed automatically onto the microfluidic cartridge using only spring force, without active components. Advantageously, the spring element allows the device to be simplified since motors and guides can be dispensed with, which can save costs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Federelement als eine Spiralfeder, eine Blattfeder, eine Tellerfeder, eine Schenkelfeder oder eine Flachfeder ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Federelement ausgebildet sein, um eine Federkraft im Wesentlichen senkrecht zu einer Einschubrichtung der Mikrofluidikkartusche in die Heizeinrichtung auf das Heizleitelement auszuüben. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil der Verwendungsmöglichkeit eines einfachen und dennoch sehr effizienten und wirksamen Mittels, um einen sicheren thermischen Kontakt zwischen dem Heizleitelement bzw. der Heizeinrichtung und der Mikrofluidikkartusche herstellen zu können.According to a further embodiment, the spring element can be formed as a spiral spring, a leaf spring, a plate spring, a torsion spring or a flat spring. Additionally or alternatively, the spring element can be designed to exert a spring force on the heating element essentially perpendicular to an insertion direction of the microfluidic cartridge into the heating device. Such an embodiment offers the advantage of being able to use a simple yet very efficient and effective means to be able to establish a secure thermal contact between the heating element or the heating device and the microfluidic cartridge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung ein Gehäuse aufweisen. Das Federelement kann an einer Innenwand des Gehäuses abgestützt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Federelement mittels eines Gewindes und zusätzlich oder alternativ mit einer Mutter vorspannbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, die Heizeinrichtung vor Umwelteinflüssen gut schützen zu können und andererseits dem Federelement eine definierte Abstützfläche für eine Kraftwirkungen eine gewünschte Richtung bieten zu können.According to a further embodiment, the heating device can have a housing. The spring element can be supported on an inner wall of the housing. Additionally or alternatively, the spring element can be preloaded by means of a thread and additionally or alternatively with a nut. Such an embodiment offers the advantage of being able to protect the heating device well from environmental influences and, on the other hand, of being able to offer the spring element a defined support surface for force effects in a desired direction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung ein Schieberelement aufweisen, das in einem Ruhezustand der Heizeinrichtung an dem Heizleitelement anliegen kann. Das Schieberelement kann ausgebildet sein, um bei einem Einführen der Mikrofluidikkartusche von dem Heizleitelement weggedrückt zu werden, um einen thermischen und zusätzlich oder alternativ einen mechanischen Kontakt zwischen dem Heizleitelement und der Mikrofluidikkartusche freizugeben. Vorteilhafterweise kann somit zuverlässig und kostengünstig eine Vorspannung des Heizleitelements ermöglicht werden. Das Heizleitelement kann beim Einführen der Mikrofluidikkartusche in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung durch einen Nutzer direkt vorgespannt werden. Dabei kann eine Stirnfläche der Mikrofluidikkartusche direkt das Heizleitelement auseinander drücken, woraus die Vorspannung resultiert. Das Schieberelement, das auch als Führungsplatte bezeichnet werden kann, kann eine für Kunden angenehme und ruckelfreie Kartuscheneingabe ermöglichen.According to a further embodiment, the heating device can have a slide element which can rest on the heating element when the heating device is in a resting state. The slide element can be designed to be pushed away from the heating-conducting element when the microfluidic cartridge is inserted in order to release thermal and, additionally or alternatively, mechanical contact between the heating-conducting element and the microfluidic cartridge. Advantageously, a prestressing of the heating conducting element can thus be made possible reliably and cost-effectively. The heating conducting element can be prestressed directly by a user when inserting the microfluidic cartridge into the microfluidic analysis device. An end face of the microfluidic cartridge can directly push the heating element apart, which results in the preload. The slide element, which can also be referred to as a guide plate, can enable cartridge input to be comfortable and smooth for customers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Heizleitelement an zumindest einer Stirnseite eine Fase aufweisen. Vorteilhafterweise kann somit zuverlässig und kostengünstig eine Vorspannung des Heizleitelements ermöglicht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung einen Temperatursensor aufweisen, der an dem Heizleitelement angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise kann somit kostengünstig eine Temperatur der Heizeinrichtung abgegriffen und beispielsweise geregelt werden. Der Temperatursensor kann beispielsweise in das Heizleitelement geklebt oder anderweitig befestigt werden.According to a further embodiment, the heating conducting element can have a chamfer on at least one end face. Advantageously, a prestressing of the heating conducting element can thus be made possible reliably and cost-effectively. According to a further embodiment, the Heating device have a temperature sensor, which can be arranged on the heating element. Advantageously, a temperature of the heating device can thus be tapped and, for example, regulated cost-effectively. The temperature sensor can, for example, be glued into the heating element or attached in some other way.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung eine weitere Heizpatrone und ein weiteres Heizleitelement aufweisen. Die weitere Heizpatrone kann in dem weiteren Heizleitelement aufgenommen sein und zusätzlich oder alternativ mit dem weiteren Heizleitelement thermisch kontaktiert sein. Das weitere Heizleitelement kann ausgebildet sein, um Wärme von der weiteren Heizpatrone über das weitere Heizleitelement an die Mikrofluidikkartusche zu leiten. Beispielsweise kann das weitere Heizleitelement dem Heizleitelement gegenüberliegend angeordnet sein, sodass die Mikrofluidikkartusche auch zwischen dem Heizleitelement und dem weiteren Heizleitelement angeordnet wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, einerseits die Mikrofluidikkartusche sicher halten zu können und andererseits eine Wärme punktuell sehr präzise an einer bestimmten Position in die Mikrofluidikkartusche einbringen zu können.According to a further embodiment, the heating device can have a further heating cartridge and a further heating element. The further heating cartridge can be accommodated in the further heating element and additionally or alternatively be thermally contacted with the further heating element. The further heating element can be designed to conduct heat from the further heating cartridge via the further heating element to the microfluidic cartridge. For example, the further heating-conducting element can be arranged opposite the heating-conducting element, so that the microfluidic cartridge is also arranged between the heating-conducting element and the further heating-conducting element. Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage, on the one hand, of being able to hold the microfluidic cartridge securely and, on the other hand, of being able to introduce heat into the microfluidic cartridge very precisely at a specific point.

Auch wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform einer hierin genannten Heizeinrichtung vorgestellt, das einen Schritt des Aktivierens einer Heizpatrone aufweist, um Wärme von der Heizpatrone durch das Heizleitelement in die Mikrofluidikkartusche zu leiten.A method for operating an embodiment of a heating device mentioned herein is also presented, which has a step of activating a heating cartridge in order to conduct heat from the heating cartridge through the heating element into the microfluidic cartridge.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. The approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.

Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.This embodiment variant of the invention in the form of a control device can also solve the problem on which the invention is based quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or have at least one communication interface for reading or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, whereby the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read or output wired data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, depending on them, outputs control and/or data signals. The control device can have an interface that can be designed in hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung zur Analyse einer Probe weist eine Ausführungsform einer hierin genannten Heizeinrichtung und eine Ausführungsform eines hierin genannten Steuergeräts auf, insbesondere wobei die Mikrofluidikanalyseeinrichtung eine Auswerteeinheit zur Analyse einer in der Mikrofluidikkartusche angeordneten Probe aufweist.A microfluidic analysis device for analyzing a sample has an embodiment of a heating device mentioned herein and an embodiment of a control device mentioned herein, in particular wherein the microfluidic analysis device has an evaluation unit for analyzing a sample arranged in the microfluidic cartridge.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard drive memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially if the program product or program is executed on a computer or a control device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Mikrofluidikanalyseeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung einer Heizpatrone eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
9 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
12 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
13 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
14 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung;
15 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Heizeinrichtung; und
16 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Steuergeräts zum Betreiben einer Heizeinrichtung.

Exemplary embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 a schematic representation of a microfluidic analysis device according to an exemplary embodiment;
2 a schematic representation of a heating cartridge of an exemplary embodiment of a heating device;
3 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
4 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
5 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
6 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
7 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
8th a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
9 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
10 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
11 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
12 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
13 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
14 a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device;
15 a flowchart of an exemplary embodiment of a method for operating a heating device; and
16 a block diagram of an exemplary embodiment of a control device for operating a heating device.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 ist ausgebildet, um eine Probe zu analysieren bzw. eine Analyse einer Probe durchzuführen. Die Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 kann auch als Analysegerät bezeichnet werden. Das Analysegerät bzw. die Mikrofluidikeinrichtung 100 ist ausgebildet, um eingegebene Proben zu analysieren, wobei zum Beispiel PCR-Tests durchführbar sind. Hierfür ist eine mikrofluidische Vorrichtung bzw. Mikrofluidikkartusche 105, bei der es sich lediglich beispielhaft um eine Kartusche mit einem Kunststoffgehäuse und einem mikrofluidischen Netzwerk zum Prozessieren der Probe handelt, in einen Aufnahmebereich 110 der Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 einsetzbar. Die Mikrofluidikkartusche 105 beinhaltet hierbei die Probe. Die Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 umfasst auch eine Heizeinrichtung 120. Die Heizeinrichtung 120 ist mit der Mikrofluidikkartusche 105 koppelbar ausgeformt. Auf die Heizeinrichtung 120 wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter eingegangen. 1 shows a schematic representation of a microfluidic analysis device 100 according to an exemplary embodiment. The microfluidic analysis device 100 is designed to analyze a sample or to carry out an analysis of a sample. The microfluidic analysis device 100 can also be referred to as an analysis device. The analysis device or the microfluidic device 100 is designed to analyze entered samples, for example PCR tests being able to be carried out. For this purpose, a microfluidic device or microfluidic cartridge 105, which is merely an example of a cartridge with a plastic housing and a microfluidic network for processing the sample, can be inserted into a receiving area 110 of the microfluidic analysis device 100. The microfluidic cartridge 105 contains the sample. The microfluidic analysis device 100 also includes a heating device 120. The heating device 120 is designed to be connectable to the microfluidic cartridge 105. The heating device 120 will be discussed in more detail with reference to the following figures.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 ferner ein Display 115 mit einer Touchfunktion, mittels dessen lediglich beispielhaft Einstellungen zum gewünschten Analyseprozess manuell eingebbar sind. Zudem ist das Display 115 lediglich beispielhaft ausgebildet, um Analyseergebnisse anzuzeigen.According to the exemplary embodiment shown here, the microfluidic analysis device 100 further comprises a display 115 with a touch function, by means of which settings for the desired analysis process can be entered manually, only as examples. In addition, the display 115 is designed only as an example to display analysis results.

Die Mikrofluidikanalyseeinrichtung 100 weist zusätzlich ein Steuergerät 125 und eine Auswerteeinheit 130 zur Analyse einer in der Mikrofluidikkartusche angeordneten Probe auf.The microfluidic analysis device 100 additionally has a control device 125 and an evaluation unit 130 for analyzing a sample arranged in the microfluidic cartridge.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizpatrone 200 eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung. 2 shows a schematic representation of a heating cartridge 200 of an exemplary embodiment of a heating device.

Die Heizpatrone 200 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgeformt und weist zumindest eine Seitenwand 205 und zumindest eine Stirnseite 210 auf.According to one exemplary embodiment, the heating cartridge 200 is cylindrical and has at least one side wall 205 and at least one end face 210.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Heizpatrone 200 an einer weiteren Stirnseite 215 Leitungen 220 für eine elektrische Kontaktierung auf. Ferner ist die Heizpatrone 200 von einem Schutzrohr 225 umgeben.According to one exemplary embodiment, the heating cartridge 200 has lines 220 for electrical contacting on a further end face 215. Furthermore, the heating cartridge 200 is surrounded by a protective tube 225.

Die Heizpatrone 200 besteht beispielsweise aus dem Schutzrohr 225 aus Edelstahl, in dem um einen keramischen Wickelkörper ein Heizdraht gewickelt ist. Eine Isolationsschicht, beispielsweise aus Magnesiumoxid, sorgt beispielsweise für eine elektrische Isolierung des Heizdrahtes von dem Schutzrohr 225 bei einer guten thermischen Anbindung.The heating cartridge 200 consists, for example, of the protective tube 225 made of stainless steel, in which a heating wire is wound around a ceramic winding body. An insulation layer, for example made of magnesium oxide, ensures, for example, electrical insulation of the heating wire from the protective tube 225 with a good thermal connection.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene Heizeinrichtung 120 handeln. 3 zeigt die Mikrofluidikkartusche 105 in einem eingesetzten Zustand in der Heizeinrichtung 120. 3 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 1 described heating device 120 act. 3 shows the microfluidic cartridge 105 in an inserted state in the heating device 120.

Die Heizeinrichtung 120 weist die Heizpatrone 200 und ein Heizleitelement 300 auf. Die Heizpatrone 200 ist in dem Heizleitelement 300 aufgenommen und/oder mit dem Heizleitelement 300 thermisch kontaktiert. Das Heizleitelement 300 ist ausgebildet, um Wärme von der Heizpatrone 200 über das Heizleitelement 300 an die Mikrofluidikkartusche 105 zu leiten. Das Heizleitelement 300 ist beispielsweise an der Stirnseite 210 der Heizpatrone 200 und/oder zumindest teilweise an der Seitenwand 205 der Heizpatrone 200 angeordnet. Das Heizleitelement 300 ist beispielsweise ausgebildet, um in dem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche 105 in die Heizeinrichtung 120 einen Spalt 330 zwischen der Heizpatrone 200 und der Mikrofluidikkartusche 105 zu überbrücken.The heating device 120 has the heating cartridge 200 and a heating element 300. The heating cartridge 200 is accommodated in the heating conducting element 300 and/or is thermally contacted with the heating conducting element 300. The heating element 300 is designed to conduct heat from the heating cartridge 200 via the heating element 300 to the microfluidic cartridge 105. The heating element 300 is arranged, for example, on the end face 210 of the heating cartridge 200 and/or at least partially on the side wall 205 of the heating cartridge 200. The heating conducting element 300 is designed, for example, to bridge a gap 330 between the heating cartridge 200 and the microfluidic cartridge 105 when the microfluidic cartridge 105 is inserted into the heating device 120.

Eine Längserstreckungsrichtung der Heizpatrone 200 ist in dem hier dargestellten Zustand orthogonal zu einer Seitenfläche 325 der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet.In the state shown here, a longitudinal extension direction of the heating cartridge 200 is arranged orthogonally to a side surface 325 of the microfluidic cartridge 105.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Heizeinrichtung 120 ein Federelement 305 auf. Das Federelement 305 ist beispielsweise als eine Blattfeder ausgeformt. Alternativ ist das Federelement als eine Spiralfeder, eine Tellerfeder, eine Schenkelfeder oder eine Flachfeder ausgeformt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 305 mittels einer Schraube 310 an einem Eingaberahmen 315 angeordnet. Ferner ist beispielsweise ein Anschlag 320 an dem Heizleitelement 300 und/oder dem Eingaberahmen 315 angeordnet.According to one exemplary embodiment, the heating device 120 has a spring element 305. The spring element 305 is shaped, for example, as a leaf spring. Alternatively, the spring element is shaped as a spiral spring, a disc spring, a torsion spring or a flat spring. In the exemplary embodiment shown here, the spring element 305 is arranged on an input frame 315 by means of a screw 310. Furthermore, for example, a stop 320 is arranged on the heating conducting element 300 and/or the input frame 315.

Das Federelement 305 ist beispielsweise ausgebildet, um einen Druck auf die Heizpatrone 200 und/oder das Heizleitelement 300 auszuüben, um das Heizleitelement 300 mit der Mikrofluidikkartusche 105 zu kontaktieren. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Heizleitelement 300 thermisch mit der Mikrofluidikkartusche 105 kontaktiert, da das Federelement 305 das Heizleitelement 300 auf einen Bereich der Mikrofluidikkartusche 105 drückt. Auf diese Weise kann Wärme von der Heizpatrone 200 über das Heizleitelement 300 an die Mikrofluidikkartusche 105 geleitet werden.The spring element 305 is designed, for example, to exert pressure on the heating cartridge 200 and/or the heating conducting element 300 in order to contact the heating conducting element 300 with the microfluidic cartridge 105. In the exemplary embodiment shown here, the heating-conducting element 300 is thermally contacted with the microfluidic cartridge 105 because the spring element 305 presses the heating-conducting element 300 onto a region of the microfluidic cartridge 105. In this way, heat can be conducted from the heating cartridge 200 via the heating conducting element 300 to the microfluidic cartridge 105.

Die Adaption der Heizpatrone 200 an die Geometrie der Mikrofluidikkartusche 105, die auch als Kammer der Kartusche bezeichnet werden kann, erfolgt durch das Heizleitelement 300, das auch als Heatspreader bezeichnet werden kann. Das Heizleitelement 300 ist ein Körper aus einem thermisch gut leitenden Material, in dem die Heizpatrone 200 verankert ist. Über das Heizleitelement 300 wird die Wärme von der Heizpatrone 200, die auch als Heizkartusche bezeichnet werden kann, in die Mikrofluidikkartusche 105, die auch als PCR Kammern bezeichnet werden kann, eingeleitet. Je nach Ausrichtung der Heizpatrone 200 in der Mikrofluidikanalyseeinrichtung kann ein Heizleitelement 300 an der Stirnseite 210, die auch als Stirnfläche bezeichnet werden kann oder einer Seitenwand 205, die auch als Seitenfläche bezeichnet werden kann der Heizpatrone 200 angebracht sein. 3 zeigt das Heizleitelement 300 an der Stirnseite 210 der Heizpatrone 200 für einen vertikalen Einbau.The adaptation of the heating cartridge 200 to the geometry of the microfluidic cartridge 105, which can also be referred to as the chamber of the cartridge, is carried out by the heating conducting element 300, which can also be referred to as a heat spreader. The heating element 300 is a body made of a thermally highly conductive material in which the heating cartridge 200 is anchored. The heat from the heating cartridge 200, which can also be referred to as a heating cartridge, is introduced into the microfluidic cartridge 105, which can also be referred to as a PCR chamber, via the heating conducting element 300. Depending on the orientation of the heating cartridge 200 in the microfluidic analysis device, a heating conducting element 300 can be attached to the end face 210, which can also be referred to as the end face, or a side wall 205, which can also be referred to as the side face, of the heating cartridge 200. 3 shows the heating element 300 on the front side 210 of the heating cartridge 200 for vertical installation.

Um das Heizleitelement 300 mit der Mikrofluidikkartusche 105 thermisch zu kontaktieren, wird das Heizleitelement 300 am Eingaberahmen 315 der Mikrofluidikanalyseeinrichtung, die auch als Analyser bezeichnet werden kann, mit einem Federelement 220 aufgehängt. Die Ausrichtung der Heizeinrichtung 120, die auch als Heizer bezeichnet werden kann, ist dann vertikal oder horizontal wie beispielsweise in 4 ausgeführt. Die Achse der Heizpatrone 200 ist also entweder parallel oder orthogonal zu der Seitenfläche 325, die auch als Kartuschenebene bezeichnet werden kann der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet.In order to thermally contact the heating element 300 with the microfluidic cartridge 105, the heating element 300 is suspended on the input frame 315 of the microfluidic analysis device, which can also be referred to as an analyzer, with a spring element 220. The orientation of the heating device 120, which can also be referred to as a heater, is then vertical or horizontal as in, for example 4 executed. The axis of the heating cartridge 200 is therefore arranged either parallel or orthogonal to the side surface 325, which can also be referred to as the cartridge plane, of the microfluidic cartridge 105.

Die Auslenkung des Heizleitelements 300, das auch als Heizer bezeichnet werden kann, zum Erreichen einer Vorspannung ist entweder durch die Front der Mikrofluidikkartusche 105 wie in 3 bis 6 oder durch ein vorgeschaltetes bewegliches Schieberelement, das auch als Schieberplatte bezeichnet werden kann, wie in 9 und 10 dargestellt, möglich.The deflection of the heating element 300, which can also be referred to as a heater, to achieve a preload is either through the front of the microfluidic cartridge 105 as in 3 until 6 or by an upstream movable slide element, which can also be referred to as a slide plate, as in 9 and 10 shown, possible.

Wird die Auslenkung direkt durch die Front der Mikrofluidikkartusche 105 herbeigeführt, weisen das Heizleitelement 300 und/oder eine Stirnseite der Mikrofluidikkartusche 105, die auch als Kartuschenfrontseite bezeichnet werden kann, eine Fase, die auch als eine Einführschräge bezeichnet werden kann, auf. Die Fase ist in 11 näher beschrieben.If the deflection is caused directly by the front of the microfluidic cartridge 105, the heating element 300 and/or an end face of the microfluidic cartridge 105, which can also be referred to as the cartridge front, have a chamfer, which can also be referred to as an insertion bevel. The bevel is in 11 described in more detail.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 3 eine mögliche thermische Kontaktierung der Heizpatrone 200 an oder mit der Mikrofluidikkartusche 105. Die Kontaktierung der Heizpatrone 200 mit der Mikrofluidikkartusche 105 geschieht durch Anpressen der Heizpatrone 200 an die zu heizende Stelle. Dabei ist die Heizpatrone 200 stirnseitig thermisch kontaktiert.In other words shows 3 a possible thermal contact of the heating cartridge 200 on or with the microfluidic cartridge 105. The heating cartridge 200 is contacted with the microfluidic cartridge 105 by pressing the heating cartridge 200 onto the location to be heated. The heating cartridge 200 is thermally contacted on the front side.

Für einen besseren Wärmeeintrag und mechanische Kontaktierung der Heizpatrone 200 wird als Hitzeverteiler das Heizleitelement 300 aus thermisch gut leitenden Materialien eingesetzt.For better heat input and mechanical contact of the heating cartridge 200, the heating element 300 made of highly thermally conductive materials is used as a heat distributor.

In 3 ist das Aufhängen der Heizpatrone 200 an einer Blattfeder in einem vertikalen Einbau gezeigt. Das Heizleitelement 300 ist an der Stirnseite 210 der Heizpatrone 200 angeordnet. Der Eingaberahmen 315 hat die Funktion der Positionierung des Heizleitelements 300, das auch als Heizer bezeichnet werden kann.In 3 the hanging of the heating cartridge 200 on a leaf spring is shown in a vertical installation. The heating element 300 is arranged on the end face 210 of the heating cartridge 200. The input frame 315 has the function of positioning the heating element 300, which can also be referred to as a heater.

Beim Einsatz der in 3 dargestellten Blattfeder, oder auch bei einer Flachfeder kann auf eine Gegenplatte, wie sie in 12 dargestellt ist, verzichtet werden. Das ist eine besonders günstige Variante. Mit diesem Konzept lässt sich sowohl eine vertikale Variante, wie hier in 3 dargestellte, als auch eine horizontale Variante, wie in 4 dargestellt, realisieren. Die Blattfeder drückt dabei auf das Heizleitelement 300. Anschläge 320 auf dem Heizleitelement 300 sorgen dafür, dass Die Heizpatrone 200, die auch als Heizer bezeichnet werden kann, nicht durchhängen, wenn sich keine Mikrofluidikkartusche 105 in der Mikrofluidikanalyseeinrichtung befindet. Der Kraftangriffspunkt des Federelements 305 liegt dabei möglichst tief, das heißt nahe an der Oberfläche der Mikrofluidikkartusche 105, um eine Kippstabilität zu erhöhen und ein flächiges Anliegen zu erreichen. Die Heizpatrone 200, die auch als Heizer bezeichnet werden kann, kann in das Heizleitelement 300 eingeklebt werden.When using the in 3 The leaf spring shown, or even a flat spring, can be mounted on a counter plate, as shown in 12 is shown, can be omitted. This is a particularly cheap option. This concept can be used to create a vertical variant, as shown here 3 shown, as well as a horizontal variant, as in 4 presented, realized. The leaf spring presses on the heating element 300. Stops 320 on the heating element 300 ensure that the heating cartridge 200, which can also be referred to as a heater, does not sag when there is no microfluidic cartridge 105 in the microfluidic analysis device. The force application point of the spring element 305 is as low as possible, that is, close to the surface of the microfluidic cartridge 105 in order to increase tilting stability and achieve a flat contact. The heating cartridge 200, which can also be referred to as a heater, can be glued into the heating element 300.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 3 beschriebene Heizeinrichtung handeln. Genauer gesagt ähnelt die Heizeinrichtung 120 der Heizeinrichtung in 3, mit Ausnahme dessen, dass die Längserstreckungsrichtung der Heizpatrone 200 in dem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche 105 parallel zu der Seitenfläche 325 der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet ist. Ferner weist das Heizleitelement 300 in 4 eine quadratische Form auf. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 3 act as described heating device. More specifically, the heater 120 is similar to the heater in 3 , except that the longitudinal extension direction of the heating cartridge 200 is arranged parallel to the side surface 325 of the microfluidic cartridge 105 in the inserted state of the microfluidic cartridge 105. Furthermore, the heating element 300 in 4 a square shape.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 4 das Heizleitelement 300 an der Stirnseite der Heizpatrone 200 für einen horizontalen Einbau. Die Heizpatrone 200 ist demnach seitlich thermisch kontaktiert.In other words shows 4 the heating element 300 on the front side of the heating cartridge 200 for horizontal installation. The heating cartridge 200 is therefore thermally contacted laterally.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 3 und/oder 4 beschriebene Heizeinrichtung handeln. Genauer gesagt ähnelt die Heizeinrichtung 120 der Heizeinrichtung in 4, mit Ausnahme dessen, dass das Heizleitelement 300 umlaufend um die Heizpatrone 200 angeordnet ist. 5 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 3 and or 4 act as described heating device. More specifically, the heater 120 is similar to the heater in 4 , with the exception that the heating element 300 is arranged all around the heating cartridge 200.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 5 das Heizleitelement 300 an der Seitenwand 205, die auch als Mantelfläche oder Zylinderfläche bezeichnet werden kann, der Heizpatrone 200 für einen horizontalen Einbau. Das Heizleitelement 300 umschließt dabei die Heizpatrone komplett. In anderen Worten ausgedrückt ist das Heizleitelement 300 an der Seite der Heizpatrone 200 komplett umlaufend angeordnet.In other words shows 5 the heating element 300 on the side wall 205, which can also be referred to as the lateral surface or cylindrical surface, of the heating cartridge 200 for horizontal installation. The heating element 300 completely encloses the heating cartridge. In other words, the heating element 300 is arranged completely circumferentially on the side of the heating cartridge 200.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 3 und/oder 4 und/oder 5 beschriebene Heizeinrichtung handeln. Genauer gesagt ähnelt die Heizeinrichtung 120 der Heizeinrichtung in 5, mit Ausnahme dessen, dass das Heizleitelement 300 teilweise umlaufend um die Heizpatrone 200 angeordnet ist. In anderen Worten ausgedrückt umschließt das Heizleitelement 300 an der Seite der Heizpatrone 200 die Heizpatrone 200 nur teilweise. 6 zeigt das Heizleitelement 300 an der Seitenwand 205 der Heizpatrone 200 für einen horizontalen Einbau. Die Form des Heizleitelements 300 entspricht in der Auflagefläche zur Mikrofluidikkartusche 105 der Form der zu heizenden Mikrofluidikkartusche 105, die auch als PCR Kammer bezeichnet werden kann. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Form kreisförmig. 6 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 3 and or 4 and or 5 act as described heating device. More specifically, the heater 120 is similar to the heater in 5 , with the exception that the heating element 300 is arranged partially all around the heating cartridge 200. In other words, the heating element 300 on the side of the heating cartridge 200 only partially encloses the heating cartridge 200. 6 shows the heating element 300 on the side wall 205 of the heating cartridge 200 for horizontal installation. The shape of the heating conducting element 300 corresponds in the contact surface to the microfluidic cartridge 105 to the shape of the microfluidic cartridge 105 to be heated, which can also be referred to as a PCR chamber. In the exemplary embodiment shown here, the shape is circular.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um eine in den vorangegangenen Figuren beschriebene Heizeinrichtung handeln, mit Ausnahme dessen, dass eine weitere Heizeinrichtung 700 dargestellt ist. 7 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be a heating device described in the previous figures, with the exception that a further heating device 700 is shown.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Federelement 305 an der Heizpatrone 200 angeordnet. Die Längserstreckungsrichtung der Heizpatrone 200 ist in dem hier dargestellten Zustand orthogonal zu der Seitenfläche 325 der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet.According to an exemplary embodiment, the spring element 305 is arranged on the heating cartridge 200. In the state shown here, the longitudinal extension direction of the heating cartridge 200 is arranged orthogonally to the side surface 325 of the microfluidic cartridge 105.

Die weitere Heizeinrichtung 700 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine weitere Heizpatrone 705 und ein weiteres Heizleitelement 710 auf. Ein weiteres Federelement 715 ist an der weiteren Heizpatrone 705 angeordnet, wobei eine Längserstreckungsrichtung der weiteren Heizpatrone 705 orthogonal zu einer weiteren Seitenfläche 720 der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Mikrofluidikkartusche 105 teilweise in die Heizeinrichtung 120 und in die weitere Heizeinrichtung 700 eingeschoben. Ein Pfeil zeigt beispielhaft eine Bewegungsrichtung 725 der Mikrofluidikkartusche 105 bei der Eingabe. Die Mikrofluidikkartusche 105 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zwischen dem Eingaberahmen 315 und einem weiteren Eingaberahmen 730 eingeschoben. Das Heizleitelement 300 und das weitere Heizleitelement 710 sind parallel zueinander angeordnet, wobei ein Zwischenraum 735 zwischen dem Heizleitelement 300 und dem weiteren Heizleitelement 710 ausgebildet ist. In diesen Zwischenraum 735 wird die Mikrofluidikkartusche 105 eingeschoben. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt eine Stirnseite 740 der Mikrofluidikkartusche 105 teilweise an dem Heizleitelement 300 und dem weiteren Heizleitelement 710 an. Bei einem vollständigen Einschieben der Mikrofluidikkartusche 105 in die Heizeinrichtung 120 und die weitere Heizeinrichtung 700 schiebt die Mikrofluidikkartusche 105 mit ihrer Stirnseite 740 das Heizleitelement 300 und das weitere Heizleitelement 710 auseinander, sodass eine thermische Kontaktierung des Heizleitelements 300 und des Weiteren Heizleitelements 710 erfolgt. Eine Einschubrichtung 745, in die die Heizleitelemente 300, 700 geschoben werden, ist beispielhaft mittels eines Doppelpfeils dargestellt.According to one exemplary embodiment, the further heating device 700 has a further heating cartridge 705 and a further heating element 710. A further spring element 715 is arranged on the further heating cartridge 705, with a longitudinal extension direction of the further heating cartridge 705 being arranged orthogonally to a further side surface 720 of the microfluidic cartridge 105. In the exemplary embodiment shown here, the microfluidic cartridge 105 is partially inserted into the heating device 120 and into the further heating device 700. An arrow shows an example of a direction of movement 725 of the microfluidic cartridge 105 during input. According to one exemplary embodiment, the microfluidic cartridge 105 is inserted between the input frame 315 and another input frame 730. The heating-conducting element 300 and the further heating-conducting element 710 are arranged parallel to one another, with a gap 735 being formed between the heating-conducting element 300 and the further heating-conducting element 710. The microfluidic cartridge 105 is inserted into this gap 735. In the exemplary embodiment shown here, an end face 740 of the microfluidic cartridge 105 partially rests on the heating-conducting element 300 and the further heating-conducting element 710. When the microfluidic cartridge 105 is completely inserted into the heating device 120 and the white The third heating device 700 pushes the microfluidic cartridge 105 apart with its end face 740, the heating-conducting element 300 and the further heating-conducting element 710, so that thermal contact is made with the heating-conducting element 300 and the further heating-conducting element 710. An insertion direction 745, into which the heating conducting elements 300, 700 are pushed, is shown as an example by means of a double arrow.

Zusätzlich oder alternativ ist das Federelement 305 und/oder das weitere Federelement 715 ausgebildet, um eine Federkraft im Wesentlichen senkrecht zu Der Einschubrichtung 745 der Mikrofluidikkartusche 105 in die Heizeinrichtung 120 auf das Heizleitelement 300 und/oder das weitere Heizelement 700 auszuüben.Additionally or alternatively, the spring element 305 and/or the further spring element 715 is designed to exert a spring force on the heating conducting element 300 and/or the further heating element 700 essentially perpendicular to the direction of insertion 745 of the microfluidic cartridge 105 into the heating device 120.

In anderen Worten ausgedrückt sorgen die Federelemente 305, 715 für eine Vorspannung der Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizelemente bezeichnet werden können. Es lassen sich entweder Spiralfedern, Flachfedern, oder andere Bauarten von Federn, wie beispielsweise Tellerfedern und/oder Schenkelfedern verwenden. 7 zeigt eine Auslenkung der an den Federelementen 305, 715, die auch als Federn bezeichnet werden können, aufgehängten Heizpatronen 200, 705, die auch als Heizer bezeichnet werden können, durch die Kartuschenfront für einen vertikalen Einbau.In other words, the spring elements 305, 715 ensure a preload of the heating conducting elements 300, 710, which can also be referred to as heating elements. Either spiral springs, flat springs, or other types of springs, such as disc springs and/or torsion springs, can be used. 7 shows a deflection of the heating cartridges 200, 705, which can also be referred to as heaters, suspended on the spring elements 305, 715, which can also be referred to as springs, through the cartridge front for vertical installation.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 7 dargestellte Heizeinrichtung handeln, mit Ausnahme dessen, dass 8 eine Auslenkung der an den Federelementen 305, 715 aufgehängten Heizpatronen 200, 705 durch die Kartuschenfront für einen horizontalen Einbau zeigt. 8th shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 7 heater shown, except that 8th shows a deflection of the heating cartridges 200, 705 suspended on the spring elements 305, 715 through the cartridge front for horizontal installation.

Die Längserstreckungsrichtungen der Heizpatrone 200 und der weiteren Heizpatrone 705 sind parallel zu der Seitenfläche 325 und der weiteren Seitenfläche 720 der Mikrofluidikkartusche 105 angeordnet.The longitudinal extension directions of the heating cartridge 200 and the further heating cartridge 705 are arranged parallel to the side surface 325 and the further side surface 720 of the microfluidic cartridge 105.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 7 dargestellte Heizeinrichtung handeln, mit Ausnahme dessen, dass in 9 zusätzlich ein Schieberelement 900 dargestellt ist. Das Schieberelement 900 kann auch als Schieberplatte bezeichnet werden. 9 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 7 heater shown, except that in 9 In addition, a slide element 900 is shown. The slide element 900 can also be referred to as a slide plate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Schieberelement 900 in dem Zwischenraum 735 angeordnet, wobei das Schieberelement 900 an einem zusätzlichen Federelement 905 angeordnet ist. Das Schieberelement 900 ist ausgebildet, um bei einem Einführen der Mikrofluidikkartusche 105 von dem Heizleitelement 300 und/oder dem weiteren Heizleitelement 710 weggedrückt zu werden, um einen thermischen und/oder mechanischen Kontakt zwischen dem Heizleitelement 300 und/oder dem weiteren Heizleitelement 710 und der Mikrofluidikkartusche 105 freizugeben. In 9 sind die Heizeinrichtung 120 und die weitere Heizeinrichtung 700 in einem Ruhezustand, sodass das Schieberelement 900 zwischen dem Heizleitelement 300 und/oder dem weiteren Heizleitelement 710 angeordnet ist, wobei zwischen der Stirnseite 740 der Mikrofluidikkartusche 105 und einer Stirnseite 910 des Schieberelements 900 im Ruhezustand ein Spalt 915 ausgebildet ist.According to one exemplary embodiment, the slide element 900 is arranged in the intermediate space 735, wherein the slide element 900 is arranged on an additional spring element 905. The slide element 900 is designed to be pushed away from the heating-conducting element 300 and/or the further heating-conducting element 710 when the microfluidic cartridge 105 is inserted in order to ensure thermal and/or mechanical contact between the heating-conducting element 300 and/or the further heating-conducting element 710 and the microfluidic cartridge 105 to release. In 9 the heating device 120 and the further heating device 700 are in a resting state, so that the slide element 900 is arranged between the heating-conducting element 300 and/or the further heating-conducting element 710, with a gap between the end face 740 of the microfluidic cartridge 105 and an end face 910 of the slide element 900 in the resting state 915 is trained.

Bei der Verwendung des Schieberelements 900 entfällt die Notwendigkeit einer Einführschräge, wie sie in 11 dargestellt und näher beschrieben ist. Dabei drückt die Stirnseite 740 der Mikrofluidikkartusche 105 nicht direkt auf die Heizleitelemente 300, 710, sondern auf das Schieberelement 900. Dieses bewegt sich nach hinten und lässt die Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizer bezeichnet werden können dann auf die Mikrofluidikkartusche 105 überspringen, wie es in 10 dargestellt und näher beschrieben ist. Beim Entfernen der Mikrofluidikkartusche 105 bewegt sich das vorgespannte Schieberelement 900 wieder nach vorne und die Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizer bezeichnet werden können, springen von der Mikrofluidikkartusche 105 auf das Schieberelement 900 über. Die Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizer bezeichnet werden können, bleiben also die ganze Zeit vorgespannt. Dieses Prinzip lässt sich sowohl mit vertikal eingebauten Heizpatronen, die auch als Heizer bezeichnet werden können, als auch mit horizontal eingebauten Heizpatronen, die auch als Heizer bezeichnet werden können, wie in 4 realisieren.When using the slide element 900, there is no need for an insertion bevel, as shown in 11 is shown and described in more detail. The end face 740 of the microfluidic cartridge 105 does not press directly on the heating conducting elements 300, 710, but rather on the slide element 900. This moves backwards and allows the heating conducting elements 300, 710, which can also be referred to as heaters, to then jump over to the microfluidic cartridge 105. like it in 10 is shown and described in more detail. When the microfluidic cartridge 105 is removed, the prestressed slide element 900 moves forward again and the heating conductive elements 300, 710, which can also be referred to as heaters, jump from the microfluidic cartridge 105 onto the slide element 900. The heating conducting elements 300, 710, which can also be referred to as heaters, remain biased the entire time. This principle can be used both with vertically installed cartridge heaters, which can also be called heaters, and with horizontally installed cartridge heaters, which can also be called heaters, as in 4 realize.

9 zeigt eine Auslenkung der an Federelementen 305, 715 aufgehängten Heizpatronen 200, 705, die auch als Heizer bezeichnet werden können, durch das Schieberelement 900. Die Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizer bezeichnet werden können, sind vorgespannt auf dem Schieberelement 900. 9 shows a deflection of the heating cartridges 200, 705 suspended on spring elements 305, 715, which can also be referred to as heaters, by the slide element 900. The heating conduction elements 300, 710, which can also be referred to as heaters, are prestressed on the slide element 900.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 9 dargestellte Heizeinrichtung handeln, mit Ausnahme dessen, dass in 10 das Schieberelement 900 nach hinten, in Richtung des zusätzlichen Federelements 905 ausgelenkt ist. Ferner kontaktieren die Heizleitelemente 300, 710, die auch als Heizer bezeichnet werden können, die Mikrofluidikkartusche 105. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 9 heater shown, except that in 10 the slide element 900 is deflected backwards, in the direction of the additional spring element 905. Furthermore, the heating conducting elements 300, 710, which can also be referred to as heaters, contact the microfluidic cartridge 105.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um eine in den vorangegangenen Figuren beschriebene Heizeinrichtung handeln. Genauer gesagt kann es sich bei der Heizeinrichtung 120 auch um die weitere Heizeinrichtung handeln. 11 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be a heating device described in the previous figures. More precisely, the heating device 120 can also be the further heating device.

Die Heizpatrone 200 ist in dem Heizleitelement 300 aufgenommen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Heizleitelement 300 eine Fase 1100 auf, die auch als eine Einführschräge bezeichnet werden kann. Die Fase 1100 ist beispielsweise an einer Stirnseite 1105 das Heizleitelements 300 angeordnet.The heating cartridge 200 is accommodated in the heating element 300. According to one exemplary embodiment, the heating conducting element 300 has a chamfer 1100, which can also be referred to as an insertion bevel. The chamfer 1100 is arranged, for example, on an end face 1105 of the heating conducting element 300.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 11 eine einseitige Fase 1100 an der Stirnseite 1105, die auch als Unterkante des Heizleitelements 300 bezeichnet werden kann.In other words shows 11 a one-sided chamfer 1100 on the end face 1105, which can also be referred to as the lower edge of the heating element 300.

Die Fase 1100 verläuft an der Stirnseite 1105 des Heizleitelements 300 und ist entweder umlaufend oder einseitig ausgeführt. Eine einseitige Ausführung hat den Vorteil, dass weniger Auflagefläche des Heizleitelements 300 für die Fase 1100 geopfert wird. 11 zeigt die Geometrie einer einseitigen Fase 1100 auf. Das Prinzip lässt sich auch auf horizontalen Einbau übertragen. The chamfer 1100 runs on the end face 1105 of the heating element 300 and is designed either all the way around or on one side. A one-sided design has the advantage that less contact surface of the heating element 300 is sacrificed for the chamfer 1100. 11 shows the geometry of a one-sided chamfer 1100. The principle can also be transferred to horizontal installation.

12 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um eine in den vorangegangenen Figuren beschriebene Heizeinrichtung handeln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Federelement 305 als eine Spiralfeder ausgeformt. 12 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be a heating device described in the previous figures. According to an exemplary embodiment, the spring element 305 is shaped as a spiral spring.

Die Heizeinrichtung 120 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 1200 auf, das in 12 aufgeschnitten dargestellt ist, um den Innenraum zu zeigen. Das Gehäuse 1200 umgibt beispielsweise die Heizpatrone 200 und/oder teilweise das Heizleitelement 300. Ferner ist zwischen der Heizpatrone 200 und dem Gehäuse 1200 das Federelement 305 angeordnet. Genauer gesagt ist das Federelement 305 an einer Innenwand des Gehäuses 1200 abgestützt. Das Federelement 305 ist zusätzlich und/oder alternativ mittels eines Gewindes 1205 und/oder mittels einer Mutter 1210 vorspannbar.According to one exemplary embodiment, the heating device 120 has a housing 1200 which is in 12 shown cut open to show the interior. The housing 1200 surrounds, for example, the heating cartridge 200 and/or partially the heating conducting element 300. Furthermore, the spring element 305 is arranged between the heating cartridge 200 and the housing 1200. More precisely, the spring element 305 is supported on an inner wall of the housing 1200. The spring element 305 can additionally and/or alternatively be preloaded by means of a thread 1205 and/or by means of a nut 1210.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Heizeinrichtung 120 eine Gegenplatte 1215 und/oder einen Abstandshalter 1220 für die Vorspannung des Federelements 305 auf. Zusätzlich ist zwischen der Mutter 1210 und den Leitungen 220 eine Abflachung 1225 zur Ausrichtung der Fase 110 angeordnet.According to one exemplary embodiment, the heating device 120 has a counter plate 1215 and/or a spacer 1220 for the preload of the spring element 305. In addition, a flat 1225 for aligning the chamfer 110 is arranged between the nut 1210 and the lines 220.

12 zeigt ein Aufhängen der Heizpatrone 200 an einer Spiralfeder mit einstellbarer Vorspannung. Die Federvorspannung ohne Mikrofluidikkartusche ist mit der Mutter 1210 einstellbar. Das Vorstehmaß über den unteren Eingaberahmen 315 ebenfalls. 12 shows hanging the heating cartridge 200 on a spiral spring with adjustable preload. The spring preload without microfluidic cartridge can be adjusted with the nut 1210. The protrusion over the lower input frame 315 also.

Die Vorspannung bei eingeschobener Mikrofluidikkartusche ergibt sich aus der Länge der Bauteile, beispielsweise des Abstandhalters 1220. Die Mutter 1210 hat dann keine Funktion mehr. Das Gehäuse 1200, das auch als Heizergehäuse bezeichnet werden kann, ist ausgebrochen dargestellt, um den Aufbau im Inneren zu demonstrieren.The preload when the microfluidic cartridge is inserted results from the length of the components, for example the spacer 1220. The nut 1210 then no longer has any function. The housing 1200, which may also be referred to as the heater housing, is shown broken away to demonstrate the internal structure.

Beim Einsatz der Spiralfeder braucht die Konstruktion sowohl eine Auflagefläche der Feder unten als auch eine Auflagefläche an der Oberseite. Möchte man dazu die Federvorspannung im verbauten Zustand einfach verändern, wird das Gehäuse 1200 benötigt. Die Heizpatrone 200 ist zusammen mit dem Heizleitelement 300 in dem Gehäuse 1200 befestigt. Das Gehäuse 1200 hat das Gewinde 1205 an der Oberseite. Die Mutter 1210 auf diesem Gewinde 1205 definiert die Federvorspannung und sorgt dafür, dass die Heizeinrichtung 120, die auch als Heizer bezeichnet werden kann, ohne Mikrofluidikkartusche nicht nach unten durchfallen. Die Gegenplatte 1215 mit Abstandshalter 1220 ist als Auflage der Mutter 1210 und als obere Auflage des Federelements 305 notwendig.When using the spiral spring, the construction requires both a support surface for the spring at the bottom and a support surface at the top. If you want to simply change the spring preload when installed, the 1200 housing is required. The heating cartridge 200 is fastened together with the heating element 300 in the housing 1200. The housing 1200 has thread 1205 on the top. The nut 1210 on this thread 1205 defines the spring preload and ensures that the heating device 120, which can also be referred to as a heater, does not fall down without a microfluidic cartridge. The counter plate 1215 with spacer 1220 is necessary as a support for the nut 1210 and as an upper support for the spring element 305.

13 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um die in 12 beschriebene Heizeinrichtung handeln, mit Ausnahme dessen, dass in 13 ein Gehäuse sowie ein Gewinde und eine Mutter weggelassen sind. Die Gegenplatte 1215 ist schmaler ausgeführt als die Gegenplatte in 12. Die Heizeinrichtung 120 weist zusätzlich Anschläge 320 auf. 13 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be the one in 12 act as described heating device, with the exception that in 13 a housing as well as a thread and a nut are omitted. The counter plate 1215 is narrower than the counter plate in 12 . The heating device 120 additionally has stops 320.

13 zeigt ein Aufhängen der Heizpatrone 200 an einer Spiralfeder ohne Gehäuse, in anderen Worten ausgedrückt eine Spiralfeder ohne einstellbare Vorspannung im verbauten Zustand. Wird eine Einstellung der Vorspannung nicht benötigt, kann auf das Gehäuse verzichtet werden. Die Stufen im Heizleitelement 300 sorgen für einen Anschlag der Heizeinrichtung 120, die auch als Heizer bezeichnet werden kann, nach unten, wenn sich keine Mikrofluidikkartusche in der Mikrofluidikanalyseeinrichtung befindet. 13 shows a hanging of the heating cartridge 200 on a spiral spring without a housing, in other words a spiral spring without adjustable preload when installed. If adjustment of the preload is not required, the housing can be omitted. The steps in the heating element 300 ensure that the heating device 120, which can also be referred to as a heater, stops downward when there is no microfluidic cartridge in the microfluidic analysis device.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Heizeinrichtung 120. Dabei kann es sich um eine in den vorangegangenen Figuren beschriebene Heizeinrichtung handeln, beispielsweise um die Heizeinrichtung in 11. 14 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a heating device 120. This can be a heating device described in the previous figures, for example the heating device in 11 .

Die Heizeinrichtung 120 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel einen Temperatursensor 1400 auf, der an dem Heizleitelement 300 angeordnet ist. An dem Temperatursensor 1400 ist beispielsweise eine elektrische Kontaktierung 1405 angeordnet. Als Temperatursensor 1400 ist entweder ein Thermoelement oder ein Resistance Temperature Detector einsetzbar. Der Temperatursensor wird beispielsweise direkt in das Heizleitelement 300 eingeklebt. According to one exemplary embodiment, the heating device 120 has a temperature sensor 1400 which is arranged on the heating conducting element 300. For example, an electrical contact 1405 is arranged on the temperature sensor 1400. Either a thermocouple or a resistance temperature detector can be used as the temperature sensor 1400. The temperature sensor is glued directly into the heating element 300, for example.

15 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1500 zum Betreiben einer Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung entspricht oder ähnelt hierbei der Heizeinrichtung aus einer der hierin beschriebenen Figuren. Das Verfahren weist einen Schritt 1505 des Aktivierens einer Heizpatrone auf, um Wärme von der Heizpatrone durch das Heizleitelement in die Mikrofluidikkartusche zu leiten. 15 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method 1500 for operating a heating device. The heating device corresponds to or is similar to the heating device from one of the figures described herein. The method includes a step 1505 of activating a heater cartridge to conduct heat from the heater cartridge through the heater element into the microfluidic cartridge.

16 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Steuergeräts 125 zum Betreiben einer Heizeinrichtung. Das Steuergerät 125 ist ausgebildet, um das Verfahren aus 15 oder ein ähnliches Verfahren auszuführen. Das Steuergerät 125 weist eine Einheit 1600 zum Aktivieren auf. Die Einheit 1600 zum Aktivieren ist ausgebildet, um den Schritt des Aktivierens auszuführen und/oder anzusteuern. 16 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a control device 125 for operating a heating device. The control device 125 is designed to carry out the method 15 or carry out a similar procedure. The control device 125 has a unit 1600 for activation. The unit 1600 for activating is designed to carry out and/or control the step of activating.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment includes an “and/or” link between a first feature and a second feature, this should be read as meaning that the exemplary embodiment, according to one embodiment, has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only that first feature or only the second feature.

Claims

Heizeinrichtung (120) für eine Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) zur Analyse einer Probe, wobei die Heizeinrichtung (120) mit einer in die Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) einsetzbaren und die Probe beinhaltenden Mikrofluidikkartusche (105) koppelbar ausgeformt ist, und wobei die Heizeinrichtung (120) die folgenden Merkmale aufweist: zumindest eine Heizpatrone (200); und zumindest ein Heizleitelement (300), wobei die Heizpatrone (200) in dem Heizleitelement (300) aufgenommen und/oder mit dem Heizleitelement (300) thermisch kontaktiert ist, wobei das Heizleitelement (300) ausgebildet ist, um Wärme von der Heizpatrone (200) über das Heizleitelement (300) an die Mikrofluidikkartusche (105) zu leiten.Heating device (120) for a microfluidic analysis device (100) for analyzing a sample, wherein the heating device (120) is designed to be coupled to a microfluidic cartridge (105) which can be inserted into the microfluidic analysis device (100) and contains the sample, and wherein the heating device (120) is has the following features: at least one heating cartridge (200); and at least one heating element (300), wherein the heating cartridge (200) is accommodated in the heating element (300) and/or is thermally contacted with the heating element (300), wherein the heating element (300) is designed to remove heat from the heating cartridge (200). via the heating element (300) to the microfluidic cartridge (105).

Heizeinrichtung (120) gemäß Anspruch 1, wobei die Heizpatrone (200) zylindrisch ausgeformt ist und zumindest eine Seitenwand (205) und zumindest eine Stirnseite (210) aufweist, wobei das Heizleitelement (300) an der Stirnseite (210) der Heizpatrone (200) und/oder zumindest teilweise an der Seitenwand (205) der Heizpatrone (200) angeordnet ist.Heating device (120) according to Claim 1 , wherein the heating cartridge (200) is cylindrical and has at least one side wall (205) and at least one end face (210), the heating conducting element (300) being on the end face (210) of the heating cartridge (200) and/or at least partially on the Side wall (205) of the heating cartridge (200) is arranged.

Heizeinrichtung (120) gemäß Anspruch 2, wobei eine Längserstreckungsrichtung der Heizpatrone (200) in einem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche (105) im Wesentlichen parallel oder orthogonal zu einer Seitenfläche (325) der Mikrofluidikkartusche (105) angeordnet ist.Heating device (120) according to Claim 2 , wherein a longitudinal extension direction of the heating cartridge (200) is arranged essentially parallel or orthogonal to a side surface (325) of the microfluidic cartridge (105) in an inserted state of the microfluidic cartridge (105).

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Heizleitelement (300) ausgebildet ist, um in einem eingesetzten Zustand der Mikrofluidikkartusche (105) in die Heizeinrichtung (120) einen Spalt (330) zwischen der Heizpatrone (200) und der Mikrofluidikkartusche (105) zu überbrücken.Heating device (120) according to one of the preceding claims, wherein the heating conducting element (300) is designed to create a gap (330) between the heating cartridge (200) and the microfluidic cartridge (120) when the microfluidic cartridge (105) is inserted into the heating device (120). 105) to bridge.

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem Federelement (305), das ausgebildet ist, um einen Druck auf die Heizpatrone (200) und/oder das Heizleitelement (300) auszuüben, um das Heizleitelement (300) mit der Mikrofluidikkartusche (105) zu kontaktieren.Heating device (120) according to one of the preceding claims, with at least one spring element (305) which is designed to exert pressure on the heating cartridge (200) and/or the heating conducting element (300) in order to connect the heating conducting element (300) with the microfluidic cartridge (105).

Heizeinrichtung (120) gemäß Anspruch 5, wobei das Federelement (305) als eine Spiralfeder, eine Blattfeder, eine Tellerfeder, eine Schenkelfeder oder eine Flachfeder ausgeformt ist und/oder wobei das Federelement (305) ausgebildet ist, um eine Federkraft im Wesentlichen senkrecht zu einer Einschubrichtung (725) der Mikrofluidikkartusche (105) in die Heizeinrichtung (120) auf das Heizleitelement (300) auszuüben.Heating device (120) according to Claim 5 , wherein the spring element (305) is formed as a spiral spring, a leaf spring, a plate spring, a leg spring or a flat spring and/or wherein the spring element (305) is designed to have a spring force substantially perpendicular to an insertion direction (725) of the microfluidic cartridge (105) in the heating device (120) on the heating element (300).

Heizeinrichtung (120) gemäß Anspruch 5 oder 6, mit einem Gehäuse (1200), wobei das Federelement (305) an einer Innenwand des Gehäuses (1200) abgestützt ist und/oder wobei das Federelement (305) mittels eines Gewindes (1205) und/oder einer Mutter (1210) vorspannbar ist.Heating device (120) according to Claim 5 or 6 , with a housing (1200), wherein the spring element (305) is supported on an inner wall of the housing (1200) and/or wherein the spring element (305) can be preloaded by means of a thread (1205) and/or a nut (1210).

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schieberelement (900), das in einem Ruhezustand der Heizeinrichtung (120) an dem Heizleitelement (300) anliegt, wobei das Schieberelement (900) ausgebildet ist, um bei einem Einführen der Mikrofluidikkartusche (105) von dem Heizleitelement (300) weggedrückt zu werden, um einen thermischen und/oder mechanischen Kontakt zwischen dem Heizleitelement (300) und der Mikrofluidikkartusche (105) freizugeben.Heating device (120) according to one of the preceding claims, with a slide element (900) which rests against the heating conduction element (300) when the heating device (120) is in a resting state, the slide element (900) being designed to act when the microfluidic cartridge is inserted ( 105) to be pushed away from the heating conducting element (300) in order to release thermal and/or mechanical contact between the heating conducting element (300) and the microfluidic cartridge (105).

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Heizleitelement (300) an zumindest einer Stirnseite eine Fase (1100) aufweist.Heating device (120) according to one of the preceding claims, wherein the heating conducting element (300) has a chamfer (1100) on at least one end face.

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Temperatursensor (1400), der an dem Heizleitelement (300) angeordnet ist.Heating device (120) according to one of the preceding claims, with a temperature sensor (1400) which is arranged on the heating conducting element (300).

Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer weiteren Heizpatrone (705) und einem weiteren Heizleitelement (710), wobei die weitere Heizpatrone (705) in dem weiteren Heizleitelement (710) aufgenommen und/oder mit dem weiteren Heizleitelement (710) thermisch kontaktiert ist, wobei das weitere Heizleitelement (710) ausgebildet ist, um Wärme von der weiteren Heizpatrone (705) über das weitere Heizleitelement (710) an die Mikrofluidikkartusche (105) zu leiten.Heating device (120) according to one of the preceding claims, with a further heating cartridge (705) and a further heating element (710), the further heating cartridge (705) being accommodated in the further heating element (710) and/or with the further heating element (710) is thermally contacted, wherein the further heating element (710) is designed to conduct heat from the further heating cartridge (705) via the further heating element (710) to the microfluidic cartridge (105).

Verfahren (1500) zum Betreiben einer Heizeinrichtung (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren (1500) einen Schritt (1505) des Aktivierens einer Heizpatrone (200) aufweist, um Wärme von der Heizpatrone (200) durch das Heizleitelement (300) in die Mikrofluidikkartusche (105) zu leiten.Method (1500) for operating a heating device (120) according to one of Claims 1 until 11 , wherein the method (1500) comprises a step (1505) of activating a heating cartridge (200) in order to conduct heat from the heating cartridge (200) through the heating element (300) into the microfluidic cartridge (105).

Steuergerät (125), das eingerichtet ist, um den Schritt (1505) des Verfahrens (1500) gemäß Anspruch 12 in einer entsprechenden Einheit (1600) auszuführen und/oder anzusteuern.Control device (125), which is set up to carry out step (1505) of method (1500). Claim 12 to be executed and/or controlled in a corresponding unit (1600).

Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, den Schritt (1505) des Verfahrens (1500) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern.Computer program that is set up to carry out step (1505) of method (1500). Claim 12 to execute and/or control.

Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) zur Analyse einer Probe, wobei die Mikrofluidikanalyseeinrichtung (100) eine Heizeinrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11 und ein Steuergerät (125) gemäß Anspruch 13 aufweist, insbesondere wobei die Mikrofluidikanalyseeinrichtung eine Auswerteeinheit (130) zur Analyse einer in der Mikrofluidikkartusche (105) angeordneten Probe aufweist.Microfluidic analysis device (100) for analyzing a sample, wherein the microfluidic analysis device (100) has a heating device (120) according to one of the preceding Claims 1 until 11 and a control device (125) according to Claim 13 has, in particular wherein the microfluidic analysis device has an evaluation unit (130) for analyzing a sample arranged in the microfluidic cartridge (105).