EP3793736A1 - Fluidisches system zur aufnahme, abgabe und bewegung von flüssigkeiten, verfahren zur verarbeitung von fluiden in einem fluidischen system - Google Patents

Fluidisches system zur aufnahme, abgabe und bewegung von flüssigkeiten, verfahren zur verarbeitung von fluiden in einem fluidischen system

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EP3793736A1
EP3793736A1 EP19726597.8A EP19726597A EP3793736A1 EP 3793736 A1 EP3793736 A1 EP 3793736A1 EP 19726597 A EP19726597 A EP 19726597A EP 3793736 A1 EP3793736 A1 EP 3793736A1
Authority
EP
European Patent Office
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fluidic
chamber
functional element
fluid
flexible
Prior art date
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Pending
Application number
EP19726597.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Claudia Gärtner
Richard Klemm
Christian Moche
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microfluidic Chipshop GmbH
Original Assignee
Microfluidic Chipshop GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Microfluidic Chipshop GmbH filed Critical Microfluidic Chipshop GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a device for receiving, dispensing, diluting or moving liquids and for adding liquid components, for separating, filtering, fractionating, enriching liquids and / or their constituents, as well as modifying liquids and their constituents and for detection the ingredients of the liquids, which may also be referred to as a fluidic system, in particular a microfluidic system.
  • the device may also be referred to as a chip.
  • the invention relates to a method for processing fluids in a fluidic system.
  • the external pumps for the manipulation of Fab-on-a-Chip systems require a fluidic interface, for the use of which additional components are necessary and which, like all fluidic interfaces, involve the risk of feckage.
  • additional connected devices for carrying out the abovementioned sub-functions, in addition to a time delay, also present the risk of contamination and / or falsification of the analysis results.
  • Syringe pumps integrated directly into fluidic systems avoid a fluidic interface to the outside, but require another element, the plunger, to move liquids.
  • Diaphragm valves offer the advantage that they do without fluidic interface and without other components and only need a preformed well and a movable lid for actuation. These are designed so that they can be operated both pneumatically and mechanically. The operation of these diaphragm valves is usually carried out via an ent speaking operating device.
  • the recording and dispensing of liquids, the distribution to different reaction cavities, the movement of liquids and the addition of reaction components requires manual handling steps and / or a corresponding automation of these steps using large machines. This is done manually in the sample receiving and reagent supply by means of pipetting, the mixing and incubated, for example, by shaking titer plates and for the supply of reagents they are from appropriate storage containers to entneh men. Both the manual handling and the automated handling require a larger number of handling steps, additional equipment such as pipettes or pipetting machines as well as the Fagerjankeit the corresponding reagents. In microfluidic systems, handling is usually done via external pumps and the need for a device to control the system.
  • the present invention combines all handling steps including reagent pre-storage on a hand-operated component.
  • the object of the invention is to share the intake, delivery, dilution, transport and / or mixing of liquids and the separation, filtering, enrichment and / or fractionation of liquids and their components as well as the modification of liquids and their constituents and the Detection of the ingredients of the liquids both manually, ie to operate without further aids, as well as with appropriate devices.
  • a special feature of the system is that a multiple intake and delivery of liquids is possible and that desired volumes of the recorded and / or given off fluid can be precisely controlled. It is also an object to provide a method for the processing of fluids with such fluidic systems.
  • a fluidic system comprising a structured component with a chamber and a channel system, which are fluid-tightly sealed with a component, wherein the chamber via the channel system and a fluidic interface with the outside world is fluidically verbun the.
  • the component has a flexible or movable area which can be moved into the chamber area or beyond a level of the chamber.
  • the plane of the chamber is the upper boundary of the chamber on the side of the chamber, i. the underside of the chamber occluding component. Due to the movement of the flexible region, liquids or gases can be absorbed or discharged through the fluidic interface and / or moved in the fluidic system.
  • the movable area can be moved manually or with a corre sponding operating device.
  • One option is to push or pull up the flexible area to different positions. Particularly advantageous are the possibility of defined fluid delivery and recording by combining the chamber with a small Ka nalsystem, the Mehrfachaufhahme and delivery of liquids and the possibility of manual operation.
  • the fluidic system has an interface for a remplisstechniksreagenzi enreservoir.
  • the flexible or movable area is accessible from the outside.
  • the configuration of the component closing the structured component as a film wherein the film is at the same time the movable component due to its intrinsic flexibility.
  • the structured component may preferably be provided on its upper and lower sides with a respective covering component.
  • channel systems and / or parts thereof can be arranged on both sides of the structured component and sealed with the components.
  • the channel system can be easily inserted into the structured component on one or both sides from the respective surface and the channels on both sides can be connected by bores.
  • the component can be designed flexible, or it is designed as a foil, which then serves as a flexible region in the region of the chamber, since it is flexible in its basic property.
  • the volume can be defined by the corresponding outlet geometry of the fluidic interface, wherein this volume definition can be further influenced by a surface modification of the fluidic interface.
  • a further fluidic system comprising a structured compo nent with a chamber and a channel system which are sealed with another component, wherein the chamber is fluidly connected via the channel system and a fluidic interface with the outside world.
  • the flexible area is formed by the walls of the chamber.
  • a lateral pressing of the chamber allows the movement of the liquid or the compression effect can be enhanced by the flexible chamber walls.
  • yet another fluidic system comprising a struktu rators component or structured component and another component, the chamber and KanalSys tightly seals and the chamber is connected via the channel system and the fluid interface with the outside world.
  • the structured component is designed such that the Kammerbo is the flexible and can be pressed or expanded.
  • the floor can be made very flexible and a production by means of two-component injection molding is possible, so that a flexible component can be injected together with another component.
  • the basic material of the structured component can be sufficiently flexible to ensure the functionality of the component. An assembly of the flexible area in which the structured component is also possible.
  • the chamber may be verbun via another channel system with a fluidic interface, wherein one of the fluidic interfaces can be closed with a cap.
  • the closure with a cap further prevents fluid leakage at this point.
  • valves such as capillary stop valves, which act by changing the capillary diameter, the recording of defined volumes it allows.
  • a valve function and / or the function of existing geometrically acting valves is enhanced by a surface modification in the valve region, the geometrically generated valve function.
  • venting can take place in the event of fluid uptake by the second fluidic interface and, in addition, that fluid can be removed. take-off and delivery at different points.
  • the cap with a cap prevents further leakage of fluid at this point.
  • a corresponding positioning of the fluidic system, that the dispensing fluidic interface is inclined downwards in the liquid dispensing, is advantageous.
  • the fluidic system preferably contains a ventilation option for the chamber, which can take place via an additional channel communicating with the outside world or a gas-permeable membrane and this venting device can optionally be closed.
  • the fluidic system includes an inlet channel having a passive stop function, such as a capillary stop valve, a channel taper, or a corresponding surface modification, and either capillary action, which may be enhanced by surface modifications in the area to be filled, or one by the movable one Components caused change in the chamber volume takes a defined amount of liquid.
  • a passive stop function such as a capillary stop valve, a channel taper, or a corresponding surface modification
  • the fluidic system contains one or more reagents zienreservoire. These may be formed, for example, as blisters.
  • a plurality of fluids or dry reagents can be mixed with one another and the liquid reagents can be used for transporting absorbed or system-introduced dry reagents.
  • Dry reagents are preferably introduced into the structured component, which can be taken up by the fluids flowing through and mixed with them.
  • a reagent is presented at a defined location, which colors the fluid flowing over it and thus indicates the reaching of the position at which the reagent is present, and thus the achievement of a certain volume or a residence time.
  • an enlargement function is incorporated in the structured component, e.g. in the form of a Lin integrated into the structured component, in order to be able to better follow the attainment of certain positions in the channel system by the liquid and also to better read color reactions as indicator reactions.
  • longer channel elements are introduced as a flow restrictor in the fluid flow in order to allow a controlled fluid intake and delivery.
  • the reagent reservoir is formed as a blister.
  • the reagent reservoir has a blister seat which has pointed elements which pierce the overlying liquid-tightly connected blister.
  • This embodiment can be extended by a flap which, via guide elements in the blister seat, permits a defined insertion of the flap and thus a defined volume metering.
  • the Volumendosie tion can also be done in several stages by special design of the guide elements.
  • the liquid-tight closure of the fluidic interface is useful for fluid uptake, for example via a cap.
  • the cap may also be provided with a transport member, eg, a dome or plunger, which projects into the channel and thus conveys the fluid therein by volume displacement when the cap is placed on the fluidic interface.
  • the cap may also have a flexible Be rich, which can be pressed or pulled out after placement in order to move thus located in the channel and / or channel system liquid. When pushing the liquid is pushed further into the channel. As the flexible portion is withdrawn, liquid is conveyed from the channel toward the fluidic interface. This also allows small movements to be generated.
  • fluid volumes defined in this way can be dispensed from the blister, and that this can also be done manually with high precision.
  • an exact mixing ratio can be set.
  • the fluidic system has a long channel to the chamber. Particularly advantageous is this long channel, since it allows a speed of fluid intake can be adjusted and reagents can be introduced into the channel, which optimally resuspend by the long entrainment in the channel.
  • the long channel towards the chamber on additional expansions.
  • This embodiment is particularly advantageous because in the widening reagents can be pre-assembled and an improved mixing can be done by a different flow profile.
  • the fluidic system includes a cavity or Detekti onshunt for optical readout and / or reaction which may preferably have different depths.
  • a cavity or Detekti onshunt for optical readout and / or reaction which may preferably have different depths.
  • directly an optical detection can be done and in an embodiment of the detection chamber with several depths and the dynamic range can be enlarged ver.
  • the fluidic system includes a lateral flow strip, the filling of which is made possible by the operation of the chamber.
  • One embodiment leg holds a vent membrane, another a vent channel.
  • Particularly advantageous is the possibility of liquid intake, which can be operated manually, with the direct possi probability of readout on the lateral flow strip.
  • Just targeted ventilation options allow the combination of the achieved by the chamber vacuum-driven flow with the fol lowing fluid movement by the suction of the lateral flow strip.
  • a lateral flow strip serves to detect target molecules present in the fluid, whereby individual target molecules as well as different target molecules can be detected depending on the configuration of the lateral flow strip.
  • Wines of particular characteristics of the lateral flow strip is the integration of an array for the parallel detection of several target molecules.
  • the fluidic system includes more than one chamber, which are interconnected via a channel system and / or can be angeord net in one or more levels. It is particularly advantageous that a forwarding and a pushing back and forth and an active mixing on the change of the chamber volumes are made possible by the flexible elements.
  • the fluidic system includes attachments on the flexible components that are either external to the chamber or extend into the chamber.
  • attachments on the flexible components that are either external to the chamber or extend into the chamber.
  • the fluidic system has provided reagents in the chamber. It is particularly advantageous here that the chamber not only serves for the liquid movement, but the chamber volume directly for dissolving, reacting and mixing reagents can be used. Especially presented dry reagents allow a particularly advantageous use of the chamber here.
  • the cap for emptying the blister is directly connected to pressure elements for moving the flexible region, if necessary also realized in one piece.
  • mixing by movable elements introduced into the chamber is possible, such as spheres or rods, which may also be magnetic.
  • the mixing can be enhanced by structural elements in the structured component or be carried out entirely by them. It is particularly advantageous here that the simple structure of the system allows a particularly effective mixing in the chamber.
  • mixing takes place in the chamber by moving the fluidic system manually. It is particularly advantageous here that the simple design of the system allows manual use.
  • mixing takes place in the chamber through a device-side mixing mechanism. It is particularly advantageous here that efficient mixing can take place.
  • the channel systems themselves include alignment marks or adjacency marks are attached beside, below or above the channel system, which allow a volume indication. This marking is particularly advantageous, similar to a ruler, since it allows the user to read the recorded or dispensed volume and to stop or continue the recording or dispensing of volumes in order to set up, dispense or move defined volumes.
  • multiple liquid intake and / or dispensing is possible. It is particularly advantageous here that the fluidic system can be used for multiple picking and dispensing of liquids.
  • fluidic interfaces are provided on the structured component, which point in different directions, for example, perpendicular to the plane of the fluidic system or at a specific angle outgoing from the fluidic system.
  • Particularly advantageous here is that by a special geometry, the up and / or release of liquids in specially shaped surfaces or vessels can be done.
  • a plurality of fluidic interfaces are provided. This is particularly advantageous because then a delivery and absorption of liquids can take place at different locations simultaneously or sequentially.
  • the recording and delivery at several Stel len simultaneously or successively possible In combination with a distribution system, the recording and delivery at several Stel len simultaneously or successively possible.
  • a simultaneous delivery or absorption of liquids via the movement of the flexible elements can take place.
  • the intake and / or delivery of the fluids is controlled via diaphragm valves see. This is particularly advantageous because it allows an individual fluid intake and / or fluid delivery can be done at different fluidic interfaces by the movement of the flexible elements in the chamber.
  • a particular embodiment is the integration of passive valves in the individual distribution channels Ver a uniform filling and thus a uniform liquid transport and thus, for. to secure the delivery of equal volumes.
  • the intake and / or discharge of the fluids is controlled by rotary valves.
  • the rotary valves preferably have a rotary valve seat and a rotating the, the different parts of the channel system connecting rotary valve body with connecting channel on. This is particularly advantageous because it allows an individual fluid intake and / or fluid delivery at different fluidic interfaces by the movement of the flexible elements in the chamber.
  • the fluidic system is designed as a microfluidic system.
  • the structured component is preferably and essentially made of plastic.
  • the entire component may be e.g. be made as a plastic film. But it is also possible to apply a introduced into the other components flexible plastic such as silicone or TPE or a movable mechanical element made of any material to ver.
  • the abovementioned embodiments of the fluidic system have further fiction, according to at least one functional element, which can be realized for example by a filter, a Memb ran, a frit, or a functional paper or similar elements.
  • the one or more functional elements may be realized by one or more filters, membranes, frits, paper, or similar elements containing reagents or applied to the reagents.
  • Reagents may be applied to the structured component and / or the at least one component and / or the one or more functional elements and / or may contain these reagents, for example also in the form of arrays of the same or different avas.
  • a fluidic system comprising: a structured component having a chamber and a channel system, wherein the chamber and / or the Kanalysys system have at least one functional element, wherein at least the chamber is fluid-tightly sealed with a component and the channel system and at least one fluidic interface is fluidly connected to the outside world, the component having a flexible or movable area that can be moved into at least a portion of the chamber or beyond a level of the chamber, and liquids or liquid by movement of the flexible or movable portion Gases taken over the fluidic interface or istge ben and / or can be moved in the fluidic system, wherein the flexible or bewegli che range manually or with an operating device is movable and a pushing or moving up of the flexible or movable area is possible.
  • a fluidic system comprising: a structured component having a chamber and a channel system, wherein the chamber and / or the Kanalysys system have at least one functional element, and the at least one functional element is provided with reagents, wherein at least the Chamber is fluid-tightly sealed with a component and is fluidly connected via the channel system and at least one fluidic interface with the outside world, wherein the component has a flexible or movable area, we we least moved into a region of the chamber or beyond a plane of the chamber can be to receive or deliver fluids or Ga se via the fluidic interface by movement of the flexible or movable area and / or move in the fluidic sys tem, wherein the flexible or movable area by hand or with a loading operating device is movable and an impressions or Moving up the flexible o the movable range is possible.
  • a fluidic system comprising: a structured component having a chamber and a channel system, wherein reagents are applied to the structured component and / or on the component closing it and / or on the at least functional element, wherein at least the chamber is fluid-tightly sealed with a component and is fluidically connected to the outside world via the channel system and at least one fluidic interface, the component having a flexible or movable region extending at least into a region of the chamber or beyond a plane of the chamber can be moved, and by a movement of the flexible or movable area liquids or gases can be absorbed or discharged through the fluidic interface and / or moved in the fluidic system, wherein the flexible or movable portion is movable by hand or with an operating device and an impressions or Upward movement of the flexible or movable area is possible.
  • the functional element is realized by a filter, a membrane, a frit and / or a functional paper. All these examples of the functional elements are at least partially passable for fluids, that is porous. They may be membranes and / or filters for size exclusion such as laser-structured membranes (track etch) with well-defined pore size, silicon screens, filter paper with a coarse-meshed net. Functional elements which use the size exclusion and / or connection to the surface of the functional element are different elements, such as e.g.
  • porous three-dimensional structures such as frits, silicon membranes, silica membranes, three-dimensionally aggregated particles, filter mats of various materials, silica mats, PET filters, thin-layer chromatography material or plasma / serum generation membranes, to name but a few examples. All of these functional elements can additionally be provided with reagents in order to implement a specific binding of target molecules to these functional elements and to realize a targeted detachment of the target molecules from functional elements.
  • the fluidic interface there is a recording of a fluid or fluid via the fluidic interface, wherein the liquid is passed through or over the functional element.
  • the fluid can then be released again by pressurizing the chamber of the thumb pump.
  • the absorption of the fluid via capillary forces or a surface tension which is caused by the surfaces of the channel system and / or the chamber and / or the fluidi's interface.
  • the recording of the fluid via the operation of the chamber of Dau menpumpe takes place.
  • the fluidic system comprises at least one valve which is arranged in the channel system, wherein the integration of the valve a defined volume can be accommodated men.
  • the at least one functional element on a Saugglantation whereby the fluid intake is driven.
  • the suction function can be caused by a hygroscopic property of the materials of the functional element.
  • the entrance can be closed with a cap.
  • the input and output can be closed with a cap.
  • the at least one functional element causes in a flow of blood that only plasma or serum passes through the functional element and other blood components are held back by the functional element, wherein a discharge of the recovered plasma or serum can be done via the fluid outlet.
  • two functional elements are connected in series. That is, in the channel system, two functional elements with the same or different properties are arranged.
  • the two functional elements are connected in series, wherein initially the one functional element is flowed through and the liquid passes to the chamber of the thumb pump. Then, the fluid inlet is closed with a cap, wherein the liquid passes to the second functional element by a movement of the flexible component and is then discharged via the fluid outlet. That the first functional element is arranged in the flow direction from the entrance to the exit in front of the chamber in the channel system and the second functional element is arranged in the flow direction Rich behind the chamber or between the chamber and fluid outlet.
  • two functional elements are connected in series, wherein the first ei ne functional element is flowed through, and then the liquid flowed through penetrates through the second functional element and is discharged by a movement of the movable member via the fluid idausgang. After receiving the liquid via the fluid inlet of this is closed, for example, with a cap.
  • the at least one functional element is used to generate plasma or
  • the first functional element is for the production of plasma or serum, where the second functional element removes hemolyzed red blood cells.
  • a liquid reservoir is connected to the structured component, where at by the liquid discharge from the liquid reservoir, a dilution of the fluid takes place within the channel system.
  • a liquid reservoir is connected to the structured component, where a dilution of the fluid takes place within the channel system via the liquid discharge from the liquid reservoir, wherein a defined volume can be dispensed from the liquid reservoir to a defined volume of the liquid received.
  • a liquid reservoir is connected to the structured component, where at the liquid discharge from the liquid reservoir, a dilution takes place and wherein a defined volume from the liquid reservoir is added to a defined volume of aufgenomme nen liquid that has already been passed through the functional element. That is, in the flow direction after the fluid inlet, the first functional element is arranged to perform a first treatment of the liquid absorbed, then a remplisstechniksre reservoir is connected to the channel system to the already treated by the first functional element th liquid a defined amount of existing in the liquid reservoir Add liquid.
  • a liquid can be taken up via the fluidic interface, mixed with liquid in a reaction cavity and then guided over and / or through at least one functional element, wherein target molecules of the liquid remain on the functional element and the target molecules by a Liquid can be detached from a liquid reservoir and discharged via the fluidic interface (output, 5.2).
  • At least one further liquid reservoir is fluidically connected to the functional element, whereby the functional element can be flowed through by different liquids in order to free the functional element of unwanted constituents or to displace the dissolved target molecules.
  • the detachment of target molecules from the at least one functional element is preferably effected by a temperature change.
  • the absorbed liquid is first passed through a first functional element, wherein particles are retained on the first functional element. These particles are then broken down into smaller particles and fed to the next functional element, where part of the smaller particles produced is retained by the functional element and can be released again, the target particles being found in a different fraction of the eluate than the undesired ones to be separated Components or other target components.
  • a cleaning wherein unwanted particles are removed from the functional element.
  • the particles are cells, wherein the particle size reduction step is the cell fysis.
  • biological components such as nucleic acids, proteins, metabolites and / or antibodies are extracted, concentrated and / or purified.
  • the resulting target component is subsequently processed via integrated reagents such as arrays, i. an array of capture molecules, guided to attach the target molecules / target particles to the Arraymoleküle and subsequently detected.
  • integrated reagents such as arrays, i. an array of capture molecules
  • the resulting target component is detected with the system and / or identi fied, further preferably detected quantitatively.
  • one or more functional elements are arranged in parallel. That is, the channel system has a plurality of parallel strands in each of which one or more functional elements are arranged.
  • the reagents applied to the structured component, the component, and / or the functional element, upon contact with liquid exhibit a color change indicating a fill indicator.
  • these reagents are on, in or on the functional element.
  • the fluidic system is also referred to as a thumb pump, because the flexible component is particularly easy to operate with the thumb.
  • FIGS. 1 to 16 show basic variants of the thumb pump, which according to the invention have been extended in their functionality by further elements, which are shown in FIGS. 17 to 25.
  • Fig. La to lc a fluidic system according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a fluidic system according to an alternative embodiment.
  • Fig. 3 is a fluidic system according to another alternative embodiment. 4 shows fluidic interfaces of a fluidic system according to embodiments.
  • FIGS. 7a and 7b show a fluidic system according to yet another embodiment.
  • FIG. 11 shows a fluidic system according to another embodiment.
  • FIGS. 12 a to 12 d illustrate a fluidic system with a distributor system according to embodiments.
  • Fig. 13 shows a fluidic system according to another embodiment.
  • FIGS. 14 a, 14 b show a fluidic system with a magnification device according to an embodiment.
  • FIGS. 15A-15C show a fluidic system with flow restrictors according to embodiments
  • FIG. 16 shows an embodiment of the chip with cap in a view from above FIG. 17A-D an embodiment with functional element such as membrane, filter, frit, paper or similar element, FIG.
  • FIGS. 18 a - c show an embodiment with integrated reagents, for example as an array, FIGS. 18 a and 18c as a cross section, FIG.
  • Fig. L9a, 19b, 19c an embodiment with the chamber upstream and downstream
  • Fig. L9a filter, membrane, frit, paper or similar element
  • Fig. 19b as a cross section
  • Fig. L9c as a cross section with cap
  • FIG. 20a, 20b, 20c show an embodiment with two functional elements as a plan view (FIG. 20a) and a cross section (FIG. 20b, c), FIG.
  • 2la, 2lb, 2lc an embodiment with two functional elements as a plan view (Fig. 2la) and cross-section (Fig. 2lb, c), which has a liquid reservoir
  • Fig. 22a, 22b, 22c an embodiment with two functional elements as a plan view ( 22a) and cross-section (FIGS. 22b, 22c)
  • a reagent reservoir and capillaries that can be closed by capillaries
  • Fig. 23a, 23b, 23c an embodiment with a functional element as a plan view (Fig. 23a) and
  • FIGS. 23b, 23c Cross section (FIGS. 23b, 23c), a venting membrane and fluidic interfaces that can be closed by means of caps,
  • Fig. 24a, 24b, 24c an embodiment with a functional element as a plan view (Fig. 24a) and
  • Fig. 25a, 25b, 25c an embodiment with two functional elements as a plan view (Fig. 25a) and cross-section at the level of liquid reservoirs (Fig. 25b) and on a cross-section at the level of the first functional element and the chamber (Fig. 25c), and three closable via caps fluidic interfaces and, for example, three fluid reservoirs.
  • 26a, 26b show an embodiment with a functional element as a plan view (FIG. 26a) and as a cross-section (FIG. 26b), a fluidic interface that can be closed by a cap, a vent opening provided with a gas-permeable membrane 24 as a further fluidic interface, and FIG a Fateral Flow Strei fen 23.
  • FIG. 27a, 27b show an embodiment with two functional elements as a top view (FIG. 27a) and a cross section (FIG. 27b), of a fluidic sealable via a cap Interfaces, provided with a gas-permeable membrane 24 vent opening as a further fluidic interface, a lateral flow strip 23rd
  • FIG. 28a, 28b, 28c show an embodiment with two functional elements as a plan view (FIG. 28a) and cross section (FIG. 28b, c) of a fluidic interface which can be closed by a cap, a vent opening provided with a gas-permeable membrane 24 as a further fluidic interface , a lateral flow strip 23 and a reagent reservoir 16 opening at any point into the channel system 3 via a feed channel and a cavity serving as a waste reservoir 49 as a component of the channel system 3.
  • the present invention describes a fluidic system having a chamber which has a flexible or movable part, mostly the bottom and / or lid, in special embodiments, but also movable walls, which, by lifting or pushing down, picking up , Moving, diluting or mixing of liquids or gases, which are connected via at least one channel or opening to the chamber.
  • An inven tion proper extension is achieved either by additional elements such as filters, membranes, frits or similar elements and / or integrated reagents, which may be arranged for example in the form of an array of the same or different reagents. This can enable separation, filtering, fractionation, enrichment of liquids and their constituents as well as the modification of liquids and their constituents and the detection of the ingredients of the liquids.
  • the individual use and the combination of the additional elements can be arbitrary.
  • the chamber and the movable part are designed so that a predetermined, but adjustable volume of the chamber is displaced by a movement of the movable part from its initial position.
  • predetermined volumes in the return of the movable part can be added to a different position or in the starting position in the chamber or give ist.
  • the volume is predetermined by the properties of the fluidic system or can be adjustable by the configuration of the fluidic system according to the invention.
  • FIGS. 1 a to 1 c show an embodiment of the fluidic system.
  • 1 a and 1c show a top view of the fluidic system
  • FIG. 1 b shows a cross-sectional view of the fluidic system.
  • the fluidic system has a structured component 1 with a chamber 2, wherein the chamber 2 is connected to a channel system 3.
  • the structured component 1 is essentially flat, planar and / or plate-like.
  • the structured component 1 has a first main side and a second main side which are parallel availabilitylie conditions.
  • the chamber 2 and the channel system 3 are formed on the first main page and / or in the Oberflä surface of the structured component 1.
  • the chamber 2 and the channel system 3 on the main side are embedded in the surface of the structured component 1.
  • the chamber 2 and the channel system 3 thus represent a depression on the surface of the structured component 1.
  • the first main page is for example an upper side
  • the second main page is, for example, an underside of the structured component 1, wherein the orientation of Obersei te and bottom is arbitrary and turning the structured component to the top for and vice versa.
  • the structured component may be formed, for example cuboid.
  • the structured component 1 may also be formed slices shaped.
  • the structured component may take any form as long as it is substantially flat.
  • the structured component 1 can be designed, for example, as a platform.
  • the structured component 1 can be designed flat.
  • the chamber 2 and / or the channel system 3 thus has an upper side which corresponds to the upper side of the structured component 1.
  • An underside of the chamber 2 and / or of the channel system 3 is formed within the structured component 1.
  • the underside of the chamber 2 can also be referred to as a chamber bottom 7. Between the top of the chamber 2 and the lower side of the interior of the chamber 2 is formed, in turn, that the top and bottom can be according to the consideration both bottom and top.
  • the chamber 2 and / or the channel system 3 may be formed as a depression in the structured component 1, e.g. be formed on the top or the bottom of the structured component 1.
  • the chamber 2 and the channel system 3 can be thoroughlybil Det as different deep wells, which in turn is that the top and bottom can be according to the consideration both bottom and top.
  • the chamber 2 and / or the channel system 3 are connected via one or more fluidic interface 5 fluidly connected to the outside world.
  • the fluidic interface 5 is an opening of the channel system 3, preferably on a side surface of the structured component 1.
  • the opening of the fluidic interface 5 may also be arranged on an upper side or lower side of the fluidic system.
  • the fluidic interface 5 can protrude as a projection from a side surface of the structured component 1.
  • the fluidic system can have a plurality of fluidic interfaces 5 which are each connected to the channel system 3.
  • the fluidic interfaces 5 can be arranged on different surfaces of the structured component 1, e.g. the top, bottom, or sides preferably surfaces on opposite side surfaces.
  • the outlets of the fluidic interfaces 5 may point in different directions. Thus, they may have different orientations with respect to the center of the structured component 1.
  • a component 4 closes the channel system 3 and the chamber 2 liquid and, if necessary, gas-tight, so that the supply and delivery of liquids and gases can be made only via the one or more fluidic interfaces 5.
  • the component 4 is arranged on the surface of the structured component 1 such that it closes the chamber 2 and the channel system 3 at the top of the structured component 1.
  • the component 4 may e.g. be glued to the structured component 1, bonded, pressed, pressed or welded to the structured component 1 or be sealed by means of sealing elements such as sealing Weichkompo components.
  • the component 4 thus serves as a lid to close the structured component 1.
  • the interior of the chamber 2 is bounded at the top of the chamber 2 by the underside of the component 4.
  • the component 4 can essentially consist of a transparent Material be designed to observe the flow of fluids in the channel system 3 and / or in the chamber 2.
  • the chamber 2 may have a substantially flat oval, rectangular or round shape.
  • the chamber 2 and / or the interior or the volume of the chamber 2 is thus defined on the one hand by the structured component 1 and on the other hand by the component 4.
  • either the entire component 4 is flexible or the component 4 has a flexible or movable region 6.
  • the flexible portion 6 of the component 4 is disposed above half of the chamber 2 as a direct part of the component 4.
  • the flexible or movable region 6 may be formed as a further component of the fluidic system.
  • the flexible and / or movable region 6 of the component 4 should be arranged at least on a region of the chamber 2 and / or on an outer side of the chamber 2.
  • the component 4 may e.g. be formed as a film or strip and may be made of plastic or metal.
  • FIGS. 2 and 3 Alternative embodiments of the fluidic system are shown in FIGS. 2 and 3.
  • the structured component 1 has a flexible region 7 below the chamber 2.
  • the flexible region 7 below the chamber 2.
  • the flexible region 7 can be realized either by attaching or attaching the component for the flexible region 7 in or on the structured component 1.
  • the flexible region 7 can also be embodied as a partial material property of the structured component 1 itself or by the production of more than one material, e.g. be implemented by multi-component injection molding.
  • the structured component 1 is closed with the component 4 and moreover with a further component 8, wherein one or both components 4 and 8 can have a flexible or movable region 9.
  • the component 4 is arranged on the upper side of the structured component 1. That is, the top of the chamber 2 is closed with the component 4.
  • the further component 8 is arranged. That is, the underside of the chamber 2, so the chamber bottom, with the other component
  • a flexible region 9 is shown in the further component 8. Again, the top and bottom can be both bottom and top, as viewed.
  • the structured component 1 is preferably formed with a cover film which has sufficient flexibility for pressing in and lifting above and / or below the chamber 2.
  • the chamber 2 is designed such that the and / or the flexible regions 6, 7, 9 do not fill the entire chamber 2 when pushed into the chamber 2.
  • the flexible region 6, 7, 9 does not terminate flush with the chamber bottom when the flexible region 6, 7, 9 is pressed into the chamber 2. That is, liquid or gas that is in the chamber 2 and is not completely displaced from the chamber 2 by pushing the flexible portion 6, 7, 9.
  • a tight closure of the flexible regions 6, 7, 9 with the chamber bottom or the subsequent channel systems 3 is not necessary for the functionality, but the movement of the flexible regions 6, 7, 9 causes the movement of the medium.
  • the flexible area 6 is manually and / or dog-like, e.g. pressed down with a user's finger, or by means of an operating device from the starting position.
  • the flexible portion 6 is pressed from its initial position by pressure in the chamber 2. That is, the flexible portion 6 is pushed into the interior of the chamber 2 via the upper side.
  • the fluidic interface 5 is immersed in a liquid.
  • the flexible region 6 either automatically or partially returns to the starting position due to the material property of the flexible region 6, or is caused by movement of the operating device, e.g.
  • the interior of the chamber 2 is increased again by moving the flexible area 6 back into the starting position. Due to the increase in volume of the interior creates a negative pressure in the chamber 2 and / or in the adjacent channel system 3, which communicates via the fluidic interface with the liquid. That is, the negative pressure draws liquid into the fluidic system. In other words, a part of the liquid is initially drawn into the channel system 3 by the suppression and then also into the chamber 2 if the pressure is sufficiently great. Liquid is thus absorbed into the fluidic system.
  • the volume of the liquid and / or the Positionie tion of the liquid in the channel system 3 and / or in the chamber 2 of the fluidic system By adjusting the displaced by the depression of the flexible portion 6 volume of the inner space of the chamber 2 and / or by a defined return of the flexible portion 6 in the starting position, the volume of the liquid and / or the Positionie tion of the liquid in the channel system 3 and / or in the chamber 2 of the fluidic system.
  • Mixing Liquids Mixing of the collected liquid is accomplished by first drawing liquid into the chamber 2, i. Liquid is first added to the fluidic system. Subsequently, either the flexible member 6 is moved, or the flu idische system itself is moved. The movement of the fluidic system takes place, for example, by a multiple tilting of the fluidic system. In this case, a rapid shaking should be the avoided to avoid that arise Fuftblasen in the liquid absorbed. As a result of the movement, the fluids in the fluidic system are mixed with one another.
  • the discharge of liquids from the fluidic system takes place in that the flexible component 6 and / or the flexible components are pressed into the chamber 2.
  • the volume or the interior of the chamber 2 which is limited by the flexible member, is reduced by the pushing of the flexible member.
  • the liquid speed which is located either in the chamber 2 or in the channel system 3, according to the displaced by the movement of the flexible portion 6, ie by pushing the flexible portion 6 into the chamber 2, volume discharged from the fluidic system. That is, the displaced liquid is discharged from the chamber 2 via the channel system 3 through the fluidic interface 5 from.
  • the volume of the discharged liquid may correspond to the volume of the interior of the Kam mer 2, by which the chamber 2 is reduced by the pushing of the flexible portion 6.
  • multiple volumes of liquid can be dispensed.
  • the multiple delivery can take place in that the flexible region 6, 7, 9 is gradually pushed further into the chamber 2 and / or the interior of the chamber 2.
  • the multiple donation can also take place in that the flexible region 6, 7, 9 is first pressed into the chamber 2 once and that the flexible region 6, 7, 9 then either moves out of the chamber 2 independently or as described above using an operating device the Kam mer 2 is moved out.
  • the outward movement at least a portion of the liquid flows back into the channel system 3 connected to the chamber 2.
  • the outward movement is followed by repeated impressions of the flexible area 6, 7, 9 into the second liquid dispensing chamber 2.
  • a pumping movement and / or a pumping functionality is performed by the repeated and alternate impressions in the chamber 2 and moving out of the chamber 2 of the flexible portion 6, 7, 9. This leads to a repeated and changing liquid absorption and liquid delivery.
  • the fluidic interface 5 for sampling is closed by a cap 14.
  • the cap 14 may also have integrated projections before, which protrude into the channel system 3, when the cap on the fluidic interface 5 is placed. As a result, liquid can be displaced in the channel system 3 and pressed into the further channel system 3.
  • a fluidic interface 5 is designed as input 5.1 and another fluidic interface 5 as output 5.2 of the fluidic system.
  • the entrance 5.1. and output 5.2 are preferably formed on the structured components 1.
  • the two fluidic interfaces 5.1 and 5.2 are formed on one side, preferably on one end face or narrow side of the chip (fluidic system). That the input and the output are located on one side of the system. This makes it possible to close the input and output with a cap 14, which is also referred to as a jumper.
  • the cap 14 is preferably attached to the fluidic system, preferably to the structured component 1.
  • One or more caps 14 may be attached.
  • only one cap 14 is provided, which can be plugged either to the input 5.1 or output 5.2. This can then selectively picking up a liq fluid at the entrance 5.1. or dispensing liquid at the exit 5.2.
  • the one or more caps 14 are attached via a tab 44 on the chip (fluidic system).
  • the flexible region 6 can thus be pressed into the chamber 2, more precisely into the interior of the chamber 2 by pressure from the outside due to its flexibility under ei ne level defined by the top of the structured component 1.
  • the flexible region 6 may be formed by external pulling, e.g. be pulled out of the interior of the chamber 2 by means of negative pressure or an attached device. That is, it may be moved beyond the plane defined by the top of the structured component 1.
  • a recording, dilution delivery, dosage and / or transport of liquids is possible. Liquid that has been taken up in the fluidic system can be see systems are transported and stored. Multiple intake and multiple delivery of liquids is possible. Mixing liquids is possible.
  • the fluidic system can be used by the design of the chamber 2 and the flexible regions 6, 7, 9 as a pipette with functions of fluid intake, fluid delivery and the multiple Aufhehmen and dispensing fluids.
  • the operation can be done completely manually without further aids or by means of an operating device.
  • FIG. 4 shows embodiments of the fluidic interface 5.
  • the embodiments of the fluidic interface 5 according to FIG. 4 differ in terms of their geometry. More specifically, the illustrated embodiments of the fluidic interface 5 each have an outlet 10, wherein the shape of the outlet 10 differs in the embodiments shown.
  • the geometry of the outlet 10 of the fluidic interface 5 is also decisive for the volume of liquid dispensed.
  • the flexible region 6, 7, 9 hineinge presses into the chamber 2, so that forms a drop of the liquid at the outlet 10 of the fluidic interface 5.
  • the flexible portion 6, 7, 9 is further pressed into the chamber 2 as long as the liquid droplets from the outlet 10 tears off. Subsequently, the pushing in of the flexible region 6, 7, 9 and / or the dispensing of liquid can be ended. Alternatively, the flexible portion 6, 7, 9 can be further pressed into the chamber 2, to generate a further drop of liquid erzeu.
  • FIGS 5 a to 5f show pressure elements of the flexible regions according to various Ausry tion forms.
  • the flexible regions 6, 7, 9 may have pressure elements 11, 12, 13 in order to extend a defined depression of the flexible regions 6, 7, 9 into the chamber 2 and / or a defined fro and / or moving out of the flexible regions 6, 7 To allow 9 out of the chamber 2.
  • pressure elements 11, 12, 13 may be arranged on the flexible regions 6, 7, 9, and / or applied in order to prevent differences due to a person-dependent force or finger size even with manual actuation and / or manual operation.
  • the printing elements 11, 12, 13 can be operated either manually and / or manually, eg with a finger, or by an operating device.
  • the pressure elements 11, 12, 13 may be applied to the flexible region 6 materials.
  • the pressure elements 11 may be formed as a silicone hemisphere, as shown for example in Figures 5a and 5b.
  • the pressure elements 12 can be manufactured directly with the flexible region 6, for example by multi-component injection molding, as shown in FIGS. 5b and 5c.
  • a defined press A can also be adjusted via pressure elements 13 which are arranged as upstanding elements in the structured component, as shown in Figures 5e and 5f.
  • FIGS. 5a, 5c and 5e respectively show the initial state of the flexible region 6, 7, 9, ie the state when no force and / or no pressure is exerted on the flexible region 6, 7, 9.
  • FIGS. 5b, 5d and 5f respectively show a position before a fluid intake and / or during fluid delivery, ie a position of the flexible region 6, 7, 9 when it is pressed into the chamber 2.
  • FIGS. 6a and 6b show further embodiments of the fluidic system in which two separate fluidic interfaces 5 are arranged.
  • the fluidic interfaces 5 are arranged on different, more specifically opposite, side surfaces of the structured component 1 and protrude from the respective side surfaces.
  • the liquid absorption can take place by one of the two fluidic interfaces 5, and the liquid removal can be carried out by the other of the two fluidic interfaces 5.
  • the fluidic interfaces 5 can also be closed by one or more caps 14 in order to avoid contamination or leakage of fluid from the fluidic interface 5.
  • Fig. 6b only one cap 14 is shown.
  • the caps 14 the fluid received in the fluidic system can be transported and stored very safe and easy.
  • the caps 14 can be placed on the fluidic interface 5, more precisely, on the openings formed by the fluidic interface 5, on the respective side surface of the structured component 1, and terminate the fluidic interfaces 5 in a fluid-tight manner.
  • the fluidic system can have a liquid reservoir 16.
  • the liquid reservoir 16 is connected via a channel to the channel system 3 and / or to the chamber 2.
  • the channel may be part of the channel system 3.
  • the diesstechniksreser rium 16 may be formed for example by one or more so-called blisters, ie, liquid-filled, for example, by a piercing opening compartments, which are mounted liquid-tight on the fluidic system.
  • a pesstechniksaufhahme from the blister is achieved by expressing the blister itself, ie with positive pressure or by a above-described be writing the flexible portion 6 and a moving out of the flexible portion 6 from the chamber 2, wherein by the resulting negative pressure in the chamber.
  • the mixing can be facilitated by the placement of the cap 14 on the fluidic interface 5 and / or reinforced, since with attached cap 14 of the resulting by moving the flexible portion 6 suppression of the liquid speed in the liquid reservoir 16 acts.
  • the liquid reservoir 16 may also be referred to as a reagent reservoir or liquid reagent reservoir, and may include any type of liquid. In a particular embodiment, these reagent reservoirs may also include gases.
  • a mixing of the liquids can be effected by a movement of the fluidic system, a movement of the flexible region 6, 7, 9 or introduced mixing elements.
  • the mixing elements for example balls made of silicone, hard plastic balls, metallic components or other particles, can be done by the manual movement of the fluidic system.
  • the mixing may be accomplished by mixing elements of magnetic materials moved through an outside mixing device.
  • Figures 7a and 7b show an embodiment of the fluidic system combining two types of fluid intake.
  • the sample intake takes place by moving the flexible area 6, 7, 8 of the chamber 2 into the chamber 2 and moving out the flexible area, as described above.
  • an independent fluid intake into the fluidic system via a passive filling, i. by capillary forces of the channel system 3 or special surface properties of the channel system at the fluidic interface 5 done.
  • the suction effect produced by the suppression and / or by the capillary forces, and thus the filling speed can be achieved by surface modification, e.g. a hydrophilization of the channel surface of the channel system 3, reinforced and / or accelerated.
  • the volume of the liquid taken up can be defined.
  • a defined amount of liquid will be received, with a cap 14 prevents the discharge of the liquid reservoir 16, the leakage of the liquid.
  • FIGS. 8a to 8e show a fluid reservoir ejection mechanism 16 in accordance with embodiments.
  • the Ausdrückmechanismus can be formed, for example, as a flap 19, wherein the engagement of the flap 19, as shown in Fig. 8d, the introduction of a defined amount of liquid from the liquid reservoir 16 into the channel system 3 of the fluidic system be, with a defined mixing ratio of the liquid is reached from the liquid reservoir 16 with the liquid (sample) received in the fluidic system.
  • 8d shows a state in which the flap 19 presses the liquid reservoir (blister) 16 onto the fluidic interface 5 of the channel of the channel system 3. This principle is erber terbar on more liquid reservoirs 16 and thus used for multiple blends.
  • Fig. 8a shows a squeeze-out mechanism with seat 17, which may be formed as a blister seat and via piercing elements 18, e.g. small tips, features.
  • the piercing elements 18 are shown only in Fig. 8a.
  • Fig. 8b shows an embodiment of a Ausdrückmechanismus, wherein the seat 17 Rastna sen 20 and the flap 19 has a hinge-like manner on the locking lugs 20 of the seat 17 is mounted on it.
  • the liquid reservoir 16 is arranged on the flap 16.
  • the ejection mechanism shown in Fig. 8b may also have through-hole elements 18 (not shown) beyond.
  • one of the latching lugs 20 serves as a hinge and another of the latching lugs 20 as a latching surface and / or support surface for the cap 19, so as to limit a rotation of the cap 19.
  • the liquid reservoir 16 is pierced and the liquid from the liquid reservoir 16 can be received in the channel system 3 of the fluidic system.
  • the seat 17 may also be referred to as a reservoir interface.
  • FIG. 8 c shows an embodiment of the ejection mechanism, in which the liquid reservoir 16 is arranged on the surface of the structured component 1.
  • the flap 19 can have a bulge and / or projection, as shown in Fig. 8d, so that the liquid reservoir 16 is expressed by the projection when the flap 19 is closed.
  • Fig. 8d shows the depressed push-out mechanism, in this case the flap 19.
  • FIG. 8e is a plan view of a seated expressing mechanism 17 according to an embodiment.
  • FIG. 8e is a plan view of a seated expressing mechanism 17 according to an embodiment.
  • Figures 9a and 9b show a fluidic system with a long channel system 3.
  • the channel system 3 meanders between the fluidic interface 5 and the chamber 2, whereby the length of the channel system 3 is increased. As a result, an indwelling stretch is created for the liquid taken up in the fluidic system.
  • the residence section can be filled with reagents, for example dried reagents.
  • a long channel system 3 can be formed.
  • the channel system 3 may further comprise widenings 22 for better mixing, as shown in Fig. 9a, or another passive mixing element.
  • the widenings 22 can, as shown, be designed as elongated and / or in the flow direction in the channel system 3.
  • liquid and / or reagents can be introduced, which mix with the liquid received in the channel system 3 and / or the fluidic system and / or with the liquid dispensed by the fluidic system.
  • the channel system 3 may also have an optical detection chamber or reaction chamber 21 as shown in Fig. 9b.
  • An embodiment of the detection chamber 21 at different depths is particularly advantageous in order to expand the dynamic range of the measurement.
  • the detection chamber 21 may be inserted at different depths into the structured component 1, so that it may be e.g. has stepwise different depths Detektionsschöden.
  • a further option of the extension is the introduction of a lateral flow strip 23, as shown in FIGS. 10a to 10c, which can be defined by means of the pumping function of the fluidic system and / or, after wetting with liquid, self-inflates via capillary forces.
  • a combination of a filling by the pumping action of the chamber 2 in the above-described manual operation and / or by means of an operating device and the suction effect of the late-flow strip can take place.
  • the lateral flow strip is introduced into and / or introduced into a further chamber, which is likewise connected to the channel system 3.
  • vent channels 25 or gas-permeable and liquid-tight Membra nen 24, which are each connected to the channel system 3 and / or the chamber of the lateral flow strip ver, for operating the system is particularly advantageous. This is illustrated, for example, for the gas-permeable and liquid-tight membranes 24 in FIG. 10b and for venting channels 25 in FIG. 10c.
  • FIG. 11 shows a fluidic system according to yet another embodiment.
  • the structured component 1 has two chambers 2, which are embedded in the top of the structured component 1 Tur.
  • the two chambers 2 are directly connected to each other via a first channel system 3a and / or a channel 3a.
  • a respective second channel system 3b and / or a channel 3b the two chambers 2 are also each connected to a fluidic interface 5.
  • This embodiment of the fluidic system can also be referred to as a combined chamber system.
  • the use of combined Kammersys A further embodiment of the fluidic system can then be used simultaneously as a mixing, reaction, pumping and / or metering unit.
  • Figures l2a to l2d show embodiments of the fluidic system with Verteilersyste men 26.
  • a chamber 2 at one end to a manifold system 26 is connected.
  • the distribution system 26 may be part of the channel system 3.
  • the Verteilersys system 26 has one or more channels, which drove away from the chamber 2 and thereby ver branches.
  • the ends of the respective branched channels of the manifold system 26 are each connected to egg ner fluidic interface 5.
  • one channel in each case leads away from the chamber 2 and branches into in each case 4 channels, which are each connected to a fluidic interface.
  • the Verteilersys systems allow a simultaneous or sequentially switched fluid intake and / or - by the movement of the flexible portion 6, 7, 9 and the associated change in the Kammervo lumens.
  • FIGS. 12 a and 12 b show a fluidic system with a distributor system 26, wherein the channel leading away from the chamber 2 branches stepwise, namely initially into two further channels. The two further channels then each branch once again into two further channels, so that the channel leading away from the chamber 2 branches off into a total of four channels, which open into the respective plurality of fluidic interfaces 5.
  • all fluidic interfaces 5 are controlled and / or activated simultaneously by a movement of the flexible region 6, 7, 9.
  • the branched channels of the distribution system 26 may have membrane valves 27.
  • the use of diaphragm valves 27 requires impressions of the diaphragm valves 27 and a liquid-tight closure of the same, to close the respective channels individually or together and thus to be able to implement via the fluidic interfaces 5, the fluid intake and / or delivery can.
  • the liquid flow within the respective channels can be controlled in a targeted and defined manner. That is, the individual fluidic interfaces 5 can be controlled and / or controlled by means of the diaphragm valves 27. That is, they can be driven independently, i. open or closed.
  • the diaphragm valves 27 can be brought or controlled to a state that does not allow liquid flow in the respective channel, a state that allows unimpeded liquid flow in the respective channel, and / or a state that allows a reduced liquid flow in the respective channel.
  • a defined and / or simultaneous fluid intake and / or fluid delivery via the respective fluidic interfaces 5 can be controlled.
  • FIGS. 12c and 12d show an embodiment of the fluidic system with a distributor system 26 in which the channel leading away from the chamber 2 at one point branches in a star shape into four further channels.
  • a rotary valve 28 can be arranged, which can be operated manually or by means of a device from the outside. By means of the rotary valve 28 can thus be a targeted fluid flow between the leading away from the chamber 2 channel and one or more connected to the branched, ie connected to the fluidi rule interfaces 5 channels.
  • the body of the rotary valve 28 may itself have one or more recessed channels 29 which, when appropriately positioned at the point of branching capable of forming the seat 28a of the rotary valve 28, interconnect the branched and / or connected channels.
  • the option with a rotary valve 28 Depending on the design of a distribution channel 29 integrated in the rotary valve body 28b, the sequential or parallel liquid intake and / or delivery can be controlled via one or more fluidic interfaces 5, which in turn is controlled by the change in the chamber volume. It is also possible to combine one or more diaphragm valves 27 and / or rotary valves 28 in a fluidic system. That is, by means of rotary valves 28, the individual fluidic interfaces 5 can be selectively controlled and / or controlled. That is, they can be controlled independently of each other.
  • the structured component 1 has a flexible region 7 below the chamber 2, which is realized either by the application of another component in the structured component 1 or directly on the Materi aleigenschaft the structured component 1 itself or by the production of more than a material eg is implemented by multi-component injection molding.
  • FIGS. 14a and 14b A further embodiment is shown in FIGS. 14a and 14b as a top view and / or as a sectional view, wherein at a defined position above or below the chamber 2 and / or the channel system 3 a magnification function component 42 is incorporated into the structured component 1, e.g. is formed in the form of fin, in order to better track the achievement of certain positions in the channel system 3 by the liquid and also to be able to better read color reactions as indicator reactions.
  • a magnification function component 42 is incorporated into the structured component 1, e.g. is formed in the form of fin, in order to better track the achievement of certain positions in the channel system 3 by the liquid and also to be able to better read color reactions as indicator reactions.
  • FIGS. 15 a to 15 c A further embodiment is shown in FIGS. 15 a to 15 c, wherein longer channel elements than flow limiter 43 are introduced into the fluid path in the channel system 3 in order to enable a controlled liquid intake and delivery.
  • the flow restrictors are meandering forms and / or be formed as a channel taper 41 to control the flow of a fluid and / or limit the speed.
  • the chamber 2 can be connected to a plurality of channels and / or channel systems 3, each opening into at least one fluidic interface 5.
  • the fluidic system may thus have a plurality of fluidic interfaces 5 and the chamber 2 may have several outgoing channels and / or Ka nalsysteme 3.
  • Fig. 16 shows an embodiment of the fluidic system (chips) in a top view. It is the structured component 1 with a chamber 2 and the channel system 3 shown. The channel system 3 connects the input 5.1. with the chamber 2 and connects the chamber 2 to the output 5.2.
  • a Flußbe dictionary 43 is integrated, which is meandering and / or channel tapers 41 (not shown here) may contain, with the flow rate of the fluid can be controlled and / or reduced.
  • a reservoir interface 17 is ruled out with a liquid reservoir.
  • the entrance 5.1. and output 5.2 can be closed with a cap 14 which is secured by means of a pocket 44 on the chip.
  • a cap 14 is provided, which can be alternately plugged onto the input 5.1 or output 5.2, thus selectively the chip in the Fage to add fluids if input 5.1 is open, ie without cap 14, and output 5.2. is closed with the cap 14.
  • a necessary negative pressure can be built up to receive a fluid via the fluidic interface 5.1 (input).
  • the fluid should be released again.
  • the cap 14 is then placed on the input 5.1 and this closed fluid-tight. Then the fluid through the output 5.2. be delivered.
  • a circuit between two functions of the chip can be made possible.
  • a plurality of caps 14 on the chip to allow, for example, a transport of the chip or a storage of it, wherein either the interior of the chip is protected from contamination and / or leakage from inside before existing Fluids is prevented.
  • a fluidic system comprising a structured component 1 with a chamber 2 and a channel system 3, wherein at least the chamber 2 is fluid-tightly sealed with a component 4 and is fluidically connected to the outside world via the channel system 3 and a fluidic interface 5, wherein the component 4 has a flexible or movable region 6 which can be moved at least into a region of the chamber 2 or beyond a plane of the chamber 2, fluid or gas passing through the fluidic fluid by movement of the flexible or movable region 6 Interface 5 can be recorded or delivered and / or moved in the fluidic system, wherein the flexible or movable portion 6 is movable by hand or with an operating device and a pushing or moving up of the flexible or movable portion 6 is possible.
  • the invention relates to a fluidic system, comprising: a flat structured component 1 having a chamber 2 and a channel system 3, wherein at least the chamber 2 is fluid-tightly sealed with at least a component 4, the chamber 2 via the channel system 3 and at least one fluidic Interface 5 is fluidly connected to the outside world, wherein the component 4 and / or the structured component 1 has a flexible or movable portion 6, which at least partially adjacent to the chamber 2, wherein the flexible or movable portion 6 is formed, manually or with an operating device pushed into the chamber 2 or moved out of the chamber 2, so that liquids or gases are received or discharged via the at least one fluidic interface 5 and / or moved in the fluidic system.
  • a fluidic system may comprise: a structured component 1 having a chamber 2 and a channel system 3, the chamber 2 and the channel system 3 being fluid-tightly sealed with a component 4, the chamber 2 being connected via the channel system 3 and the fluidic interface 5 is fluidly connected to the outside world, wherein the structured component 1 has a flexible or movable portion 6, the side walls of the chamber 2 forms.
  • a fluidic system may comprise: a structured component 1 with a chamber 2 and a channel system 3, a component 4, which closes the chamber 2 and the channel system 3 fluid-tight ver, wherein the chamber 2 via the channel system 3 and a fluidic interface 5 with the Au DTwelt is connected, and wherein the structured component 1 is designed such that a Bo of the chamber 7 is designed to be flexible and can be pressed.
  • the flexible or movable region 6 is formed on at least one side wall of the chamber 2 within the structured component 1.
  • the chamber 2 may be connected before preferably via a further channel system 3 with a further fluidic interface 5.
  • at least one of the fluidic interfaces 5 with a cap 14 is closable ver.
  • the fluidic system may further include a venting device for the chamber (2), wherein the venting device is arranged so that venting via an additional communicating with the outside world channel 25 or a gas-permeable membrane 24 can take place.
  • the fluidic system may further include an inlet channel having a passive stop and filled either by capillary action or by a change in chamber volume caused by the flexible or movable components and receiving a defined amount of fluid.
  • the fluidic system may further include an additional reagent reservoir 16.
  • the additional reagent reservoir may be configured as a blister 16.
  • the reagent reservoir 16 can comprise: a blister seat 17, which can have pointed elements 18 which are designed to puncture the overlying liquid-tightly connected blister 16, a flap 19 which can be pressed in defined manner via guide elements 20 in the blister seat 17 , whereby a defined volume dosage is possible.
  • a channel 2 leading to the channel 3 expansions 22 have.
  • a cavity or detection chamber 21 for optical readout and / or reaction observation may be coupled to the channel system 3, which preferably has different depths.
  • the outwardly facing surface of the cavity may be transparent in order to effect a reaction of the fluid by the incident light and / or to be able to optically read the reaction taking place in the detection chamber 21 or the present ingredients.
  • the component 4 and / or the structured component 1 may be transparent at least in certain areas. This allows an observation of the movement of the fluid within the channel system 3.
  • the component 4 and or the structured component 1 may also be at least partially opaque, depending on the analyzes to be carried out in order to prevent a reaction of the fluid with the incident light.
  • the fluidic system may have a lateral flow strip 23, the filling of which is made possible by an operation of the chamber 2, wherein a venting membrane 24 and / or a venting channel 25 is coupled to the lateral flow strip 23.
  • the fluidic system may comprise at least two chambers 2, wherein the at least two chambers 2 are directly connected to each other via a channel system 3a.
  • the fluidic system may have attachments 11, 12, 13 on the flexible or movable union member 6, which are either outside the chamber 2 or extend into the chamber 2.
  • the chamber 2 may comprise pre-dispensed reagents.
  • the fluidic system may have mixing mixing elements incorporated in the chamber (2).
  • mixing of fluids within the chamber (2) may be accomplished by manually moving the fluidic system and / or by a mixing device.
  • the duct system (3) may have alignment marks, which are mounted next to, below or above the channel system (3) and allow a volume indication. With the fluidic system it is possible to carry out a multiple liquid uptake and / or release.
  • the fluidic system may comprise a rotary valve 28, via which an on acquisition and / or release of fluids is controllable.
  • the fluidic system may preferably have one or more diaphragm valves 27, which are coupled to the channel system 3 and with which the intake and / or delivery of fluids can be controlled.
  • the fluidic system may preferably have a passive stop function, which is designed as a capillary stop valve, a channel taper and / or a surface modification.
  • the reagent reservoir 16 may comprise guide elements 20, which allow a multistage volume dosing.
  • the fluidic system may have a cap as a liquid-tight closure of the fluidic interface 5.
  • the cap 14 may have a flexible portion which is adapted to be pushed or pulled out after being placed on the interface to thereby move the liquid in the channel system 3.
  • the gas-permeable membrane and / or the venting device is designed ver closable.
  • the at least two chambers 2 are arranged in one and / or more levels.
  • the movable mixing elements are designed as balls or rods.
  • the fluidic system includes structural elements in the chamber 2 and / or channel system 3 to enhance mixing.
  • the fluidic interface 5 has an outlet 10, wherein by means of a geometry of the outlet 10, the volume of a dispensed liquid drop is preset.
  • the fluidic system may have a plurality of fluidic interfaces 5, which are connected to a distributor system 26 in the structured component, wherein the plurality of fluidic interfaces 5 can be specifically controlled.
  • the channel system 3 and / or the fluidic interface 5 is designed so that an independent fluid intake into the fluidic system by means of the capillary forces of the Ka nalsystems 3 takes place at the fluidic interface 5.
  • the fluidic system may include an input 5.1 and an output 5.2 disposed on one side of the system, with a cap 14 attached to the fluidic system, preferably to the structured component 1, which may be either input 5.1 or output 5.2 is plugged, so as to allow a recording of a liquid at the input 5.1 or a dispensing of liquid at the output 5.2.
  • a cap 14 attached to the fluidic system, preferably to the structured component 1, which may be either input 5.1 or output 5.2 is plugged, so as to allow a recording of a liquid at the input 5.1 or a dispensing of liquid at the output 5.2.
  • the fluidic system may preferably have a reservoir interface 17, by means of which a liquid reservoir 16 can be connected to the structured component 1.
  • the reser voir motherboard 17 may be fluidly connected to the channel system 3 and / or with the chamber 2.
  • the channel system 3 can have valves, which makes it possible to accommodate defined liquid volumes. The valve function can be witnessed and / or enhanced by surface functionalization.
  • dry reagents are arranged or held, wherein the dry reagents are taken up by the fluids flowing through and mixed with them.
  • a reagent is present at a defined position in or on the channel system 3 and colors liquid flowing over, so that thereby a reaching of a position and thus the reaching of a certain volume or a defined residence time is indicated.
  • a magnification device is arranged so that reaching at least one specific position in the channel system 3 by liquid and / or by a color reactions can be seen.
  • the enlargement device can be designed as a lens.
  • the fluidic system may preferably have elongated channel elements as flow restrictors 43, which are introduced into the fluid path of the channel system 3, in order to enable controlled liquid absorption and delivery.
  • the reservoir interface 17 may include a flap 19 to allow for defined expression of defined volumes in the blister 16.
  • geometric elements or attachments 11, 12, 13 are provided to allow a defined movement of the flexible region 6, 7, 9.
  • the flap 19 and formed as printing elements geometric elements or on sets 11, 12 are preferably on the flexible or movable portion 6, 7, 9 together ver combined, combined and / or coupled.
  • a multi-channel distribution system 26 may be provided, which opens into a ent speaking number of fluidic interfaces 5, to allow simultaneous recording and dispensing of liquids.
  • Equal distribution of liquids in the manifold system 26 may be assisted by integrated passive valves 27.
  • the channel system 3 and / or the associated distribution system 26 may have one or more valves 27, 28, len to enable a targeted fluid delivery from individual fluidic Stel 5.
  • the fluid absorption through the fluidic interface 5 can passively be effected without movement of the flexible or movable region 6, 7, 9.
  • the one or more functional elements 45 such as filters, membranes, frits, paper or similar elements, are in or on a structured component.
  • these functional elements 45 can be mounted so that they are flooded by penetrating the liquids or gases vertically (FIG. 17 a) or horizontally (FIG. 17 c).
  • FIG. 17 comprises the FIGS. 17 a, 17 b and 17 c, in which a respective fluidic system is shown in a sectional representation.
  • the fluidic system has two fluidic interfaces 5.1 and 5.2, which are also referred to as a fluidic inlet or fluidic outlet.
  • the fluidic system has a structured component 1 with a chamber 2 and a channel system 3.
  • the channel system 3 can run on the underside and / or the top of the structured component 1, wherein the channel sections are connected to each other on the bottom and / or the top of the structured component 1 by holes or openings.
  • the structured component 1 is covered in this embodiment by two components 4, namely on the bottom and on the top.
  • the structured component 1 has, in addition to the chamber 2, a reaction cavity or a cavity 47, in which a functional element 45, in particular a membrane 45 is inserted, which is arranged so that a fluid, which from a 5.1 gear in the channel system. 3 is introduced, can penetrate through the membrane 45 therethrough. Over the membrane 45, a cavity 47 is present. After passing through the membrane 45, the fluid enters the chamber 2, which can generate a negative pressure by actuation of the flexible portion 6 to suck the fluid to suck through the membrane 45, as well as output from the output 5.2.
  • FIG. 17a shows a vertical flow through the membrane 45 or the functional element 45 in only one direction (throughflow direction 46).
  • Figure l7d shows a variant in which the functional element 45 is traversed both horizontally and ver tikal by the fluid.
  • two parallel channel strands 3 are provided.
  • the flow can be active or passive. It can be a pressure or a vacuum to be created. However, a passive exchange via concentration gradients or interactions between the regions separated by the functional element 45 is also possible.
  • the functional element 45 may be a cavity 47, which is part of the channel system 3, wherein the functional element 45 is fluidically connected to the channel system 3.
  • this invention comprises a combination of several of these functional elements on the thumb pump.
  • a further functional extension learns the thumb pump, if according to the invention Rea genzien in or on the functional elements, such as filters, membrane, frits, paper or similar ele ments are applied to react with the medium or fluid flowing through, and / or with the components or Fluid on one side or the other of the chamber.
  • a time-delayed re-suspension of incorporated reagents is particularly advantageous if Partikcl / Komponcntcn are initially retained by the functional element and they should then react with the upstream reagents.
  • reagents can be applied to the structured component 1 or the at least one component 4 (cover, bottom), these reagents being present as an arrangement or array 48 in a particularly preferred variant.
  • An array may be of the same or different reagents, e.g. DNA molecules, antibodies, apatmers, etc. can be formed as a capture molecule, this can e.g. a THEN or protein arrays.
  • reaction space The range of applied reagents is referred to as the reaction space and may well be part of the channel system 3 and / or an expansion (reaction cavity, cavity 47) or Ver depression of the channel system.
  • these reagents can also be applied to the one or more functional elements 45 introduced in accordance with the invention, such as filters, membranes, frit, paper or similar elements (FIG. 18 c).
  • FIG. 18 a shows an embodiment in which an array 48 with reagents is arranged in the reaction cavity 47.
  • This array 48 with reagents is flowed through by the fluid according to the direction of flow 46 in the channel system 3 from left to right or from the input interface 5.1 to the output interface 5.2.
  • the figure l8a has only one component 4, which covers the structured component 1 from above.
  • FIG. 18b shows a view of the reaction cavity 47 from above, wherein the array 48 is arranged in the reaction cavity 47, and the reaction cavity 47 is respectively connected to the channel system 3 and the fluid flows through it.
  • FIG. 18c shows a structured component 1 which is covered in each case with a component 4 on the upper side and on the underside of the structured component 1, since the channel system 3 is arranged on both sides of the structured component 1, or on the upper side and on the upper side Bottom is arranged.
  • FIG. 18c shows an arrangement in which a functional element 45, here in particular a membrane 45 with an array 48 of reagents, for example in the form of an arrangement of fibers, is provided, which are arranged in a reaction cavity 47, the fluid being in the flow direction 46 in the channel system 3 flows from the input interface 5.1 to the output interface 5.2 via the chamber 2 upon actuation of the flexible region 6.
  • a functional element 45 here in particular a membrane 45 with an array 48 of reagents, for example in the form of an arrangement of fibers
  • FIG. 19 A particular embodiment is shown in FIG. 19, in which first the fluid is taken up via the fluidic interface, the input 5.1, then passed through the functional element (filter / membrane / frit / paper or similar element) into the chamber 2 of the thumb pump and then passed through a further functional element 45 when pressurized and discharged via the output 5.2.
  • the functional element filter / membrane / frit / paper or similar element
  • a further functional element 45 when pressurized and discharged via the output 5.2.
  • preferably serving as the input fluidi cal interface 5.1 is closed after receiving the fluid with a cap 14.
  • FIG. 19 a shows an embodiment of a fluidic system in which two functional elements 45 in the form of a filter, a membrane, a frit or a functional paper are connected in front of and behind the chamber 2.
  • the functional elements 45 may be the same but also different, that is, the functional element 45 in front of the chamber 2 may be configured as a filter, wherein the functional element 45 is configured behind the chamber 2 or between the chamber 2 and the outlet 5.2 of the fluidic system as a filter 45, membrane 45 or frit 45 or functional paper 45 which, for example, allow fluids with a different particle size to pass.
  • the structured component 1 is covered at its top and bottom, each with a component 4 to cover the channel system 3 on the top and bottom and seal.
  • the reaction cavity 47 is connected upstream of the chamber 2, wherein a first functional component 45 is arranged therein, wherein a second reaction cavity 47 is connected downstream of the chamber 2 and is provided with a further functional element 45.
  • the input is 5.1. closed with the cap 14 to the fluid upon pressurization of the chamber 2 targeted only at the output 5.2. leave.
  • the fluid is initially taken up via the fluidic interface (input 5.1), then subsequently guided through the first functional element 45 (filter / membrane / frit / paper or similar element), and subsequently when the thumb pump is pressurized by a further functional element 45 guided and finally Lich via another fluidic interface (5.2, output) by pressurizing the Kam mer 2 delivered.
  • the fluidic interface (5.1) serving as an input is preferably closed with a cap (14) or otherwise after the fluid has been taken up.
  • two functional elements 45 are likewise arranged in FIG. 20a.
  • the second functional element 45 is not directly connected to the chamber 2 ver before the output 5.2.
  • the first upstream functional element 45 after the input 5.1 is coupled to the chamber 2, so that a flow direction in the first functional element 45 can be predetermined by a suppression or overpressure in the chamber 2 at Actuate supply of the flexible portion 6.
  • the fluid 3 is passed in the parallel channel strand past the chamber 2 directly to the second functional element 45.
  • Figure 20c is then shown to close the input 5.1 with a cap, so as to Actu conditions of the flexible portion 6 of the chamber 2 to cause a flow through the first functional element 45 through the parallel channel strand to the second functional element 45 to the fluid over to hand over the output 5.2.
  • FIG. 21 A further embodiment is shown in FIG. 21, in which first the fluid is taken up via the fluidic interface (input 5.1), then passed through the first functional element 45 (filter / membrane / frit / paper or similar element) and then into the chamber 2 of FIG Dau menpumpe arrives.
  • a liquid reservoir 16 e.g. in the form of a blister
  • a mixture of fluid and supplied liquid can be done either by the addition of the liquid itself or a movement of the thumb pump or the flexible portion 6 and can be passed through a pressurization by another functional element 45 and the diluted fluid or added with the added liquid keit Fluid is selectge via the output 5.2 by pressurizing the chamber 2 ben.
  • the input 5.1 is closed after receiving the fluid with a cap 14.
  • FIG. 2la an alternative embodiment of the fluidic system is shown, in which the first functional element 45 is connected directly to a liquid reservoir 16 and wherein Liquid addition from the liquid reservoir 16, a dilution of the fluid in the functional element 45 can take place.
  • a fluid can first be taken up in the inlet 5.1 and passed through the first functional element 45, whereby, for example, certain particles can deposit.
  • FIG. 2lb the sectional view of this embodiment is shown, is shown in Fi gur 2lc to close the input 5.1 with a cap 14 so as to then make the addition of liquid from the liquid reservoir 16, wherein after actuation of the liquid reservoir 16 and the release of the liquid by pressurization of the flexible region 6 of the chamber 2, a dilution of the fluid in the first functional element 45 and also in the second functional element 45 between chamber 2 and 5.2 output is effected.
  • FIG. 22 A further embodiment is shown in FIG. 22, in which the fluid is initially taken up via the fluidic interface (input 5.1), then guided through the first functional element 45 (filter / membrane / frit / paper or similar element) and then into the chamber 2 of FIG Continuous pump arrives.
  • the fluid is initially taken up via the fluidic interface (input 5.1), then guided through the first functional element 45 (filter / membrane / frit / paper or similar element) and then into the chamber 2 of FIG Continuous pump arrives.
  • a liquid is added to the already passed through the functional element 45 fluids.
  • the addition of the liquid from the blister 16 takes place only after the passage of the functional element 45, i.
  • a mixture of fluid and supplied liquid after processing of the fluid in the functional element 45 is achieved.
  • This mixing can be done either by the addition of the fluid itself and / or movement of the thumb pump or flexible region 6.
  • the mixed fluid can then be guided via a pressurization by a further functional element 45 and discharged via the further fluidic interface (5.2, outlet) by pressurizing the chamber 2.
  • the fluidic interface 5.1 serving as the input is closed with a cap 14 after the fluid has been taken up. That when adding the liquid from the blister 16 is the 5.1. Entrance closed.
  • FIG. 23 shows a further embodiment in which the outlet 5.2 is closed by a cap 14. That is, upon pressurization of the flexible portion 6 of the chamber 2, a fluid is received via the input 5.1 and passed through the functional element 45 and then enters the chamber 2.
  • the chamber 2 is coupled to a venting membrane 24 to vent from within the system remaining gap.
  • the input 5.1 is closed by means of a cap (Fig. 23c) and there is a liquid discharge from one of liq stechniksreservoire 16, whereby the functional element 45 is flushed in front of the chamber 2 with the liquid from the one liquid reservoir 16.
  • constituents can be removed from the functional element 45, or can be triggered by the fluid of a reaction on the functional element 45.
  • the supplied liquid then collects in the chamber 2 which can be vented through the venting membrane 24.
  • Fig. 23 shows that serving as the output fluidic interface 5.2 is initially closed ver, for example, with a cap 14 and the fluid via the fluidic interface (a gear 5.1) recorded, then by the functional element (filter / membrane / frit / Paper or similar element) is guided and enters the chamber 2 of the thumb pump. After receiving the fluid, the input 5.1 is closed, preferably by a cap 14.
  • the functional element filter / membrane / frit / Paper or similar element
  • the input 5.1 is closed, preferably by a cap 14.
  • the supplied liquid collects in the chamber 2, which is vented through a venting membrane 24.
  • a complete filling of the chamber 2 can also be ensured that before flushing the functional element 45 with a liquid which dissolves the target components, they reach the output 5.2, from which the cap 14 was previously removed.
  • the liquid discharge through the outlet 5.2 takes place in this case by the fluid flow generated by the liquid reservoir 16.
  • FIG 24 a further embodiment of the fluidic system is shown similar to Figure 23, in which the chamber 2 via a further fluidic interface 5 with the outside world is a related party, the chamber 2 can be vented through this interface 5. If this additional Liche interface 5 is closed by a cap 14, not shown, the cap can be removed at the output 5.2, which keitsreservoire 16 by further liquid supply from one of the liquid, the fluid from the functional element 45 and the components detached thereby can be flushed out. It is also possible that the cap 14 remains at the outlet 5.2 and the liquid is discharged via the further interface 5.
  • FIG. 24 A further embodiment is shown in FIG. 24, in which the fluidic interface 5.2 serving as the outlet is closed at the beginning, for example with a cap 14 and the fluid via the fluidic interface, the inlet 5.1, and subsequently through the functional element 45 (filter / membrane / Frit / paper or similar element) is guided and enters the chamber 2 of the thumb pump.
  • the inlet 5.1 Upon receipt of the fluid, the inlet 5.1 is closed, preferably by a cap 14.
  • the functional element 45 is flooded and thus a component is removed or a reaction is effected with components located on the functional element 45, e.g.
  • Anti-bodies for binding the antigens of a sample reagents that cause cell fysing, salts that alter the properties of the sample, or dyes for visualization, etc.
  • the supplied liquid collects in the chamber 2, which is ventilated via a fluidic interface 5. If this fluidic interface, e.g. closed by a cap 14 and the cap 14 is removed at the output 5.2, the liquid and components detached from the functional element 45 are flushed by liquid supply from one of the liquid reservoirs 16.
  • FIG. 25 A further embodiment is shown in FIG. 25, in which the fluidic interface 5.2 serving as output is closed at the beginning, for example with a cap 14, and the fluid is taken up via the fluidic interface, the input 5.1, and subsequently through the functional element 45 (FIG. Filter / membrane / frit / paper or similar element) is guided and enters the chamber 2 of the thumb pump.
  • the input 5.1 is closed, preferably by a cap 14.
  • 25a, 25b and 25c show a further embodiment of the fluidic system in which two functional elements 45 are present and three liquid reservoirs 16 each of which can deliver a liquid and can supply the first functional element 45 or the channel system 3 ,
  • the chamber 2 is further connected to a further interface 5, which either serves to ventilate the chamber 2, so that the chamber 2 can completely fill with liquid and there a good mixing of the fluids and the liquid from the liquid reservoirs 16 can be made.
  • the further interface 5 can also be used as an alternative output. If this alternative outlet 5 is closed, the diluted fluid can also be removed via the second functional element 45 via the outlet 5.2.
  • FIG 26a, b an alternative embodiment of the fluidic system is shown, in which the first functional element 45 in the flow direction of the fluidic interface, input 5.1, flows through and the fluid then via capillary forces, surface forces, etc. or the actuation of the flexible portion 6 in Contact with the lateral flow strip 23 passes and the lateral llow strip 23 is flooded by its intrinsic suction forces with the lluid or via the designed as a gas-permeable membrane 24 fluidic interface, a negative pressure is applied, which supports the transfer of the liquid on the lateral Llow strip 23 ,
  • the entrance 5.1 is preferably closed with a cap.
  • Ligur 27a, b an alternative embodiment of the fluidic system is shown in which the first Lunktionselement 45 is flowed through in the flow direction of the fluidic interface 5.1, the Lluid then passes through another Lunktionselement 45 and the Lluid then via capillary forces, surface forces, etc. or Pressing the flexible portion 6 comes in contact with the lateral Llow strip 23 and the Lateral Llow strip 23 is flooded by its intrinsic suction with the Lluid or via the designed as a gas-permeable membrane 24 fluidic interface, a suppression is applied, which the transfer of the liquid on supports the late llow strip.
  • the input 5.1 is preferably closed with a cap.
  • Ligur 28a-28c an alternative embodiment of the fluidic system is shown, in which the first Lunktionselement 45 is flowed through in the flow direction of the fluidic interfaces, input, 5.1, the Lluid then passes through another Lunktionselement 45 and the Lluid then via capillary forces, surface forces etc or the actuation of the flexible region 6 comes into contact with the lateral llow strip 23 and the lateral llow strip 23 is flooded by its intrinsic suction forces with the lluid or via the designed as a gas-permeable membrane 24 fluidic interface, a suppression is applied, which is the transfer the liquid continues to be supported on the lateral llow strip.
  • the entrance 5.1 is preferably closed with a cap.
  • a channel which opens at any point before or after the function elements 45 but before the lateral llow strip 23 or in the region of the lateral llow strip 23 and which is connected to one or more liquid reservoirs 16, permits lipid transfer, dilution and the delivery of reagents.
  • a waste reservoir 49 can accommodate used reagents, which is preferably connected to the channel system 3 at the end of the lateral llow strip 23.
  • Reagent Array Integrated Reagents (e.g., DNA, RNA, Protein Arrays)

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Abstract

Ein fluidisches System enthält eine Kammermit beweglichen Elementen. Die Kammer ist mit einem Kanal verbunden. Das System enthältmindestens eine strukturierte Komponenteundmindestens ein darauf aufgebrachtes Bauteilundzumindest eine fluidische Schnittstelle, die mittels einer Kappe oder Ventil verschließbar ist. Durch Bewegung des beweglichen Elements sowohl in als auch aus der Kammer heraus können Flüssigkeiten oder Gase über einen oder mehrere Kanälebewegt und darüber aus dem System abgegeben oder aufgenommen werden.Ein Flüssigkeitsreagenzienreservoir kann mit der Pumpkammer oder dem Kanalsystemverbunden sein, um Verdünnungen zu erzielen,alsauchum Reaktionskomponenten oder Waschflüssigkeitenzuzuführen. Das System kann zur Aufnahme, Pumpen, Verdünnung, Mischen und Abgabe von Flüssigkeiten oder Gasen genutzt werden. Es ist ein zusätzliches Element (Filter, Membranen, Fritten oder ähnliche Elemente) oder integrierte Reagenzienvorgesehen, die in Form eines Arrays gleicher oder unterschiedlicher Reagenzien angeordnet sein können, um ein Trennen, Filtern, Fraktionieren, Anreichern von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen sowie das Modifizierens von Flüssigkeiten und/oder deren Bestandteilen und der Nachweis der Inhaltsstoffe der Flüssigkeiten zu ermöglichen. Das Systemist händisch oder mittels einfacher Vorrichtungen oder Geräte betreibbar.

Description

Fluidisches System zur Aufnahme, Abgabe und Bewegung von Flüssigkeiten, Verfahren zur Verarbeitung von Fluiden in einem fluidischen System
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme, Abgabe, Verdünnung oder Bewegung von Flüssigkeiten sowie zur Zugabe von flüssigen Komponenten, zum Trennen, Filtern, Fraktionieren, Anreichem von Flüssigkeiten und/oder deren Bestandteilen sowie des Modifizierens von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen und zum Nachweis der Inhaltsstoffe der Flüssigkeiten, die auch als fluidisches System bezeichnet werden kann, insbesondere auf ein mikrofluidisches System. Die Vorrichtung kann auch als Chip bezeichnet werden. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Fluiden in einem fluidischen System.
Hintergrund
Das Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeiten und Gasen sowie deren Bewegung ein schließlich des Mischens in fluidischen Systemen, das Trennen, Filtern, Fraktionieren und Anrei- chem von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen sowie des Modifizierens von Flüssigkeiten und de- ren Bestandteile und der Nachweis von Stoffen, insbesondere in mikro fluidischen Systemen, erfolgt häufig über eine extern angeschlossene Pumpe, die über eine fluidische Schnittstelle mit dem fluidi- schen System verbunden ist, über in das fluidische System integrierte Spritzenpumpen oder über Membranventile. Alle diese Fösungen benötigen ein entsprechendes Betriebsgerät, um die Pumpen oder Ventile betreiben zu können und sind nicht dazu geeignet, Funktionen wie das Aufnehmen, Ab- geben und/oder Bewegen von Flüssigkeiten in Fab-on-a-Chip-Systemen auf einfache Weise oder gar händisch umzusetzen.
Die externen Pumpen zur Manipulation von Fab-on-a-Chip-Systemen benötigen eine fluidi sche Schnittstelle, zu deren Nutzung weitere Komponenten notwendig sind und die wie alle fluidi schen Schnittstellen das Risiko der Feckage beinhalten. Außerdem stellen zusätzliche angeschlossene Geräte zur Durchführung der oben genannten Teilfünktionen neben einer zeitlichen Verzögerung auch das Risiko der Verunreinigung und/oder Verfälschung der Analyseergebnisse dar.
Direkt in fluidische Systeme integrierte Spritzenpumpen vermeiden eine fluidische Schnitt stelle nach außen, benötigen aber ein weiteres Element, den Stößel, um Flüssigkeiten zu bewegen.
Membranventile bieten den Vorteil, dass diese ohne fluidische Schnittstelle und ohne weitere Komponenten auskommen und lediglich eine vorgeformte Mulde und einen beweglichen Deckel zur Aktuierung benötigen. Dabei sind diese so gestaltet, dass sie sowohl pneumatisch als auch mecha nisch betrieben werden können. Der Betrieb dieser Membranventile erfolgt in der Regel über ein ent sprechendes Betriebsgerät.
Das Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeiten, die Verteilung auf verschiedene Reaktions kavitäten, das Bewegen von Flüssigkeiten sowie die Zugabe von Reaktionskomponenten erfordert manuelle Handhabungsschritte und/oder eine entsprechende Automatisierung dieser Schritte mittels großer Automaten. Händisch erfolgt dies bei der Probenaufnahme sowie Reagenzienzuführung mit tels Pipettieren, das Mischen und Inkubierten erfolgt beispielsweise durch Schütteln von Titerplatten und für die Zuführung von Reagenzien sind diese aus entsprechenden Vorratsbehältem zu entneh men. Sowohl die manuelle Handhabung als auch die die automatisierte Handhabung erfordert eine größere Anzahl von Handhabungsschritten, Zusatzausrüstung wie Pipetten oder Pipettierautomaten sowie die Fagermöglichkeit der entsprechenden Reagenzien. In mikrofluidischen Systemen erfolgt die Handhabung zumeist über externe Pumpen und Be- darf eines Gerätes zur Steuerung des Systems.
Das Trennen, Filtern, Anreichem und/oder Fraktionieren von Flüssigkeiten und deren Be- standteilen erfolgt häufig über Filter und/oder Membranen und/oder über Dichtegradienten in einer Flüssigkeit und in Kombination mit einer Filtration der die Filter/Membranen und/oder Dichtegradi- enten enthaltenen Gefäße, um die Probe entsprechend aufzutrennen. Auch hier sind neben dem Ver suchsgefäß zusätzliche Geräte und manuelle Handhabungsschritte notwendig.
Die vorliegende Erfindung kombiniert alle Handhabungsschritte einschließlich der Reagenzi envorlagerung auf einem auch händisch zu bedienenden Bauteil.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Aufnahme, Abgabe, das Verdünnen, den Transport und/oder das Mischen von Flüssigkeiten sowie das Trennen, Filtern, Anreichem und/oder Fraktionieren von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen sowie das Modifizieren von Flüssigkeiten und deren Bestand teilen sowie den Nachweis der Inhaltsstoffe der Flüssigkeiten sowohl manuell, d.h. ohne weitere Hilfsmittel, als auch mit entsprechenden Vorrichtungen betreiben zu können. Dies soll vorzugsweise in einem fluidischen System ohne eine externe Pump- oder Saug Vorrichtung, vorzugsweise auch ma nuell, möglich sein. Eine besondere Eigenschaft des Systems ist es, dass eine Mehrfachaufnahme und -abgabe von Flüssigkeiten möglich ist und dass Wunschvolumina der aufgenommenen und/oder ab gegebenen Flüssigkeit präzise gesteuert werden können. Es ist auch eine Aufgabe Verfahren zur Ver arbeitung von Fluiden mit derartigen fluidischen Systemen anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es ist ein fluidisches System angegeben, umfassend eine strukturierte Komponente mit einer Kammer und einem Kanalsystem, die mit einem Bauteil fluiddicht verschlossen sind, wobei die Kammer über das Kanalsystem und eine fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt fluidisch verbun den ist. Das Bauteil verfügt über einen flexiblen oder beweglichen Bereich, der in den Kammerbe reich oder über eine Ebene der Kammer hinausbewegt werden kann. Die Ebene der Kammer ist dabei die obere Begrenzung der Kammer an der Seite zur Kammer, d.h. die Unterseite des die Kammer verschließenden Bauteils. Durch die Bewegung des flexiblen Bereiches können Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle aufgenommen oder abgegeben werden und/oder im fluidi schen System bewegt werden. Dabei kann der bewegliche Bereich händisch oder mit einem entspre chenden Betriebsgerät bewegt werden. Eine Option ist dabei das Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen Bereichs in unterschiedliche Positionen. Besonders vorteilhaft sind die Möglichkeit der definierten Fluidabgabe und -aufnahme durch die Kombination der Kammer mit einem kleinen Ka nalsystem, der Mehrfachaufhahme und -abgabe von Flüssigkeiten sowie die Möglichkeit des händi- schen Betriebs.
Bevorzugt verfügt das fluidische System über eine Schnittstelle für ein Flüssigkeitsreagenzi enreservoir.
Bevorzugt ist der flexible oder bewegliche Bereich von außen zugänglich.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung des die strukturierte Komponente verschließenden Bauteils als Folie, wobei die Folie durch ihre intrinsische Flexibilität gleichzeitig das bewegliche Bauteil ist. Die strukturierte Komponente kann vorzugsweise an ihrer Ober- und Unterseite mit jeweils einem abdeckenden Bauteil versehen sein. Dadurch lassen sich Kanalsysteme und/oder Teile davon auf beiden Seiten der strukturierten Komponente anordnen und mit den Bauteilen verschließen. So- mit kann das Kanalsystem einfach in die strukturierte Komponente auf einer oder beiden Seiten von der jeweiligen Oberfläche her eingebracht werden und die Kanäle auf beiden Seiten können durch Bohrungen verbunden sein. Im Bereich der Kammer kann das Bauteil flexible ausgestaltet sein, oder es ist als Folie ausgestaltet, die dann im Bereich der Kammer als flexibler Bereich dient, da sie in ihrer Grundeigenschaft flexibel ist.
Die Verdünnung der aufgenommenen Flüssigkeit und/oder die Zuführung von Reagenzien er folgt über die Entleerung eines mit der strukturierten Komponente verbundenen Flüssigkeitsreser voirs, das als Blister ausgestaltet sein kann. Durch die Außengeometrie der fluidischen Schnittstellen kann die Flüssigkeitsaufhahme und Flüssigkeitsabnahme beeinflusst werden.
Durch die entsprechende Auslassgeometrie der fluidischen Schnittstelle kann das Volumen definiert werden, wobei diese Volumendefinition durch eine Oberflächenmodifikation der fluidischen Schnittstelle weiter beeinflusst werden kann.
Es ist ferner ein weiteres fluidisches System angegeben, umfassend eine strukturierte Kompo nente mit einer Kammer und einem Kanalsystem die mit einem weiteren Bauteil dicht verschlossen sind, wobei die Kammer über das Kanalsystem und eine fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist. Dabei wird der flexible Bereich durch die Wände der Kammer gebildet.
Besonders vorteilhaft ist hier, dass auch ein seitliches Drücken der Kammer das Bewegen der Flüssigkeit ermöglicht oder der Kompressionseffekt durch die flexiblen Kammerwände verstärkt werden kann.
Es ist darüber hinaus noch ein weiteres fluidisches System angegeben, umfassend ein struktu riertes Bauteil oder strukturierte Komponente sowie ein weiteres Bauteil, das Kammer und Kanalsys tem dicht verschließt und die Kammer über das Kanalsystem und die fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt verbunden ist. Dabei ist das strukturierte Bauteil derart ausgeführt, dass der Kammerbo den flexibel ist und eingedrückt oder ausgedehnt werden kann.
Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsvariante ist, dass der Boden besonders flexibel gestaltet werden kann und eine Fertigung mittels Zweikomponentenspritzguss möglich ist, so dass eine flexible Komponente zusammen mit einer weiteren Komponente gespritzt werden kann. Alter nativ kann auch gleich das Grundmaterial des strukturierten Bauteils hinlänglich flexibel sein, um die Funktionalität des Bauteils zu gewährleisten. Eine Montage des flexiblen Bereiches in den das struk turierte Bauteil ist ebenfalls möglich.
Die Kammer kann über ein weiteres Kanalsystem mit einer fluidischen Schnittstelle verbun den sein, wobei eine der fluidischen Schnittstellen mit einer Kappe verschlossen werden kann. Der Verschluss mit einer Kappe verhindert weiterhin einen Flüssigkeitsaustritt an dieser Stelle.
Bevorzugt wird durch die Integration von Ventilen, beispielsweise Kapillarstoppventilen, die durch eine Veränderung des Kapillardurchmessers wirken, die Aufnahme definierter Volumina er möglicht.
Bevorzugt entsteht durch lokale Modifikation der Oberfläche eine Ventilfünktion und/oder wird die Funktion bestehender geometrisch wirkender Ventile durch eine Oberflächenmodifikation im Ventilbereich die geometrisch erzeugte Ventilfünktion noch verstärkt.
Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsvariante ist, dass bei einer Flüssigkeitsaufhahme durch die zweite fluidische Schnittstelle eine Entlüftung stattfinden kann und zudem Flüssigkeitsauf- nähme und -abgabe an verschiedenen Stellen erfolgen kann. Der Verschluss mit einer Kappe verhin dert weiterhin einen Flüssigkeitsaustritt an dieser Stelle. Weiterhin ist eine entsprechende Positionie- rung des fluidischen Systems, dass bei der Flüssigkeitsabgabe die abgebende fluidische Schnittstelle nach unten geneigt ist, vorteilhaft.
Vorzugsweise enthält das fluidische System eine Entlüftungsoption für die Kammer, die über einen zusätzlichen mit der Außenwelt in Verbindung stehenden Kanal oder eine gasdurchlässige Membran erfolgen kann und diese Entlüftungsvorrichtung optional geschlossen werden kann.
Vorzugsweise enthält das fluidische System einen Einlasskanal, der über eine passive Stopfunktion, beispielsweise ein Kapillarstoppventil, eine Kanalverjüngung oder eine entsprechende Oberflächenmodifizierung verfügt, und entweder über Kapillarwirkung, die durch Oberflächenmodi- fikationen im zu befüllenden Bereich verstärkt sein kann, oder durch eine durch die beweglichen Bauteile herbeigeführte Veränderung des Kammervolumens eine definierte Menge Flüssigkeit auf- nimmt.
Die Aufnahme sehr genauer Volumina ohne das Verwenden von teuren Pipettiereinheiten ist hier besonders vorteilhaft.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das fluidische System eines oder mehrere Reagen zienreservoire. Diese können beispielsweise als Blister ausgeformt sein.
Besonders vorteilhat ist hier, dass mehrere Fluide oder Trockenreagenzien miteinander ge mischt werden können und das flüssige Reagenzien zum Transport von aufgenommenen oder im System vorgelegter Trockenreagenzien genutzt werden kann.
Bevorzugt sind Trockenreagenzien in die strukturierte Komponente eingebracht, die durch die durchströmenden Fluide aufgenommen und mit diesen gemischt werden können.
Bevorzugt ist ein Reagenz an definierter Stelle vorgelegt, welches die hinüberströmende Flüs sigkeit färbt und damit das Erreichen der Position, an der das Reagenz vorgelegt ist, und damit das Erreichen eines bestimmten Volumens oder einer Verweilzeit angibt.
Bevorzugt ist an einer definierten Position eine Vergrößerungsfünktion in die strukturierte Komponente eingebracht ist, die z.B. in Form einer in die strukturierte Komponente integrierten Lin se erfolgt, um das Erreichen bestimmter Positionen im Kanalsystem durch die Flüssigkeit besser ver folgen zu können und auch Farbreaktionen als Indikatorreaktionen besser ab lesen zu können.
Weiter bevorzugt sind längere Kanalelemente als Flussbegrenzer in den Fluidverlauf einge bracht, um eine kontrollierte Flüssigkeitsaufnahme und -abgabe zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Reagenzienreservoir als Blister ausgeformt. Vor zugsweise weist das Reagenzienreservoir einen Blistersitz auf, der über spitze Elemente verfügt, die den darüber sitzenden flüssigkeitsdicht verbundenen Blister durchstoßen. Diese Ausführungsform kann durch eine Klappe erweitert werden, die über Führungselemente im Blistersitz ein definiertes Einfügen der Klappe und damit eine definierte Volumendosierung ermöglichen. Die Volumendosie rung kann durch spezielle Ausführung der Führungselemente auch mehrstufig erfolgen.
Dabei ist der flüssigkeitsdichte Verschluss der fluidischen Schnittstelle für die Flüssigkeits- aufhahme beispielsweise über eine Kappe sinnvoll. Die Kappe kann auch mit einem Transportele ment, z.B. ein Dom oder Stößel versehen sein, der in den Kanal hineinragt und somit die darin be findliche Flüssigkeit durch Volumenverdrängung transportiert, wenn die Kappe auf die fluidische Schnittstelle gesetzt wird. Darüber hinaus oder alternativ kann die Kappe auch einen flexiblen Be reich aufweisen, der nach dem Aufsetzen eingedrückt oder auch herausgezogen werden kann um, somit die im Kanal und/oder im Kanalsystem befindliche Flüssigkeit zu bewegen. Beim Eindrücken wird die Flüssigkeit weiter in den Kanal gedrückt. Beim Herausziehen des flexiblen Bereichs wird Flüssigkeit aus dem Kanal in Richtung der fluidischen Schnittstelle befördert. Dadurch lassen sich auch kleine Bewegungen generieren.
Besonders vorteilhat ist hier, dass so definierte Flüssigkeitsvolumina aus dem Blister abgege- ben werden können, und dies auch manuell hoch präzise erfolgen kann. Damit kann in Kombination mit einer definierten Volumenaufnahme ein exaktes Mischungsverhältnis eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt das fluidische System über einen langen Kanal zur Kammer hin. Besonders vorteilhaft ist dieser lange Kanal, da damit eine Geschwindigkeit der Flüssigkeitsaufnahme eingestellt werden kann und in den Kanal Reagenzien eingebracht sein können, die durch die lange Mitführung im Kanal optimal resuspendieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der lange Kanal zur Kammer hin zusätzliche Auf weitungen auf. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft, da in den Aufweitungen Reagenzien vor konfektioniert werden können und eine verbesserte Durchmischung durch ein unterschiedliches Flussprofil erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das fluidische System eine Kavität oder Detekti onskammer zur optischen Auslese und/oder zur Reaktion die vorzugsweise noch verschiedene Tiefen aufweisen kann. Besonders vorteilhat ist hier, dass direkt eine optische Detektion erfolgen kann und bei einer Ausführung der Detektionskammer mit mehreren Tiefen auch der dynamische Bereich ver größert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das fluidische Systemeinen Lateral Flow Streifen, dessen Befüllung durch den Betrieb der Kammer ermöglicht wird. Eine Ausführungsvariante bein haltet eine Entlüftungsmembran, eine andere einen Entlüftungskanal. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit der Flüssigkeitsaufnahme, die manuell betrieben werden kann, mit der direkten Mög lichkeit der Auslese über den Lateral Flow-Streifen. Gerade gezielte Belüftungsoptionen ermöglichen die Kombination des durch die Kammer erzielten Unterdruck-getriebenen Flusses mit der nachfol genden Flüssigkeitsbewegung durch die Saugwirkung des Lateral Flow Streifens. Ein Lateral Flow Streifen dient dem Nachweis im Fluid befindlicher Zielmoleküle, wobei sowohl einzelne Zielmole küle als auch unterschiedliche Zielmoleküle je nach Ausgestaltung des Lateral Flow Streifen nach gewiesen werden könne. Weine besonderer Ausprägung des Lateral Flow Streifen ist die Integration eines Arrays zum parallelen Nachweis mehrerer Zielmoleküle.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das fluidische System mehr als eine Kammer, die über ein Kanalsystem miteinander verbunden sind und/oder in einer oder mehreren Ebenen angeord net sein können. Besonders vorteilhaft ist, dass eine Weiterleitung und ein Hin- und Herschieben sowie ein aktives Mischen über die Veränderung der Kammervolumina durch die flexiblen Elemente ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das fluidische System Aufsätze auf den flexiblen Bauteilen, die sich entweder außerhalb der Kammer befinden oder in die Kammer hineinreichen. Besonders vorteilhaft ist hier eine genaue Definition des aufzunehmenden und/oder abzugebenden Volumens, das damit auch bei händischem Betrieb unabhängig von der Kraft oder Fingergröße des Nutzers ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt das fluidische System über vorgelegte Reagenzien in der Kammer. Besonders vorteilhaft ist hier, dass die Kammer nicht nur der Flüssigkeitsbewegung dient, sondern das Kammervolumen direkt zum Auflösen, Reagieren und Mischen von Reagenzien genutzt werden kann. Insbesondere vorgelegte Trockenreagenzien ermöglichen hier eine besonders vorteilhafte Nutzung der Kammer.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kappe zum Entleeren des Blisters direkt mit Dru- ckelementen zum Bewegen des flexiblen Bereichs verbunden, ggf. auch einstückig realisiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Mischen durch in die Kammer eingebrachte be- wegliche Elemente möglich, wie Kugeln oder Stäbe, die auch magnetisch sein können. Das Mischen kann zusätzlich durch Strukturelemente in der strukturierten Komponente verstärkt werden oder gänzlich durch diese erfolgen. Besonders vorteilhat ist hier, dass der einfache Aufbau des Systems ein besonders effektives Mischen in der Kammer erlaubt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt ein Mischen in der Kammer durch ein händisches Bewegen des fluidischen Systems. Besonders vorteilhat ist hier, dass der einfache Aufbau des Sys- tems einen händischen Gebrauch ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt ein Mischen in der Kammer durch einen gerätesei- tigen Mischmechanismus. Besonders vorteilhat ist hier, dass ein effizientes Mischen erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhalten die Kanalsysteme selbst Justiermarken oder es sind neben, unter oder über dem Kanalsystem Justiermarken angebracht, die eine Volumenangabe ermöglichen. Besonders vorteilhat ist diese Markierung ähnlich eines Lineals, da es dem Nutzer er laubt, das aufgenommene oder abgegebene Volumen abzulesen und die Aufnahme oder Abgabe von Volumina zu beenden oder weiter fortzusetzen, um definierte Volumen auf-, abzugeben oder zu be- wegen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine mehrfache Flüssigkeitsaufnahme und/oder - abgabe möglich. Besonders vorteilhat ist hier, dass das fluidische System zum mehrfachen Aufneh- men und Abgeben von Flüssigkeiten genutzt werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind fluidische Schnittstellen an der strukturierten Kom ponente vorgesehen, die in verschiedene Richtungen zeigen, beispielsweise senkrecht zur Ebene des fluidischen Systems oder in einem speziellen Winkel vom fluidischen System abgehend. Besonders vorteilhat ist hier, dass durch eine spezielle Geometrie die Auf- und/oder Abgabe von Flüssigkeiten in speziell geformte Oberflächen oder Gefäße erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere fluidische Schnittstellen vorgesehen. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann eine Abgabe und Aufnahme von Flüssigkeiten an verschiedenen Stellen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kann.
In Kombination mit einem Verteilersystem wird die Aufnahme und Abgabe an mehreren Stel len gleichzeitig oder nacheinander möglich. Bei Nutzung eines reinen Verteilersystems kann eine gleichzeitige Abgabe oder Aufnahme von Flüssigkeiten über die Bewegung der flexiblen Elemente erfolgen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Aufnahme und/oder Abgabe der Flüssigkeiten über Membranventile gesteuert siehe. Dies ist besonders vorteilhaft, da damit eine individuelle Fluid aufnahme und/oder Fluidabgabe an unterschiedlichen fluidischen Schnittstellen durch die Bewegung der flexiblen Elemente in der Kammer erfolgen kann.
Eine besondere Ausgestaltung ist die Integration von passiven Ventilen in die einzelnen Ver teilerkanäle um eine gleichmäßige Befüllung und damit einen gleichmäßigen Flüssigkeitstransport und damit z.B. die Abgabe gleicher Volumina zu sichern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Aufnahme und/oder Abgabe der Flüssigkeiten über Drehventile gesteuert. Die Drehventile weisen vorzugsweise Drehventilsitz und einen rotieren- den, die unterschiedlichen Teile des Kanalsystems verbindenden Drehventilkörper mit Verbindungs- kanal auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da damit eine individuelle Fluidaufnahme und/oder Fluidab- gabe an unterschiedlichen fluidischen Schnittstellen durch die Bewegung der flexiblen Elemente in der Kammer erfolgen kann.
In einer besonderen Ausgestaltung ist das fluidische System als mikrofluidisches System aus- gebildet. Die strukturierte Komponente ist vorzugsweise und im Wesentlichen aus Kunststoff herge- stellt.
Beim flexiblen Element kann das gesamte Bauteil z.B. als Folie aus Kunststoff hergestellt sein. Es aber auch möglich einen in die anderen Bauteile eingebrachten flexiblen Kunststoff wie Sili kon oder TPE oder ein bewegliches mechanisches Element aus einem beliebigen Material zu ver wenden.
Die oben genannten Ausführungsformen des fluidischen Systems weisen weiter erfindungs gemäß wenigstens ein Funktionselement auf, welches beispielsweise durch einen Filter, eine Memb ran, eine Fritte, oder ein Funktionspapier oder ähnliche Elemente realisiert sein kann.
Das eine oder die mehreren Funktionselemente können durch einen oder mehrere Filter, Membranen, Fritten, Papier oder ähnliche Elemente realisiert sein, die Reagenzien enthalten oder auf die Reagenzien aufgebracht sind.
Auf die strukturierte Komponente und/oder das wenigstens eine Bauteil und/oder das eine oder die mehreren Funktionselemente können Reagenzien aufgebracht sein und/oder können diese Reagenzien enthalten, beispielsweise auch in Form von Arrays gleicher oder verschiedener Agenzi en.
Die Aufgabe wird auch durch ein fluidisches System gelöst, umfassend: eine strukturierte Komponente mit einer Kammer und einem Kanalsystem, wobei die Kammer und/oder das Kanalsys tem wenigstens ein Funktionselement aufweisen, wobei wenigstens die Kammer mit einem Bauteil fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem und mindestens eine fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei das Bauteil einen flexiblen oder beweglichen Bereich aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer oder über eine Ebene der Kammer hinaus bewegt werden kann und durch eine Bewegung des flexiblen oder beweglichen Bereichs Flüssigkeiten oder Gase über die fluidische Schnittstelle aufgenommen oder abgege ben und/oder im fluidischen System bewegt werden können, wobei der flexible oder bewegli che Bereich händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs möglich ist.
Die Aufgabe wird auch durch ein fluidisches System gelöst, umfassend: eine strukturierte Komponente mit einer Kammer und einem Kanalsystem, wobei die Kammer und/oder das Kanalsys tem wenigstens ein Funktionselement aufweisen, und das wenigstens eine Funktionselement mit Re agenzien versehen ist, wobei wenigstens die Kammer mit einem Bauteil fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem und mindestens eine fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei das Bauteil einen flexiblen oder beweglichen Bereich aufweist, der we nigstens in einen Bereich der Kammer oder über eine Ebene der Kammer hinaus bewegt wer den kann, um durch Bewegung des flexiblen oder beweglichen Bereichs Flüssigkeiten oder Ga se über die fluidische Schnittstelle aufzunehmen oder abzugeben und/oder im fluidischen Sys tem zu bewegen, wobei der flexible oder bewegliche Bereich händisch oder mit einem Be triebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs möglich ist. Die Aufgabe wird auch durch ein fluidisches System gelöst, umfassend: eine strukturierte Komponente mit einer Kammer und einem Kanalsystem, wobei Reagenzien auf der strukturierten Komponente und/oder auf dem diese verschließendes Bauteil und/oder auf dem wenigstens Funkti- onselement aufgebracht sind, wobei wenigstens die Kammer mit einem Bauteil fluiddicht verschlos- sen ist und über das Kanalsystem und mindestens eine fluidische Schnittstelle mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei das Bauteil einen flexiblen oder beweglichen Bereich aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer oder über eine Ebene der Kammer hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder beweglichen Bereichs Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle aufgenommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System be- wegt werden können, wobei der flexible oder bewegliche Bereich händisch oder mit einem Betriebs- gerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs möglich ist.
Vorzugsweise ist das Funktionselement durch einen Filter, eine Membran, eine Fritte und/ oder ein Funktionspapier realisiert. All diese Beispiele der Funktionselemente sind für Fluide wenigs- tens teilweise passierbar, d.h porös. Es kann sich um Membranen und/oder Filter zum Größenaus- schluss dienen wie laserstrukturierte Membranen (Track-Etch) mit genau definierter Porengröße, Siliziumsiebe, Filterpapier mit einem grobmaschigen Netz. Funktionselemente die den Größenaus- schluss und / oder Anbindung an die Oberfläche des Funktionselements nutzen sind verschiedene Elemente wie z.B. poröse dreidimensionale Strukturen wie Fritten, Siliziummembranen, Silikamemb- ranen, dreidimensional aggregierte Partikel, Filtermatten aus diversen Materialien, Silikamatten, PET-Filter, Dünnschichtchromatographiematerial oder Plasma-/Serumgenerierungsmembranen sein, um einige Beispiele zu nennen. Alle diese Funktionselemente können zusätzlich mit Reagenzien ver sehen werden, um eine spezifische Anbindung von Zielmolekülen an diese Funktionselemente umzu- setzen und ein gezieltes Ablösen der Zielmoleküle von Funktionselementen zu realisieren.
Vorzugsweise ist erfolgt eine Aufnahme eines Fluids oder Fluids über die fluidische Schnitt stelle, wobei die Flüssigkeit durch oder über das Funktionselement geleitet wird. Das Fluid kann dann mittels einer Druckbeaufschlagung der Kammer der Daumenpumpe wieder abgegeben werden.
Vorzugsweise erfolgt die Aufnahme des Fluids über Kapillarkräfte oder eine Oberflächen spannung, die durch die Oberflächen des Kanalsystems und/oder der Kammer und/oder der fluidi schen Schnittstelle hervorgerufen wird.
Vorzugsweise erfolgt die Aufnahme des Fluids über die Betätigung der Kammer der Dau menpumpe.
Vorzugsweise weist das fluidische System wenigstens ein Ventil auf, welches in dem Kanal system angeordnet ist, wobei durch die Integration des Ventils ein definiertes Volumen aufgenom men werden kann.
Vorzugsweise weist das wenigstens eine Funktionselement eine Saugfünktion auf, wodurch die Flüssigkeitsaufnahme getrieben wird. Die Saugfunktion kann durch eine hygroskopische Eigen schaft der Materialien des Funktionselements hervorgerufen werden.
Vorzugsweise kann der Eingang mit einer Kappe verschlossen werden kann.
Vorzugsweise können der Ein- und Ausgang mit einer Kappe verschlossen werden können.
Vorzugsweise bewirkt das wenigstens eine Funktionselement bei einer Durchströmung von Blut, dass nur Plasma oder Serum durch das Funktionselement gelangt und andere Blutbestandteile durch das Funktionselement zurück gehalten werden, wobei eine Abgabe des gewonnenen Plasmas oder Serums über den Fluidausgang erfolgen kann. Vorzugsweise sind zwei Funktionselemente hintereinander geschaltet. Das heißt, im Kanal system sind zwei Funktionselemente mit gleichen oder verschiedenen Eigenschaften angeordnet.
Vorzugsweise sind die zwei Funktionselemente hintereinander geschaltet, wobei zunächst das eine Funktionselement durchströmt wird und die Flüssigkeit zur Kammer der Daumenpumpe gelangt. Dann wird der Fluideingang mit einer Kappe verschlossen, wobei durch eine Bewegung des flexiblen Bauteils die Flüssigkeit zum zweiten Funktionselement gelangt und dann über den Fluidausgang ab- gegeben wird. D.h. das erste Funktionselement ist in Strömungsrichtung vom Eingang zum Ausgang vor der Kammer im Kanalsystem angeordnet und das zweite Funktionselement ist in Strömungsrich tung hinter der Kammer oder zwischen Kammer und Fluidausgang angeordnet.
Vorzugsweise sind zwei Funktionselemente hintereinander geschaltet, wobei zunächst das ei ne Funktionselement durchströmt wird, und anschließend die durchgeströmte Flüssigkeit durch das zweite Funktionselement dringt und durch eine Bewegung des beweglichen Bauteils über den Flu idausgang abgegeben wird. Nach der Aufnahme der Flüssigkeit über den Fluideingang wird dieser beispielsweise mit einer Kappe verschlossen.
Vorzugsweise dient das wenigstens eine Funktionselement der Erzeugung von Plasma oder
Serum.
Vorzugsweise dient das erste Funktionselement der Erzeugung von Plasma oder Serum, wo bei das zweite Funktionselement hämolysierte rote Blutkörperchen entfernt.
Vorzugsweise ist ein Flüssigkeitsreservoir mit der strukturierten Komponente verbunden, wo bei durch die Flüssigkeitsabgabe aus dem Flüssigkeitsreservoir eine Verdünnung des Fluids innerhalb des Kanalsystems erfolgt.
Vorzugsweise ist ein Flüssigkeitsreservoir mit der strukturierten Komponente verbunden, wo bei über die Flüssigkeitsabgabe aus dem Flüssigkeitsreservoir eine Verdünnung des Fluids innerhalb des Kanalsystems erfolgt, wobei aus dem Flüssigkeitsreservoir ein definiertes Volumen zu einem definierten Volumen der aufgenommenen Flüssigkeit abgebbar ist.
Vorzugsweise ist ein Flüssigkeitsreservoir mit der strukturierten Komponente verbunden, wo bei über die Flüssigkeitsabgabe aus dem Flüssigkeitsreservoir eine Verdünnung erfolgt und wobei ein definiertes Volumen aus dem Flüssigkeitsreservoir zu einem definierten Volumen der aufgenomme nen Flüssigkeit, die bereits durch das Funktionselement geführt wurde hinzugefügt wird. Das heißt, in Strömungsrichtung ist nach dem Fluideingang das erste Funktionselement angeordnet um eine erste Behandlung an der aufgenommenen Flüssigkeit vorzunehmen, wobei dann ein Flüssigkeitsre servoir mit dem Kanalsystem verbunden ist, um der bereits vom ersten Funktionselement behandel ten Flüssigkeit eine definierte Menge einer im Flüssigkeitsreservoir vorhandenen Flüssigkeit hinzu zufügen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann eine Flüssigkeit über die fluidische Schnittstelle aufgenommen werden, in einer Reaktionskavität mit Flüssigkeit versetzt werden und anschließend über und/oder durch wenigstens ein Funktionselement geführt zu werden, wobei Ziel moleküle der Flüssigkeit auf dem Funktionselement verbleiben und die Zielmoleküle durch eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreservoir abgelöst werden und über den fluidische Schnittstelle (Ausgang, 5.2) abgegeben werden.
Vorzugsweise ist wenigstens ein weiteres Flüssigkeitsreservoir fluidisch mit dem Funktions- element verbunden, wodurch das Funktionselement von unterschiedlichen Flüssigkeiten durchströmt werden kann, um das Funktionselement von ungewünschten Bestandteilen zu befreien oder die losge lösten Zielmoleküle zu verdrängen. Vorzugsweise wird die Ablösung von Zielmolekülen von dem wenigstens einen Funktions- element durch eine Temperaturänderung bewirkt.
Vorzugsweise wird die aufgenommene Flüssigkeit zunächst über ein erstes Funktionselement geleitet, wobei Partikel auf dem ersten Funktionselement zurück gehalten werden. Diese Partikel werden anschließend in kleinere Partikel zerlegt und dem nächsten Funktionselement zugeführt, wo bei ein Teil der erzeugten kleineren Partikel vom Funktionselement zurückgehalten wird und an schließend wieder abgelöst werden kann, wobei die Zielpartikel in einer anderen Fraktion des Eluats zu finden sind als die abzutrennenden ungewünschten Komponenten oder weitere Zielkomponenten.
Vorzugsweise erfolgt vor der Ablösung der Zielpartikel durch Waschen mit Flüssigkeit eine Reinigung, wobei ungewünschte Partikel vom Funktionselement entfernt werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Partikeln, um Zellen, wobei es sich bei dem Schritt der Zerkleinerung der Partikel um die Fyse der Zellen handelt.
Vorzugsweise werden mit dem erfindungsgemäßen fluidischen System biologische Kompo- nenten wie Nukleinsäuren, Proteine, Metaboliten und/oder Antikörper extrahiert, konzentriert und/oder aufgereinigt.
Vorzugsweise wird die erhaltene Zielkomponente anschließend über integrierte Reagenzien wie Arrays, d.h. einer Anordnung von Fängermolekülen, geführt, um die Zielmoleküle/Zielpartikel an die Arraymoleküle anzubinden und anschließend nachzuweisen.
Vorzugsweise wird die erhaltene Zielkomponente mit dem System detektiert und/oder identi fiziert, weiter vorzugsweise quantitativ detektiert.
Vorzugsweise sind einzelne oder mehrere Funktionselemente parallelisiert angeordnet. Das heißt, das Kanalsystem weist mehrere parallel Stränge auf in denen jeweils eines oder mehrere Funk- tionselemente angeordnet sind.
Vorzugsweise zeigen die Reagenzien, die auf der strukturierten Komponente, dem Bauteil und/oder dem Funktionselement aufgebracht sind, bei Kontakt mit Flüssigkeit eine Farbänderung, wodurch ein Befüllindikator angezeigt wird.
Vorzugsweise befinden sich diese Reagenzien auf, in oder an dem Funktionselement.
Das fluidische System wird auch als Daumenpumpe bezeichnet, da sich das flexible Bauteil sich besonders leicht mit dem Daumen bedienen lässt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Figuren 1 - 16 zeigen Grundvarianten der Daumenpumpe, die erfindungsgemäß durch weitere Ele- mente in ihrer Funktionalität erweitert wurden, die in den Fig. 17 -25 dargestellt sind: Es zeigen:
Fig. la bis lc ein fluidisches System gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 ein fluidisches System gemäß einer alternativen Ausfuhrungsform.
Fig. 3 ein fluidisches System gemäß einer weiteren alternativen Ausfuhrungsform. Fig. 4 fluidische Schnittstellen eines fluidischen Systems gemäß Ausführungsformen.
Fig. 5a bis 5f Druckelemente eines fluidischen Systems gemäß Ausführungsformen.
Fig. 6a und 6b ein fluidisches System gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 7a und 7b ein fluidisches System gemäß einer noch weiteren Ausführungsform.
Fig. 8a bis 8e einen Ausdrückmechanismus eines fluidischen Systems gemäß Ausführungs- formen. Fig. 9a und 9b ein fluidisches System mit Aufweitungen und Detektionskammer gemäß Aus- führungsformen.
Fig. lOa bis lOc ein fluidisches System mit einem Lateral-Flow-Streifen gemäß Ausführungs- formen.
Fig. 11 ein fluidisches System gemäß einer anderen Ausführungsform.
Fig. l2a bis l2d ein fluidisches System mit einem Verteilersystem gemäß Ausführungsformen.
Fig. 13 ein fluidisches System gemäß einer anderen Ausführungsform.
Fig. l4a, l4b ein fluidisches System mit einer Vergrößerungsvorrichtung gemäß einer Aus- führungsform.
Fig. l5a- l5c zeigen ein fluidisches System mit Flussbegrenzem gemäß Ausführungsformen Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform des Chips mit Kappe in einer Ansicht von oben Fig. l7a - d eine Ausführungsform mit Funktionselement wie Membran, Filter, Fritte, Pa pier oder ähnlichem Element,
Fig. l8a - c eine Ausführungsform mit integrierten Reagenzien, beispielhaft als Array ge zeichnet, Fig. 18a und Fig. l8c als Querschnitt, Fig. 18b als Aufsicht,
Fig. l9a, l9b, l9c eine Ausführungsform mit der Kammer vorgeschaltetem und nachgeschaltetem
Funktionselement (Filter, Membran, Fritte, Papier oder ähnliches Element), Fig. l9a als Aufsicht, Fig. 19b als Querschnitt und Fig. l9c als Querschnitt mit Kappe,
Fig. 20a, 20b, 20c eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 20a) und Querschnitt (Fig. 20b, c),
Fig. 2la, 2lb, 2lc eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 2la) und Querschnitt (Fig. 2lb, c), die über ein Flüssigkeitsreservoir verfügt, Fig. 22a, 22b, 22c eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 22a) und Querschnitt (Fig. 22b, 22c), einem Reagenzienreservoir sowie über Kap pen verschließbare fluidische Schnittstellen,
Fig. 23a, 23b, 23c eine Ausführungsform mit einem Funktionselement als Aufsicht (Fig. 23a) und
Querschnitt (Fig. 23b, 23c), einer Entlüftungsmembran sowie über Kappen verschließbare fluidische Schnittstellen,
Fig. 24a, 24b, 24c eine Ausführungsform mit einem Funktionselement als Aufsicht (Fig. 24a) und
Querschnitt (Fig. 24b, Fig. 24c), und drei über Kappen verschließbare fluidi sche Schnittstellen sowie beispielhaft drei Flüssigkeitsreservoire,
Fig. 25a, 25b, 25c eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 25a) und Querschnitt auf Höhe der Flüssigreservoire (Fig. 25b) und auf einem Quer schnitt auf Höhe des ersten Funktionselements und der Kammer (Fig. 25c), und drei über Kappen verschließbare fluidische Schnittstellen sowie beispielhaft drei Flüssigkeitsreservoire.
Fig. 26a, 26b eine Ausführungsform mit einem Funktionselement als Aufsicht (Fig. 26a) und als Querschnitt (Fig. 26b), einer über eine Kappe verschließbaren fluidischen Schnittstelle, einer mit einer gaspermeablem Membran 24 versehenen Entlüf- tungsöffhung als weitere fluidische Schnittstelle, und einem Fateral Flow Strei fen 23.
Fig. 27a, 27b eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 27a) und Querschnitt (Fig. 27b), einer über eine Kappe verschließbaren fluidischen Schnittstellen, einer mit einer gaspermeablem Membran 24 versehenen Entlüf- tungsöffhung als weitere fluidische Schnittstelle, einem Lateral Flow Streifen 23.
Fig. 28a, 28b, 28c eine Ausführungsform mit zwei Funktionselementen als Aufsicht (Fig. 28a) und Querschnitt (Fig. 28b, c) einer über eine Kappe verschließbaren fluidi- schen Schnittstelle, einer mit einer gaspermeablem Membran 24 versehenen Entlüftungsöffnung als weitere fluidische Schnittstelle, einem Lateral Flow Streifen 23 und einem an einer beliebigen Stelle in das Kanalsystem 3 über ei- nen Zuführkanal mündendes Reagenzienreservoir 16 und einem als Abfallre- servoir 49 dienenden Hohlraums als Bestandteil des Kanalsystems 3.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein fluidisches System mit einer Kammer, die über ei- nen flexiblen oder beweglichen Teil, zumeist den Boden und/oder Deckel, in speziellen Ausfüh rungsformen aber auch bewegliche Wände, verfügt, der durch ein Anheben oder Niederdrücken das Aufnehmen, Abgeben, Verschieben, Verdünnen oder Mischen von Flüssigkeiten oder Gasen erlaubt, die über zumindest einen Kanal oder eine Öffnung mit der Kammer verbunden sind. Eine erfin dungsgemäße Erweiterung wird entweder durch zusätzliche Elemente wie Filter, Membranen, Fritten oder ähnliche Elemente und/oder integrierte Reagenzien, die beispielsweise in der Form eines Arrays gleicher oder unterschiedlicher Reagenzien angeordnet sein können, erreicht. Damit kann ein Tren nen, Filtern, Fraktionieren, Anreichem von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen sowie das Modifi- zierens von Flüssigkeiten und deren Bestandteilen und der Nachweis der Inhaltsstoffe der Flüssigkei ten ermöglicht werden. Die einzelne Nutzung und die Kombination der zusätzlichen Elemente kann beliebig erfolgen.
Dabei sind Kammer und der bewegliche Teil so ausgestaltet, dass durch eine Bewegung des beweglichen Teils aus seiner Ausgangsposition ein vorbestimmtes, aber einstellbares Volumen der Kammer verdrängt wird. So können vorbestimmte Volumina bei der Rückführung des beweglichen Teils in eine andere Position oder in die Ausgangsposition in der Kammer aufgenommen oder abge geben werden. Mit anderen Worten, das Volumen ist durch die Eigenschaften des fluidischen Sys tems vorbestimmt oder kann durch erfindungsgemäße Ausgestaltung des fluidischen Systems ein stellbar sein.
Fig. la bis lc zeigen eine Ausführungsform des fluidischen Systems. Fig. la und Fig. lc zei gen eine Draufsicht des fluidischen Systems, Fig. lb zeigt eine Querschnittsansicht des fluidischen Systems.
Das fluidische System weist eine strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 auf, wobei die Kammer 2 mit einem Kanalsystem 3 verbunden ist. Die strukturierte Komponente 1 ist im We sentlichen flach, flächig und/oder plattenartig ausgebildet. Mit anderen Worten weist die strukturierte Komponente 1 eine erste Hauptseite und eine zweite Hauptseite auf, die sich parallel gegenüberlie gen. Die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 sind an der ersten Hauptseite an und/oder in der Oberflä che der strukturierten Komponente 1 ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 an der Hauptseite in die Oberfläche der strukturieren Komponente 1 eingelassen. Die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 stellen also eine Vertiefung an der Oberfläche der strukturierten Komponente 1 dar. Die erste Hauptseite ist beispielsweise eine Oberseite, die zweite Hauptseite ist beispielsweise eine Unterseite der strukturierten Komponente 1 , wobei die Orientierung von Obersei te und Unterseite beliebig ist und durch Drehen der strukturierten Komponente die Oberseite zur Un- terseite wird und umgekehrt. Zwischen der Oberseite und der Unterseite des strukturierten Bauteils 1 sind Seitenflächen der strukturierten Komponente 1 angeordnet. Die strukturierte Komponente kann beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein. Die strukturierte Komponente 1 kann auch scheiben förmig ausgebildet sein. Die strukturierte Komponente kann jedoch jede Form annehmen, solange diese im Wesentlichen flach ausgebildet ist. Die strukturierte Komponente 1 kann beispielsweise als Plattform ausgebildet sein. Die strukturierte Komponente 1 kann flächig ausgebildet sein.
Die Kammer 2 und/oder das Kanalsystem 3 weist also eine Oberseite auf, die der Oberseite der strukturierten Komponente 1 entspricht. Eine Unterseite der Kammer 2 und/oder des Kanalsys- tems 3 ist innerhalb der strukturierten Komponente 1 ausgebildet. Die Unterseite der Kammer 2 kann auch als Kammerboden 7 bezeichnet werden. Zwischen der Oberseite der Kammer 2 und der Unter seite ist der Innenraum der Kammer 2 ausgebildet, wobei wiederum gilt, dass Oberseite und Unter seite entsprechend der Betrachtung sowohl Unter- als auch Oberseite sein können.
Die Kammer 2 und/oder das Kanalsystem 3 können als Vertiefung in der strukturierten Kom ponente 1, z.B. an der Oberseite oder der Unterseite der strukturierten Komponente 1 ausgebildet sein. Die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 können als unterschiedlich tiefe Vertiefungen ausgebil det sein, wobei wiederum gilt, dass Oberseite und Unterseite entsprechend der Betrachtung sowohl Unter- als auch Oberseite sein können.
Die Kammer 2 und/oder das Kanalsystem 3 sind über eine oder mehrere fluidischen Schnitt stelle 5 fluidisch mit der Außenwelt verbunden. Mit anderen Worten ist die fluidische Schnittstelle 5 eine Öffnung des Kanalsystems 3 vorzugsweise an einer Seitenfläche der strukturierten Komponente 1. Die Öffnung der fluidischen Schnittstelle 5 kann auch einer Oberseite oder Unterseite des fluidi schen Systems angeordnet sein. Wie in Fig. la zu erkennen ist, kann die fluidische Schnittstelle 5 als Vorsprung von einer Seitenfläche der strukturierten Komponente 1 hervorstehen. In diesem Fall ist es möglich, eine Flüssigkeit direkt von einer Flüssigkeitsoberfläche, z.B. Flüssigkeit, die sich in einem oben offenen Behältnis befindet, mit dem fluidischen System aufzunehmen, indem der Vorsprung in die Flüssigkeit getaucht wird und das flexible und/oder bewegliche Bauteil bewegt wird.
Das fluidische System kann über mehrere fluidische Schnittstellen 5 verfügen, die jeweils mit dem Kanalsystem 3 verbunden sind. Die fluidischen Schnittstellen 5 können an unterschiedlichen Oberflächen des strukturierten Bauteils 1 angeordnet sein, z.B. die Oberseite, Unterseite, oder Seiten flächen vorzugsweise an gegenüberliegenden Seitenflächen. Mit anderen Worten können die Öffnun gen der fluidischen Schnittstellen 5 in unterschiedliche Richtungen zeigen. Sie können also verschie dene Orientierungen in Bezug auf den Mittelpunkt der strukturierten Komponente 1 aufweisen.
Ein Bauteil 4 verschließt das Kanalsystem 3 und die Kammer 2 flüssigkeits- und bei Bedarf auch gasdicht, so dass die Zufuhr und Abgabe von Flüssigkeiten und Gasen nur über die eine oder mehreren fluidischen Schnittstellen 5 erfolgen kann. Mit anderen Worten ist das Bauteil 4 an der Oberfläche der strukturierten Komponente 1 derart angeordnet, dass es die Kammer 2 und das Kanal system 3 an der Oberseite der strukturierten Komponente 1 verschließt. Das Bauteil 4 kann z.B. auf die strukturierte Komponente 1 aufgeklebt, gebondet, verpresst, gepresst oder mit der strukturierten Komponente 1 verschweißt sein oder mit Hilfe von Dichtelementen wie dichtenden Weichkompo nenten abgedichtet sein. Das Bauteil 4 dient somit als Deckel, um die strukturierte Komponente 1 zu verschließen.
Mit anderen Worten wird der Innenraum der Kammer 2 an der Oberseite der Kammer 2 durch die Unterseite des Bauteils 4 begrenzt. Das Bauteil 4 kann im Wesentlichen aus einem transparenten Material ausgebildet sein, um den Verlauf der Flüssigkeiten in dem Kanalsystem 3 und/oder in der Kammer 2 zu beobachten.
Die Kammer 2 kann eine im Wesentlichen flache ovale, rechteckige oder runde Form aufwei- sen. Die Kammer 2 und/oder der Innenraum oder das Volumen der Kammer 2 wird also einerseits durch die strukturierte Komponente 1 und andererseits durch das Bauteil 4 definiert.
Dabei ist entweder das gesamte Bauteil 4 flexibel oder das Bauteil 4 weist einen flexiblen o- der beweglichen Bereich 6 auf. Wie in Fig. lb gezeigt, ist der flexible Bereich 6 des Bauteils 4 ober halb der Kammer 2 als direkter Bestandteil des Bauteils 4 angeordnet. Alternativ kann der flexible oder bewegliche Bereich 6 als weitere Komponente des fluidischen Systems ausgebildet sein. Der flexible und/oder bewegliche Bereich 6 des Bauteils 4 sollte zumindest an einem Bereich der Kam mer 2 und/oder an einer Außenseite der Kammer 2 angeordnet sein.
Das Bauteil 4 kann z.B. als Folie oder Streifen ausgebildet sein und kann als Kunststoff oder Metall hergestellt sein.
Alternative Ausführungsformen des fluidischen Systems sind in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Gemäß der in Fig. 2 gezeigten alternativen Ausführungsform verfügt die strukturierte Komponente 1 über einen flexiblen Bereich 7 unterhalb der Kammer 2. Mit anderen Worten ist der flexible Bereich
7 zwischen dem Kammerboden und der Unterseite der strukturierten Komponente 1 angeordnet. Der flexible Bereich 7 kann entweder über ein Auf- oder Anbringen des Bauteils für den flexiblen Be reich 7 in oder an der strukturierten Komponente 1 realisiert sein. Der flexible Bereich 7 kann aber auch als partielle Materialeigenschaft der strukturierten Komponente 1 selbst oder durch die Ferti gung aus mehr als einem Material z.B. durch Mehrkomponentenspritzguss umgesetzt sein.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Gemäß der weiteren alter nativen Ausführungsform ist die strukturierte Komponente 1 mit dem Bauteil 4 und darüber hinaus mit einem weiteren Bauteil 8 verschlossen, wobei eines oder beide Bauteile 4 und 8 über einen fle xiblen oder beweglichen Bereich 9 verfügen können. Mit anderen Worten ist an der Oberseite der strukturierten Komponente 1 das Bauteil 4 angeordnet. D.h., die Oberseite der Kammer 2 ist mit dem Bauteil 4 verschlossen. An der Unterseite der strukturierten Komponente 1 ist das weitere Bauteil 8 angeordnet. D.h., die Unterseite der Kammer 2, also der Kammerboden, ist mit dem weiteren Bauteil
8 verschlossen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein flexibler Bereich 9 im weiteren Bauteil 8 dargestellt. Wobei wiederum gilt, dass Oberseite und Unterseite entsprechend der Betrachtung sowohl Unter- als auch Oberseite sein können.
Die strukturierte Komponente 1 ist vorzugweise mit einer Deckelfolie ausgebildet, die eine ausreichend Flexibilität zum Eindrücken und Anheben oberhalb und/oder unterhalb der Kammer 2 aufweist.
Vorzugsweise ist die Kammer 2 derart ausgestaltet, dass der und/oder die flexiblen Bereiche 6, 7, 9 beim Hineindrücken in die Kammer 2 nicht die gesamte Kammer 2 ausfüllen. Mit anderen Worten schließt der flexible Bereich 6, 7, 9 nicht bündig mit dem Kammerboden ab, wenn der flexib le Bereich 6, 7, 9 in die Kammer 2 hineingedrückt wird. D.h., Flüssigkeit oder Gas, die und/oder das sich in der Kammer 2 befindet, wird durch ein Hineindrücken des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 nicht vollständig aus der Kammer 2 verdrängt. Weiterhin ist für die Funktionalität ein dichtes Abschließen der flexiblen Bereiche 6, 7, 9 mit dem Kammerboden oder dem sich anschließenden Kanalsystemen 3 nicht notwendig, sondern die Bewegung der flexiblen Bereiche 6, 7, 9 bedingt die Bewegung des Mediums. Ein beispielhafter Betrieb der in Figuren 1A bis 1C dargestellten Ausführungsform ist im Fol- genden beschrieben:
Aufnehmen von Flüssigkeit: Zum Aufnehmen von Flüssigkeiten/Gasen in das fluidische Sys- tem, genauer gesagt, in die Kammer 2 des fluidischen Systems, wird der flexible Bereich 6 manuell und/oder hündisch, z.B. mit einem Finger eines Benutzers, oder mittels einer Betriebsvorrichtung aus der Ausgangsposition heruntergedrückt. Mit anderen Worten wird der flexible Bereich 6 von seiner Ausgangsposition durch Druck in die Kammer 2 hineingedrückt. D.h., der flexible Bereich 6 wird über die Oberseite in den Innenraum der Kammer 2 hineingedrückt. Durch das Hineindrücken des flexiblen Bereichs 6 in die Kammer 2 wird der Innenraum der Kammer 2 verkleinert. Anschließend wird die fluidische Schnittstelle 5 in eine Flüssigkeit getaucht. Der flexible Bereich 6 bewegt sich entweder selbsttätig aufgrund der Materialeigenschaft des flexiblen Bereichs 6 teilweise oder voll- ständig in die Ausgangsposition zurück, oder wird durch eine Bewegung der Betriebsvorrichtung, z.B. ein Ansaugen oder Abheben, in die Ausgangsposition zurückbewegt. Mit anderen Worten wird der Innenraum der Kammer 2 durch das Zurückbewegen des flexiblen Bereichs 6 in die Ausgangspo- sition wieder vergrößert. Durch die Volumenvergrößerung des Innenraums entsteht ein Unterdrück in der Kammer 2 und/oder im angrenzenden Kanalsystem 3, welches über die fluidische Schnittstelle mit der Flüssigkeit in Verbindung steht. D.h., durch den Unterdrück wird Flüssigkeit in das fluidische System hineingezogen. Mit anderen Worten wird ein Teil der Flüssigkeit durch den Unterdrück zu- nächst in das Kanalsystem 3 und bei ausreichend großem Unterdrück anschließend auch in die Kammer 2 hineingezogen. Flüssigkeit wird also in das fluidische System aufgenommen. Durch Ein stellen des durch das Herunterdrücken des flexiblen Bereichs 6 verdrängten Volumen des Innen raums der Kammer 2 und/oder durch ein definiertes Zurückführen des flexiblen Bereiches 6 in die Ausgangsposition lässt sich das Volumen der aufgenommenen Flüssigkeit und/oder die Positionie rung der Flüssigkeit im Kanalsystem 3 und/oder in der Kammer 2 des fluidischen Systems einstellen.
Mischen von Flüssigkeiten: Ein Mischen der aufgenommenen Flüssigkeit erfolgt dadurch, dass zunächst Flüssigkeit in die Kammer 2 gezogen wird, d.h. Flüssigkeit wird zunächst in das fluidi sche System aufgenommen. Anschließend wird entweder das flexible Bauteil 6 bewegt, oder das flu idische System selbst wird bewegt. Das Bewegen des fluidischen Systems erfolgt beispielsweise durch ein mehrfaches Kippen des fluidischen Systems. Dabei sollte ein schnelles Schütteln vermie den werden, um zu vermeiden, dass Fuftblasen in der aufgenommenen Flüssigkeit entstehen. Durch die Bewegung werden die im fluidischen System befindlichen Flüssigkeiten miteinander vermischt.
Abgabe von Flüssigkeiten: Die Abgabe von Flüssigkeiten aus dem fluidischen System erfolgt dadurch, dass das flexible Bauteil 6 und/oder die flexiblen Bauteile in die Kammer 2 hineingedrückt werden. Mit anderen Worten wird das Volumen oder der Innenraum der Kammer 2, der durch das flexible Bauteil begrenzt ist, durch das Hineindrücken des flexiblen Bauteils verringert. Die Flüssig keit, die sich entweder in der Kammer 2 oder im Kanalsystem 3 befindet, wird entsprechend dem durch die Bewegung des flexiblen Bereichs 6, d.h. durch das Hineindrücken des flexiblen Bereichs 6 in die Kammer 2, verdrängten Volumen aus dem fluidischen System abgegeben. D.h., die verdrängte Flüssigkeit wird von der Kammer 2 über das Kanalsystem 3 durch die fluidische Schnittstelle 5 ab gegeben. Das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit kann dem Volumen des Innenraums der Kam mer 2 entsprechen, um welches die Kammer 2 durch das Hineindrücken des flexiblen Bereichs 6 verkleinert wird. Dabei können mehrfach Flüssigkeitsvolumina abgegeben werden. Die mehrfache Abgabe kann dadurch erfolgen, dass der flexible Bereich 6, 7, 9 schrittweise immer weiter in die Kammer 2 und/oder den Innenraum der Kammer 2 hineingedrückt wird. Die mehrfache Abgabe kann auch dadurch erfolgen, dass der flexible Bereich 6, 7, 9 zunächst einmal in die Kammer 2 hineinge- drückt wird und dass der flexible Bereich 6, 7, 9 anschließend wie oben beschrieben sich entweder selbstständig aus der Kammer 2 herausbewegt oder mithilfe einer Betriebsvorrichtung aus der Kam mer 2 herausbewegt wird. Durch die Herausbewegung geht ein Rückfluss zumindest eines Teils der Flüssigkeit im mit der Kammer 2 verbundenen Kanalsystem 3 einher. Das Herausbewegen ist von einem wiederholten Eindrücken des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 in die Kammer 2 zur erneuten Flüssig- keitsabgabe gefolgt. Mit anderen Worten wird durch das wiederholte und abwechselnde Eindrücken in die Kammer 2 und Herausbewegen aus der Kammer 2 des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 eine Pump bewegung und/oder eine Pumpfunktionalität vollzogen. Diese führt zu einer wiederholten und ab wechselnden Flüssigkeitsaufhahme und Flüssigkeitsabgabe.
Verschluss der fluidischen Schnittstelle 5 zur Probennahme: Durch eine Kappe 14 wird die fluidische Schnittstelle 5 zur Probennahme verschlossen. Die Kappe 14 kann auch integrierte Vor sprünge aufweisen, die in das Kanalsystem 3 hineinragen, wenn die Kappe auf die fluidische Schnitt stelle 5 aufgesetzt wird. Dadurch kann Flüssigkeit im Kanalsystem 3 verdrängt und in das weitere Kanalsystem 3 gepresst werden.
Vorzugsweise ist eine fluidische Schnittstelle 5 als Eingang 5.1 und eine andere fluidische Schnittstelle 5 als Ausgang 5.2 des fluidischen Systems ausgebildet ist. Der Eingang 5.1. und Aus gang 5.2 sind vorzugsweise an der strukturierten Komponenten 1 ausgebildet. Die beiden fluidische Schnittstellen 5.1 und 5.2 sind dabei an einer Seite, vorzugsweise an einer Stirnseite oder schmalen Seite des Chips (fluidisches System) ausgebildet. D.h. der Eingang und der Ausgang sind auf einer Seite des Systems angeordnet. Dadurch ist es möglich, den Eingang und Ausgang mit einer Kappe 14, die auch als Jumper bezeichnet wird, zu verschließen.
Die Kappe 14 ist vorzugsweise am fluidischen System, vorzugsweise an der strukturierten Komponente 1 befestigt. Es können eine oder mehrere Kappen 14 befestigt sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist nur eine Kappe 14 vorgesehen, die entweder auf den Eingang 5.1 oder Ausgang 5.2 aufsteckbar ist. Damit kann dann selektiv ein Aufnehmen einer Flüs sigkeit am Eingang 5.1. oder ein Abgeben von Flüssigkeit am Ausgang 5.2 ermöglicht werden.
Die eine oder mehreren Kappen 14 sind über eine Lasche 44 am Chip (fluidischen System) befestigt.
Zugabe von Flüssigkeit: Durch das vollständige oder partielle Entleeren eines Flüssigkeitsre servoirs 16 wird die aufgenommene Probe durch eine Flüssigkeit transportiert und ein Verdünnen oder Zuführen von Reagenzien möglich.
Der flexible Bereich 6 kann also durch Druck von außen aufgrund seiner Flexibilität unter ei ne Ebene, die durch die Oberseite der strukturierten Komponente 1 definiert ist, in die Kammer 2, genauer gesagt in den Innenraum der Kammer 2 hineingedrückt werden. Andererseits kann der fle xible Bereich 6 durch Zug von außen, z.B. mittels Unterdrück oder einer angebrachten Vorrichtung, wieder aus dem Innenraum der Kammer 2 herausgezogen werden. D.h., er kann über die Ebene, die durch die Oberseite der strukturierten Komponente 1 definiert wird, hinausbewegt werden.
Aus diesen Basisfunktionalitäten, d.h. die Aufnahme von Flüssigkeit in das fluidische System, die Abgabe von Flüssigkeit aus dem fluidischen System und das Mischen von im fluidischen System aufgenommener Flüssigkeit, ergeben sich folgende Charakteristika für das fluidische System:
Eine Aufnahme, Verdünnung Abgabe, Dosierung und/oder ein Transport von Flüssigkeiten ist möglich. Flüssigkeit, die in das fluidische System aufgenommen worden ist, kann mithilfe des fluidi- sehen Systems transportiert und gelagert werden. Eine Mehrfachaufnahme und Mehrfachabgabe von Flüssigkeiten ist möglich. Ein Mischen von Flüssigkeiten ist möglich.
Durch die Ausgestaltung des fluidischen Systems gemäß den oben beschriebenen Ausfüh rungsformen kann das fluidische System durch die Ausgestaltung der Kammer 2 und der flexiblen Bereiche 6, 7, 9 als Pipette mit Funktionen der Flüssigkeitsaufnahme, Flüssigkeitsabgabe und dem mehrfachen Aufhehmen und Abgeben von Flüssigkeiten genutzt werden. Dabei kann die Bedienung vollständig manuell ohne weitere Hilfsmittel oder mittels einer Betriebsvorrichtung erfolgen.
Figur 4 zeigt Ausführungsformen der fluidischen Schnittstelle 5. Die Ausführungsformen der fluidischen Schnittstelle 5 gemäß Figur 4 unterscheiden sich in der Geometrie. Genauer gesagt wei- sen die gezeigten Ausführungsformen der fluidischen Schnittstelle 5 jeweils einen Auslass 10 auf, wobei sich die Form des Auslasses 10 in den gezeigten Ausführungsformen unterscheidet. Durch die spezielle und/oder definierte Geometrie des Auslasses 10 und/oder durch eine Oberflächenmodifika- tion und/oder eine Materialbeschaffenheit des Auslasses 10 der fluidischen Schnittstelle 5 kann ein gestellt werden, bei welchem Volumen eines Tropfens der abgegebenen Flüssigkeit der Tropfen vom Auslass 10 abreißt. Durch die definierte Geometrie des Auslasses 10 der fluidischen Schnittstelle 5 können Volumina, d.h. Wunschvolumina, des Flüssigkeitstropfens der abgegebenen Flüssigkeit vor eingestellt werden. D.h., die Geometrie des Auslasses 10 der fluidischen Schnittstelle 5 ist für das abgegebene Flüssigkeitsvolumen mitentscheidend. Mit anderen Worten wird, wenn Flüssigkeit vom fluidischen System abgegeben werden soll, der flexible Bereich 6, 7, 9 in die Kammer 2 hineinge drückt, sodass sich am Auslass 10 der fluidischen Schnittstelle 5 ein Tropfen der Flüssigkeit bildet. Der flexible Bereich 6, 7, 9 wird solange weiter in die Kammer 2 hineingedrückt, bis der Flüssig keitstropfen vom Auslass 10 abreißt. Anschließend kann das Hineindrücken des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 und/oder das Abgeben von Flüssigkeit beendet werden. Alternativ kann der flexible Bereich 6, 7, 9 weiter in die Kammer 2 hineingedrückt werden, um einen weiteren Flüssigkeitstropfen zu erzeu gen.
Figuren 5 a bis 5f zeigen Druckelemente der flexiblen Bereiche gemäß verschiedener Ausfüh rungsformen. Die flexiblen Bereiche 6, 7, 9 können Druckelemente 11, 12, 13 aufweisen, um ein definiertes Eindrücken der flexiblen Bereiche 6, 7, 9 in die Kammer 2 und/oder ein definiertes Her ausziehen und/oder Herausbewegen der flexiblen Bereiche 6, 7, 9 aus der Kammer 2 zu ermöglichen. Mit anderen Worten können auf den flexiblen Bereichen 6, 7, 9 Druckelemente 11, 12, 13 angeordnet sein, und/oder aufgebracht werden, um auch bei manueller Betätigung und/oder händischem Betrieb Unterschiede durch eine personenabhängige Krafteinwirkung oder Fingergröße zu verhindern. Durch die Druckelemente 11, 12, 13 kann sichergestellt werden, dass durch ein Eindrücken des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 in die Kammer 2 immer dasselbe Volumen des Innenraums der Kammer 2 verdrängt wird. Die Druckelemente 11, 12, 13 können entweder händisch und/oder manuell, z.B. mit einem Finger, oder durch eine Betriebsvorrichtung betrieben werden. Die Druckelemente 11, 12, 13 können auf den flexiblen Bereich 6 aufgebrachte Materialien sein. Beispielsweise können die Druckelemente 11 als eine Silikonhalbkugel ausgebildet sein, wie z.B. in Figuren 5a und 5b gezeigt. Alternativ kön nen die Druckelemente 12 direkt mit dem flexiblen Bereich 6 gefertigt werden, beispielsweise durch Mehrkomponentenspritzguss, wie in Figuren 5b und 5c gezeigt. Alternativ kann ein definiertes Ein drücken auch über Druckelemente 13 eingestellt werden, die als hochstehende Elemente in der struk turierten Komponente angeordnet sind, wie in Figuren 5e und 5f dargestellt. Die in Figuren 5e und 5f gezeigten Druckelemente 13 sind in der Kammer 2 des fluidischen Systems, beispielsweise am Kammerboden angeordnet und ragen in den Innenraum der Kammer 2 hinein. Mittels der Druckele- mente 13 kann also die Bewegung des flexiblen Bereichs 6 beim Hineindrücken in die Kammer 2 begrenzt werden, sodass stets nur ein maximales voreingestelltes Volumen des Innenraums verdrängt wird. Figuren 5a, 5c, und 5e zeigen jeweils den Ausgangszustand des flexiblen Bereichs 6, 7, 9, d.h. den Zustand wenn auf den flexiblen Bereich 6, 7, 9 keine Kraft und/oder kein Druck ausgeübt wird. Figuren 5b, 5d und 5f zeigen jeweils eine Position vor einer Flüssigkeitsaufhahme und/oder während der Flüssigkeitsabgabe, also eine Position des flexiblen Bereichs 6, 7, 9, wenn dieser in die Kammer 2 hineingedrückt ist.
Figuren 6a und 6b zeigen weitere Ausführungsformen des fluidischen Systems, bei dem zwei separate fluidische Schnittstellen 5 angeordnet sind. Wie in Figuren 6a und 6b gezeigt, sind die flui- dischen Schnittstellen 5 an verschiedenen, genauer gesagt gegenüberliegenden Seitenflächen der strukturierten Komponente 1 angeordnet und ragen von den jeweiligen Seitenflächen hervor. Hier kann die Flüssigkeitsaufhahme durch eine der beiden fluidische Schnittstellen 5 erfolgen, und die Flüssigkeitsabnahme kann durch die andere der beiden fluidischen Schnittstellen 5 erfolgen. Wie in Fig. 6b gezeigt können die fluidischen Schnittstellen 5 auch durch eine oder mehrere Kappen 14 ver schlossen werden, um Kontaminationen oder ein Austreten von Flüssigkeit aus der fluidischen Schnittstelle 5 zu vermeiden. In Fig. 6b ist nur eine Kappe 14 dargestellt. Durch die Kappen 14 kann die im fluidischen System aufgenommene Flüssigkeit besonders sicher und einfach transportiert und gelagert werden. Mit anderen Worten können die Kappen 14 auf die fluidische Schnittstelle 5, ge nauer gesagt, auf die durch die fluidische Schnittstelle 5 ausgebildeten Öffnungen, an der jeweiligen Seitenfläche der strukturierten Komponente 1, aufgesetzt sein und die fluidischen Schnittstellen 5 fluiddicht abschließen.
Wie in Figuren 7a und 7b gezeigt, kann das fluidische System ein Flüssigkeitsreservoir 16 aufweisen. Das Flüssigkeitsreservoir 16 ist über einen Kanal mit dem Kanalsystem 3 und/oder mit der Kammer 2 verbunden. Der Kanal kann ein Teil des Kanalsystems 3 sein. Die Flüssigkeitsreser voire 16 können beispielsweise durch einen oder mehrere sogenannte Blister ausgebildet sein, d.h. flüssigkeitsgefüllte, sich z.B. durch ein Anstechen öffnende Kompartimente, die auf das fluidische System flüssigkeitsdicht montiert sind. Eine Flüssigkeitsaufhahme aus dem Blister wird durch ein Ausdrücken des Blisters selbst, d.h. mit positiver Druckbeaufschlagung oder durch ein oben be schriebenes Niederdrücken des flexiblen Bereichs 6 und ein Herausbewegen des flexiblen Bereichs 6 aus der Kammer 2 erreicht, wobei durch den entstehenden Unterdrück in der Kammer 2 und das Ka nalsystem 3 über den verbundenen Kanal Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in das Kanalsys tem 3 und/oder die Kammer 2 aufgenommen wird. Ein Austreten von Flüssigkeit aus der fluidischen Schnittstelle 5 wird durch das Aufsetzen einer Kappe 14 auf die fluidische Schnittstelle verhindert, wodurch weitere Flüssigkeit durch das Entleeren des Flüssigkeitsreservoirs 16 die Flüssigkeit im Kanalsystem 3 in die Kammer 2 drückt und die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 eben falls in die Kammer 2 strömt. Mit anderen Worten kann von außen in das fluidische System aufge nommene Flüssigkeit, die sich im Kanalsystem 3 und/oder in der Kammer befindet, mit der Flüssig keit im Flüssigkeitsreservoir 16 vermischt werden. Das Vermischen kann durch das Aufsetzen der Kappe 14 auf die fluidische Schnittstelle 5 erleichtert und/oder verstärkt werden, da mit aufgesetzter Kappe 14 der durch das Bewegen des flexiblen Bereichs 6 entstehende Unterdrück auf die Flüssig keit im Flüssigkeitsreservoir 16 wirkt. Das Flüssigkeitsreservoir 16 kann auch als Reagenzienreser voir oder Flüssigreagenzienreservoir bezeichnet werden, und kann jede Art von Flüssigkeit beinhal ten. In einer besonderen Ausführungsform können diese Reagenzienreservoire auch Gase beinhalten. Ein Mischen der Flüssigkeiten kann durch eine Bewegung des fluidischen Systems, eine Be- wegung des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 oder eingebrachte Mischelemente erfolgen. Dabei können die Mischelemente, z.B. Kugeln aus Silikon, Hartplastikkugeln, metallische Komponenten oder andere Partikel, durch die manuelle Bewegung des fluidischen Systems erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Mischen durch Mischelemente aus magnetischen Materialien erfolgen, die durch eine Vor richtung zum Mischen von außen bewegt werden.
Figuren 7a und 7b zeigen eine Ausführungsform des fluidischen Systems, die zwei Arten der Flüssigkeitsaufnahme kombiniert. Zum einen erfolgt beispielsweise durch die als Flüssigkeitseingang dienende fluidische Schnittstelle 5 die Probenaufhahme durch ein Bewegen des flexiblen Bereiches 6, 7, 8 der Kammer 2 in die Kammer 2 und ein Herausbewegen des flexiblen Bereichs, wie oben be- schrieben. Alternativ kann eine selbstständige Flüssigkeitsaufhahme in das fluidische System, über eine passive Befüllung, d.h. mittels Kapillarkräfte des Kanalsystems 3 oder speziellen Oberflächen eigenschaften des Kanalsystems an der fluidischen Schnittstelle 5 erfolgen. Die Sogwirkung, die durch den Unterdrück und/oder durch die Kapillarkräfte entsteht, und damit die Befüllgeschwindig- keit, kann durch eine Oberflächenmodifikation, z.B. eine Hydrophilisierung der Kanaloberfläche des Kanalsystems 3, verstärkt und/oder beschleunigt werden.
Ferner kann mittels passiver Ventile im Kanalsystem 3, beispielsweise Kapillarstoppventile und Kanal Verjüngungen 41, siehe Fig. 7a, des Kanalsystems 3 das Volumen der aufgenommenen Flüssigkeit festgelegt werden. Damit wird eine definierte Menge Flüssigkeit aufgenommen werden, wobei eine Verschlusskappe 14 bei dem Entleeren des Flüssigkeitsreservoirs 16 das Austreten der Flüssigkeit verhindert.
Figuren 8a bis 8e zeigen einen Ausdrückmechanismus für das Flüssigkeitsreservoir 16 gemäß Ausführungsformen. Der Ausdrückmechanismus kann beispielsweise als eine Klappe 19 ausgebildet sein, wobei das Einrasten der Klappe 19, wie in Fig. 8d dargestellt, das Einführen einer definierten Menge Flüssigkeit vom Flüssigkeitsreservoir 16 in das Kanalsystem 3 des fluidischen Systems be wirkt, womit ein definiertes Mischverhältnis der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 mit der im fluidischen System aufgenommenen Flüssigkeit (Probe) erreicht wird. Fig. 8d zeigt dabei einen Zustand, bei dem die Klappe 19 das Flüssigkeitsreservoir (Blister) 16 auf die fluidische Schnittstelle 5 des Kanals des Kanalsystems 3 presst. Dies Prinzip ist auf weitere Flüssigkeitsreservoire 16 erwei terbar und damit für Mehrfachmischungen einsetzbar.
Fig. 8a zeigt einen Ausdrückmechanismus mit Sitz 17, der als Blistersitz ausgebildet sein kann und über Durchstechelemente 18, z.B. kleine Spitzen, verfügt. Die Durchstechelemente 18 sind nur in Fig. 8a dargestellt.
Fig. 8b zeigt eine Ausführungsform eines Ausdrückmechanismus, wobei der Sitz 17 Rastna sen 20 aufweist und die Klappe 19 schamierartig an den Rastnasen 20 des Sitzes 17 beweglich mon tiert ist. Wie in Fig. 8b gezeigt, ist das Flüssigkeitsreservoir 16 an der Klappe 16 angeordnet. Der in Fig. 8b gezeigte Ausdrückmechanismus kann darüber hinaus ebenfalls Durchsteckelemente 18 (nicht gezeigt) aufweisen. Dabei dient eine der Rastnasen 20 als Scharnier und eine andere der Rastnasen 20 als Rastfläche und/oder Auflagefläche für die Kappe 19, um so eine Drehung der Kappe 19 zu begrenzen. D.h., beim Zuklappen der Klappe 19 wird das Flüssigkeitsreservoir 16 aufgestochen und die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 kann in das Kanalsystem 3 des fluidischen Systems aufgenommen werden. Durch die Begrenzung der Drehung der Klappe 19 durch die Rastnasen kann eine definierte und/oder vorbestimmte Menge der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 an das fluidische System abgegeben werden. Der Sitz 17 kann auch als Reservoirschnittstelle bezeichnet werden.
Fig. 8c zeigt eine Ausführungsform des Ausdrückmechanismus, bei dem das Flüssigkeitsre- servoir 16 auf der Oberfläche des strukturierten Bauteils 1 angeordnet ist. In diesem Fall kann die Klappe 19 eine Ausbuchtung und/oder Vorsprung aufweisen, wie in Fig. 8d gezeigt, sodass das Flüs- sigkeitsreservoir 16 beim Zuklappen der Klappe 19 durch den Vorsprung ausgedrückt wird. Fig. 8d zeigt den niedergedrückten Ausdrückmechanismus, in diesem Fall die Klappe 19.
Fig. 8e ist eine Draufsicht eines Ausdrückmechanismus mit Sitz 17 gemäß einer Ausführungs- form.
Figuren 9a und 9b zeigen ein fluidisches System mit einem langen Kanalsystem 3. Wie in Fi guren 9a und 9b gezeigt, mäandert das Kanalsystem 3 zwischen der fluidischen Schnittstelle 5 und der Kammer 2, wodurch die Länge des Kanalsystems 3 vergrößert ist. Dadurch wird eine Verweil- strecke für die in das fluidische System aufgenommene Flüssigkeit geschaffen. Die Verweilstrecke kann mit Reagenzien, beispielsweise eingetrockneten Reagenzien, befällt sein. Dadurch kann ein langes Kanalsystem 3 ausgebildet sein. Das Kanalsystem 3 kann ferner Aufweitungen 22 zur besse- ren Vermischung, wie in Fig. 9a gezeigt, oder ein weiteres passives Mischelement aufweisen. Die Aufweitungen 22 können, wie gezeigt, als längliche und/oder in Strömungsrichtung im Kanalsystem 3 ausgebildet sein. In den Aufweitungen 22 kann Flüssigkeit und/oder Reagenzien eingebracht sein, die sich mit der in das Kanalsystem 3 und/oder das fluidische System aufgenommenen und/oder mit der vom fluidischen System abgegebenen Flüssigkeit vermischen. Das Kanalsystem 3 kann ebenfalls eine optische Detektionskammer oder Reaktionskammer 21, wie in Fig. 9b gezeigt, aufweisen. Be- sonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung der Detektionskammer 21 in verschiedenen Tiefen, um den dynamischen Bereich der Messung zu erweitern. Mit anderen Worten kann die Detektions- kammer 21 unterschiedlich tief in die strukturierte Komponente 1 eingelassen sein, sodass sie z.B. stufenartig verschieden tiefe Detektionskammerböden aufweist.
Eine weitere Option der Erweiterung ist die Einbringung eines Lateral-Flow-Streifens 23, wie in Figuren lOa bis lOc gezeigt, der mittels der Pumpfunktion des fluidischen Systems definiert befällt werden kann und/oder sich nach Benetzen mit Flüssigkeit über Kapillarkräfte selbst befällt. So kann auch eine Kombination einer Befüllung durch die Pumpwirkung der Kammer 2 beim oben beschrie- benen händischen Betrieb und/oder mittels einer Betriebsvorrichtung und die Saugwirkung des Late- ral-Flow-Streifens erfolgen. Wie in Figuren lOa bis lOc gezeigt, ist der Fateral-Flow-Streifen in eine weitere Kammer eingelassen und/oder eingebracht, die ebenfalls mit dem Kanalsystem 3 verbunden ist. Die Nutzung von Entlüftungskanälen 25 oder gasdurchlässigen und flüssigkeitsdichten Membra nen 24, die jeweils mit dem Kanalsystem 3 und/oder der Kammer des Fateral-Flow-Streifens ver bunden sind, zum Betrieb des Systems ist besonders vorteilhaft. Dies ist beispielsweise für die gas durchlässigen und flüssigkeitsdichten Membranen 24 in Fig. lOb und für Entlüftungskanäle 25 in Fig. lOc dargestellt.
Fig. 11 zeigt ein fluidisches System gemäß einer noch weiteren Ausführungsform. Wie in Fig. 11 gezeigt, weist die strukturierte Komponente 1 zwei Kammern 2 auf, die in die Oberseite der struk turierten Komponente 1 eingelassen sind. Die zwei Kammern 2 sind über ein erstes Kanalsystem 3 a und/oder einen Kanal 3a direkt miteinander verbunden. Über ein jeweiliges zweites Kanalsystem 3b und/oder einen Kanal 3b sind die beiden Kammern 2 ebenfalls jeweils mit einer fluidischen Schnitt stelle 5 verbunden. Diese Ausgestaltung des fluidischen Systems kann auch als miteinander kombi niertes Kammersystem bezeichnet werden. Die Nutzung von miteinander kombinierten Kammersys- temen, die dann gleichzeitig als Misch-, Reaktions-, Pump- und/oder Dosiereinheit zum Einsatz kommen können, ist eine weitere Ausführungsform des fluidischen Systems.
Figuren l2a bis l2d zeigen Ausführungsformen des fluidischen Systems mit Verteilersyste men 26. Wie in Figuren l2a bis l2d gezeigt, ist eine Kammer 2 an einem Ende mit einem Verteiler system 26 verbunden. Das Verteilersystem 26 kann Teil des Kanalsystems 3 sein. Das Verteilersys tem 26 weist einen oder mehrere Kanäle auf, die von der Kammer 2 wegfuhren und sich dabei ver zweigen. Die Enden der jeweiligen verzweigten Kanäle des Verteiler Systems 26 sind jeweils mit ei ner fluidischen Schnittstelle 5 verbunden. Wie in den Ausführungsformen des fluidischen Systems der Figuren l2a bis l2d gezeigt, führt jeweils ein Kanal von der Kammer 2 weg und verzweigt sich in jeweils 4 Kanäle, die mit jeweils einer fluidischen Schnittstelle verbunden sind. Die Verteilersys teme erlauben eine gleichzeitige oder nacheinander geschaltete Flüssigkeitsaufnahme und/oder - abgabe durch die Bewegung des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 und die damit verbundene Änderung des Kammervo lumens .
Fig. l2a und l2b zeigen ein fluidisches System mit einem Verteilersystem 26, wobei sich der von der Kammer 2 wegführende Kanal schrittweise verzweigt, nämlich zunächst in zwei weitere Ka näle. Die zwei weiteren Kanäle verzweigen sich anschließend jeweils noch einmal in zwei weitere Kanäle, sodass sich der von der Kammer 2 wegführende Kanal in insgesamt vier Kanäle verzweigt, die in die jeweiligen mehreren fluidischen Schnittstellen 5 münden. In Fig. l2a werden durch eine Bewegung des flexiblen Bereichs 6, 7, 9 alle fluidischen Schnittstellen 5 gleichzeitig gesteuert und/oder angesteuert.
Wie in Fig. l2b gezeigt, können die verzweigten Kanäle des Verteilersystems 26 Membran ventile 27 aufweisen. Die Nutzung von Membranventilen 27 erfordert ein Eindrücken der Membran ventile 27 und einen flüssigkeitsdichten Verschluss derselben, um die jeweiligen Kanäle einzeln oder gemeinsam zu verschließen und damit über die fluidischen Schnittstellen 5 die Flüssigkeitsaufhahme und/oder -abgabe umsetzen zu können. Mit anderen Worten kann mittels der Membranventile 27 der Flüssigkeitsstrom innerhalb der jeweiligen Kanäle gezielt und definiert gesteuert werden. D.h., die einzelnen fluidischen Schnittstellen 5 können mittels der Membranventile 27 gezielt gesteuert und/oder angesteuert werden. D.h., sie können unabhängig voneinander angesteuert, d.h. geöffnet oder geschlossen, werden. Die Membranventile 27 können in einen Zustand gebracht oder gesteuert werden, der keinen Flüssigkeitsstrom im jeweiligen Kanal zulässt, einen Zustand, der einen ungehin derten Flüssigkeitsstrom im jeweiligen Kanal zulässt, und/oder einen Zustand gebracht werden, der einen verringerten Flüssigkeitsstrom im jeweiligen Kanal zulässt. So kann eine definierte und/oder gleichzeitige Flüssigkeitsaufhahme und/oder Flüssigkeitsabgabe über die jeweiligen fluidischen Schnittstellen 5 gezielt gesteuert werden.
Fig. l2c und l2d zeigen eine Ausführungsform des fluidischen Systems mit einem Verteiler system 26, bei dem sich der von der Kammer 2 wegführende Kanal an einem Punkt sternförmig in vier weitere Kanäle verzweigt. Wie in Fig. l2c gezeigt, kann an dem Punkt der Verzweigung ein Drehventil 28 angeordnet sein, welches von außen händisch oder mittels einer Vorrichtung bedienbar ist. Mithilfe des Drehventils 28 kann somit ein gezielter Flüssigkeitsstrom zwischen dem von der Kammer 2 wegführenden Kanal und einem oder mehreren mit den verzweigten, d.h. mit den fluidi schen Schnittstellen 5 verbundenen Kanälen verbunden werden. Der Körper des Drehventils 28 kann selbst einen oder mehrere eingelassene Kanäle 29 aufweisen, die bei entsprechender Positionierung an dem Punkt der Verzweigung, der den Sitz 28a des Drehventils 28 bilden kann, die verzweigten und/oder angeschlossenen Kanäle miteinander verbinden. Die Option mit einem Drehventil 28 er- laubt je nach Ausgestaltung eines im Drehventilkörper 28b integrierten Verteilerkanals 29 die se- quentielle oder parallele Flüssigkeitsaufnahme und/oder -abgabe über eine oder mehrere fluidischen Schnittstellen 5, die wiederum über die Änderung des Kammervolumens gesteuert wird. Es ist auch möglich, ein oder mehrere Membranventile 27 und/oder Drehventile 28 in einem fluidischen System zu kombinieren. D.h., auch mittels Drehventile 28 können die einzelnen fluidischen Schnittstellen 5 gezielt gesteuert und/oder angesteuert werden. D.h., sie können unabhängig voneinander angesteuert werden.
Generell gilt für das fluidische System gemäß der vorliegenden Erfindung, dass alle für die Nutzung von Flüssigkeiten beschriebenen Vorgänge gleichbedeutend mit Gasen gelten und auch eine Kombination flüssiger und gasförmiger Substanzen mit diesem fluidischen System möglich ist, bei- spielsweise die gezielte Zuführung von Gasen in Flüssigkeiten.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 13 dargestellt. Hier verfügt die strukturierte Kom ponente 1 über einen flexiblen Bereich 7 unterhalb der Kammer 2, der entweder über das Aufbringen eines weiteren Bauteils in die strukturierte Komponente 1 realisiert wird oder direkt über die Materi aleigenschaft der strukturierten Komponente 1 selbst oder durch die Fertigung aus mehr als einem Material z.B. durch Mehrkomponentenspritzguss umgesetzt wird.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. l4a und l4b als Draufsicht und/oder als Schnittan sicht dargestellt, wobei an einer definierten Position über oder unter der Kammer 2 und/oder dem Kanalsystem 3 eine Vergrößerungsfunktionskomponente 42 in das strukturierte Bauteil 1 eingebracht ist, die z.B. in Form Finse ausgebildet ist, um das Erreichen bestimmter Positionen im Kanalsystem 3 durch die Flüssigkeit besser verfolgen zu können und auch Farbreaktionen als Indikatorreaktionen besser ablesen zu können.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. l5a bis l5c gezeigt, wobei längere Kanalelemente als Flussbegrenzer 43 in den Fluidverlauf im Kanalsystem 3 eingebracht sind, um eine kontrollierte Flüssigkeitsaufnahme und -abgabe zu ermöglichen. Die Flussbegrenzer sind mäanderförmig ausge bildet und/oder als Kanal Verjüngung 41 ausgebildet sein, um den Fluss eine Fluids zu kontrollieren und/oder die Geschwindigkeit zu begrenzen.
Wie in Fig. 6a bis 7b und Fig. 9a und l5c gezeigt, kann gemäß aller Ausführungsformen die Kammer 2 mit mehreren Kanälen und/oder Kanalsystemen 3 verbunden sein, die jeweils in mindes tens einer fluidischen Schnittstelle 5 münden. Das fluidische System kann also mehrere fluidische Schnittstellen 5 aufweisen und die Kammer 2 kann mehrere davon abgehende Kanäle und/oder Ka nalsysteme 3 aufweisen.
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform des fluidischen Systems (Chips) in einer Ansicht von oben. Es ist die strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und dem Kanalsystem 3 dargestellt. Das Kanalsystem 3 verbindet den Eingang 5.1. mit der Kammer 2 und verbindet die Kammer 2 mit dem Ausgang 5.2.
In dem Kanalsystem 3 ist stromaufwärts vor der Kammer 2 ein Flussbegrenzer 43 integriert, der mäanderförmig ausgebildet ist und/oder Kanal Verjüngungen 41 (hier nicht dargestellt) enthalten kann, mit den die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids gesteuert und/oder reduziert werden kann. An das Kanalsystem 3 ist eine Reservoirschnittstelle 17 mit einem Flüssigkeitsreservoir angeschlos sen.
Der Eingang 5.1. und Ausgang 5.2 kann mit einer Kappe 14 verschlossen werden, die mittels einer Fasche 44 am Chip befestigt ist. Bevorzugt ist nur eine Kappe 14 vorgesehen, die wechselseitig auf den Eingang 5.1 oder Ausgang 5.2 gesteckt werden kann, um somit den Chip selektiv in die Fage zu versetzen Fluide aufzunehmen, wenn der Eingang 5.1 offen, also ohne Kappe 14 ist und der Aus- gang 5.2. mit der Kappe 14 verschlossen ist. Somit lässt sich ein notwendiger Unterdrück aufbauen, um ein Fluid über die fluidische Schnittstelle 5.1 (Eingang) aufzunehmen. Nach der Aufnahme und entsprechender Analyse im Chip soll das Fluid wieder abgegeben werden. Dazu wird dann die Kappe 14 auf den Eingang 5.1 gesteckt und dieser fluiddicht verschlossen. Dann kann das Fluid über den Ausgang 5.2. abgegeben werden. Somit lässt sich über die Kappe 14 eine Schaltung zwischen zwei Funktionen des Chips ermöglichen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, mehrere Kappen 14 am Chip zu befestigen, um bspw. einen Transport des Chips oder eine Fagerung dessen zu ermöglichen, wobei entweder das Innere des Chips vor Verschmutzungen geschützt wird und/oder ein Auslaufen von im Inneren vor handenen Fluiden verhindert wird.
Es wird ein fluidisches System angegeben, umfassend eine strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und einem Kanalsystem 3, wobei wenigstens die Kammer 2 mit einem Bauteil 4 fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem 3 und eine fluidische Schnittstelle 5 mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei das Bauteil 4 einen flexiblen oder beweglichen Bereich 6 aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer 2 oder über eine Ebene der Kammer 2 hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder beweglichen Bereichs 6 Flüs- sigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle 5 aufgenommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden können, wobei der flexible oder bewegliche Bereich 6 händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs 6 möglich ist.
Es wird ein fluidisches System angegeben, umfassend: eine flächig ausgebildete strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und einem Kanalsystem 3, wobei wenigstens die Kammer 2 mit einem wenigstens Bauteil 4 fluiddicht verschlossen ist, wobei die Kammer 2 über das Kanalsystem 3 und mindestens eine fluidische Schnittstelle 5 mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei das Bauteil 4 und/oder die strukturierte Komponente 1 einen flexiblen oder beweglichen Bereich 6, der wenigstens teilweise an die Kammer 2 angrenzt, aufweist, wobei der flexible oder bewegliche Be- reich 6 ausgebildet ist, händisch oder mit einer Betriebsvorrichtung in die Kammer 2 hineingedrückt oder aus der Kammer 2 herausbewegt zu werden, sodass Flüssigkeiten oder Gase über die mindestens eine fluidische Schnittstelle 5 aufgenommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden.
Ein fluidisches System kann umfassen: eine strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und einem Kanalsystem 3, wobei die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 mit einem Bauteil 4 fluid- dicht verschlossen sind, wobei die Kammer 2 über das Kanalsystem 3 und die fluidische Schnittstelle 5 mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist, wobei die strukturierte Komponente 1 einen flexiblen oder beweglichen Bereich 6 aufweist, der Seitenwände der Kammer 2 bildet.
Ein fluidisches System kann umfassen: eine strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und einem Kanalsystem 3 ein Bauteil 4, das die Kammer 2 und das Kanalsystem 3 fluiddicht ver schließt, wobei die Kammer 2 über das Kanalsystem 3 und eine fluidische Schnittstelle 5 mit der Au ßenwelt verbunden ist, und wobei die strukturierte Komponente 1 derart ausgeführt ist, dass ein Bo den der Kammer 7 flexibel ausgestaltet ist und eindrückbar ist.
Vorzugsweise ist der flexible oder bewegliche Bereich 6 an wenigstens einer Seitenwand der Kammer 2 innerhalb der strukturierten Komponente 1 ausgebildet. Bei diesen genannten Ausführungsformen des fluidischen Systems kann die Kammer 2 vor zugsweise über ein weiteres Kanalsystem 3 mit einer weiteren fluidischen Schnittstelle 5 verbunden sein. Vorzugsweise ist wenigstens eine der fluidischen Schnittstellen 5 mit einer Kappe 14 ver schließbar.
Das fluidische System kann weiter eine Entlüftungsvorrichtung für die Kammer (2) enthalten, wobei die Entlüftungsvorrichtung so angeordnet ist, dass eine Entlüftung über einen zusätzlichen mit der Außenwelt in Verbindung stehenden Kanal 25 oder eine gasdurchlässige Membran 24 erfolgen kann.
Das fluidisches System kann weiter einen Einlasskanal aufweisen, der eine passive Stopfünk- tion aufweist und entweder über Kapillarwirkung oder durch eine durch die flexiblen oder bewegli chen Bauteile herbeigeführte Veränderung des Kammervolumens befüllt wird und eine definierte Menge Flüssigkeit aufnimmt.
Das fluidisches System kann weiter ein zusätzliches Reagenzienreservoir 16 enthalten. Vor zugsweise kann das zusätzliche Reagenzienreservoir als Blister 16 ausgestaltet sein.
Das Reagenzienreservoir 16 kann umfassen: einen Blistersitz 17, der spitze Elemente 18 auf- weisen kann, die ausgebildet sind, um den darüber sitzenden flüssigkeitsdicht verbundenen Blister 16 zu durchstoßen, eine Klappe 19, die über Führungselemente 20 im Blistersitz 17 definiert eindrück- bar ist, womit eine definierte Volumendosierung möglich ist.
Vorzugsweise kann ein zur Kammer 2 führender Kanal 3 Aufweitungen 22 aufweisen.
Vorzugsweise kann eine Kavität oder Detektionskammer 21 zur optischen Auslese und/oder Reaktionsbeobachtung mit dem Kanalsystem 3 gekoppelt sein, die vorzugsweise verschiedene Tiefen aufweist. Die nach außen zeigende Oberfläche der Kavität kann transparent sein, um eine Reaktion des Fluids durch das einfallende Licht zu bewirken und / oder eine optische Auslese der in der Detek tionskammer 21 stattfindenden Reaktion oder der vorliegende Inhaltsstoffe vornehmen zu können.
Das Bauteil 4 und oder die strukturierte Komponente 1 können wenigstens bereichsweise transparent sein. Dies ermöglicht eine Beobachtung der Bewegung des Fluids innerhalb des Kanal systems 3. Das Bauteil 4 und oder die strukturierte Komponente 1 können in Abhängigkeit der durchzuführenden Analysen auch wenigstens bereichsweise opak sein, um eine Reaktion des Fluids mit dem einfallenden Licht zu verhindern.
Vorzugsweise kann das fluidische System einen Lateral Flow Streifen 23 aufweisen, dessen Befüllung durch einen Betrieb der Kammer 2 ermöglicht wird, wobei eine Entlüftungsmembran 24 und/oder ein Entlüftungskanal 25 mit dem Lateral Flow Streifen 23 gekoppelt ist.
Vorzugsweise kann das fluidische System mindestens zwei Kammern 2 aufweisen, wobei die mindestens zwei Kammern 2 über ein Kanalsystem 3 a direkt miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise kann das fluidische System Aufsätze 11, 12, 13 auf dem flexiblen oder beweg lichen Bauteil 6 aufweisen, die sich entweder außerhalb der Kammer 2 befinden oder in die Kammer 2 hineinreichen.
Vorzugsweise kann die Kammer 2 vorgelegte Reagenzien aufweisen.
Vorzugsweise kann das fluidische System in die Kammer (2) eingebrachte bewegliche Mischelemente zum Mischen aufweisen. Vorzugsweise kann ein Mischen von Fluiden innerhalb der Kammer (2) durch händisches Bewegen des fluidischen Systems erfolgen und/oder durch eine Mischvorrichtung.
Das Kanalsystem (3) kann Justiermarken aufweisen, die neben, unter oder über dem Kanal system (3) angebracht sind und die eine Volumenangabe ermöglichen. Mit dem fluidischen System ist es möglich, eine mehrfache Flüssigkeitsaufhahme und/oder - abgabe vorzunehmen.
Vorzugsweise können mehrere fluidische Schnittstellen 5 vorhanden sein, die in verschiedene Richtungen zeigen oder an verschiedenen Seiten des fluidischen Systems angeordnet sind oder in einem vorbestimmten Winkel vom fluidischen System abgehen.
Vorzugsweise kann das fluidische System ein Drehventil 28 aufweisen, über das eine Auf nahme und/oder Abgabe von Fluiden steuerbar ist.
Vorzugsweise kann das fluidische System ein oder mehrere Membranventile 27 aufweisen, die mit dem Kanalsystem 3 gekoppelt sind und mit denen die Aufnahme und/oder Abgabe von Flui- den steuerbar ist.
Das fluidische System kann vorzugsweise eine passive Stoppfunktion aufweisen, die als ein Kapillarstoppventil, eine Kanal Verjüngung und/oder eine Oberflächenmodifizierung ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann das Reagenzienreservoir 16 Führungselemente 20 aufweisen, die eine mehrstufige Volumendosierung ermöglichen.
Vorzugsweise kann das fluidische System eine Kappe als flüssigkeitsdichten Verschluss der fluidischen Schnittstelle 5 aufweisen.
Vorzugsweise kann die Kappe 14 einen flexiblen Bereich aufweist, der ausgebildet ist, um nach dem Aufsetzen auf die Schnittstelle eingedrückt oder herausgezogen zu werden, um dadurch die im Kanalsystem 3 befindliche Flüssigkeit zu bewegen.
Vorzugsweise ist die gasdurchlässige Membran und/oder die Entlüftungsvorrichtung ver schließbar ausgestaltet.
Vorzugsweise sind die mindestens zwei Kammern 2 in einer und/oder mehreren Ebenen an geordnet.
Vorzugsweise sind die beweglichen Mischelemente als Kugeln oder Stäbe ausgebildet sind.
Vorzugsweise enthält das fluidische System Strukturelemente in der Kammer 2 und/oder im Kanalsystem 3, um das Mischen zu verstärken.
Vorzugsweise weist die fluidische Schnittstelle 5 einen Auslass 10 auf, wobei mittels einer Geometrie des Auslasses 10 das Volumen eines abgegebenen Flüssigkeitstropfens voreingestellt ist.
Das fluidisches System kann mehrere fluidische Schnittstellen 5 aufweisen, die mit einem Verteilersystem 26 in der strukturierten Komponente verbunden sind, wobei die mehreren fluidischen Schnittstellen 5 gezielt angesteuert werden können.
Vorzugsweise ist das Kanalsystem 3 und/oder die fluidische Schnittstelle 5 so gestaltet, dass eine selbstständige Flüssigkeitsaufnahme in das fluidische System mittels der Kapillarkräfte des Ka nalsystems 3 an der fluidischen Schnittstelle 5 erfolgt.
Vorzugsweise kann das fluidische System einen Eingang 5.1 und einen Ausgang 5.2 aufwei sen, die auf einer Seite des System angeordnet sind, wobei eine Kappe 14 am fluidischen System, vorzugsweise an der strukturierten Komponente 1, befestigt ist, die entweder auf den Eingang 5.1 oder Ausgang 5.2 aufsteckbar ist, um somit ein Aufnehmen einer Flüssigkeit am Eingang 5.1 oder ein Abgeben von Flüssigkeit am Ausgang 5.2 zu ermöglichen.
Vorzugsweise kann das fluidische System eine Reservoirschnittstelle 17 aufweisen, mittels der ein Flüssigkeitsreservoir 16 mit der strukturierten Komponente 1 verbindbar ist. Die die Reser voirschnittstelle 17 kann mit dem Kanalsystem 3 und/oder mit der Kammer 2 fluidisch verbunden sein. Das Kanalsystem 3 kann Ventile aufweisen, wodurch die Aufnahme definierter Flüssigkeits- volumina ermöglicht wird. Die Ventilfunktion kann durch eine Oberflächenfunktionalisierung er zeugt und/oder verstärkt werden.
Im Kanalsystem 3 sind vorzugsweise Trockenreagenzien angeordnet oder vorgehalten, wobei die Trockenreagenzien durch die durchströmenden Fluide aufgenommen und mit diesen gemischt werden.
Vorzugsweise ist ein Reagenz an einer definierten Position im oder am Kanalsystem 3 vorge- legt und färbt hinüberströmende Flüssigkeit, sodass dadurch ein Erreichen einer Position und damit das Erreichen eines bestimmten Volumens oder einer definierten Verweilzeit angezeigt wird.
Vorzugsweise ist an wenigstens einer definierten Position über oder unter dem Kanalsystem 3 oder der Kammer 2 eine Vergrößerungsvorrichtung angeordnet ist, sodass ein Erreichen wenigstens einer bestimmter Position im Kanalsystem 3 durch Flüssigkeit und/oder durch eine Farbreaktionen erkennbar ist. Die Vergrößerungsvorrichtung kann als Linse ausgebildet sein.
Das fluidische System kann vorzugsweise verlängerte Kanalelemente als Flussbegrenzer 43 aufweisen, die in den Fluidverlauf des Kanalsystems 3 eingebracht sind, um eine kontrollierte Flüs- sigkeitsaufhahme und -abgabe zu ermöglichen.
Die Reservoirschnittstelle 17 kann eine Klappe 19 umfassen, um ein definiertes Ausdrücken definierter Volumina im Blister 16 zu ermöglichen.
Vorzugsweise sind geometrische Elemente oder Aufsätze 11, 12, 13 vorgesehen, um ein defi- niertes Bewegen des flexiblen Bereiches 6, 7, 9 zu ermöglichen.
Die Klappe 19 und die als Druckelemente ausgebildeten geometrischen Elemente oder Auf sätze 11, 12 sind vorzugsweise auf dem flexiblen oder beweglichen Bereich 6, 7, 9 miteinander ver bunden, kombiniert und/oder gekoppelt.
Ein mehrere Kanäle umfassendes Verteilersystem 26 kann vorgesehen sein, das in eine ent sprechende Anzahl von fluidischen Schnittstellen 5 mündet, um eine gleichzeitige Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeiten ermöglicht.
Eine Gleichverteilung von Flüssigkeiten in dem Verteilersystem 26 kann durch integrierte passive Ventile 27 unterstützt werden.
Das Kanalsystem 3 und/oder das damit verbundene Verteilersystem 26 kann ein oder mehrere Ventile 27, 28 aufweisen, um eine gezielte Flüssigkeitsabgabe aus einzelnen fluidischen Schnittstel len 5 zu ermöglichen.
Die Flüssigkeitsaufhahme durch die fluidische Schnittstelle 5 kann passiv ohne Bewegung des flexiblen oder beweglichen Bereichs 6, 7, 9 erfolgen.
Die oben genannten Ausführungsformen können erfindungsgemäß ein oder mehrere Funkti- onselemente aufweisen. Dadurch ergeben sich folgende Ausgestaltungen:
zusätzliche Funktionselemente wie Filter, Membranen, Fritten, Papier oder ähnliche Elemen te, Funktionselemente wie Filter, Membranen, Fritten, Papier oder ähnliche Elemente, die mit Rea genzien versehen sind, oder
durch bestimmte auf der strukturierten Komponente oder dem verschließenden Bauteil 4 auf gebrachten Reagenzien, insbesondere in Form von Arrays gleicher oder verschiedener Agenzien, oderdurch eine beliebige Kombination von der unter a - c genannten Ausführungsformen.
Das eine oder die mehreren Funktionselemente 45 wie Filter, Membranen, Fritten, Papier oder ähnliche Elemente befinden sich im oder an strukturierten Komponente. Dabei können diese Funktionselemente 45 so angebracht sein, dass diese von durchdringen den Flüssigkeiten oder Gasen vertikal (Fig. l7a) oder horizontal (Fig. l7c) durchflutet werden.
Figur 17 umfasst die Figuren l7a, l7b und l7c, in denen ein jeweils fluidischen System in ei- ner Schnittdarstellung dargestellt ist. Das fluidische System weist zwei fluidische Schnittstellen 5.1 und 5.2 auf, die auch als fluidischer Eingang oder fluidischer Ausgang bezeichnet werden. Das flui- dische System weist eine strukturierte Komponente 1 mit einer Kammer 2 und einem Kanalsystem 3 auf. Das Kanalsystem 3 kann dabei auf der Unterseite und/oder der Oberseite der strukturierten Komponente 1 verlaufen, wobei die Kanalabschnitte auf der Unterseite und/oder der Oberseite der strukturierten Komponente 1 durch Bohrungen oder Durchbrüche miteinander verbunden sind. Die strukturierte Komponente 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel von zwei Bauteilen 4 bedeckt und zwar auf der Unterseite und auf der Oberseite. Die strukturierte Komponente 1 weist neben der Kammer 2 eine Reaktionskavität oder einen Hohlraum 47 auf, in dem ein Funktionselement 45, ins- besondere eine Membran 45 eingebracht ist, die so angeordnet ist, dass ein Fluid, welches vom Ein gang 5.1 in das Kanalsystem 3 eingeführt wird, durch die Membran 45 hindurch dringen kann. Über der Membran 45 ist ein Hohlraum 47 vorhanden. Nachdem Passieren der Membran 45 gelangt das Fluid in die Kammer 2, die durch Betätigung des flexiblen Bereichs 6 einen Unterdrück erzeugen kann, um das Fluid anzusaugen, durch die Membran 45 hindurchzusaugen, als auch über den Aus gang 5.2 abzugeben. In Figur 17a ist eine vertikale Durchströmung der Membran 45 beziehungsweise des Funktionselements 45 in nur eine Richtung angezeigt (Durchströmungsrichtung 46).
In Figur l7b hingegen ist angedeutet, dass durch entsprechende Betätigung des flexiblen Be reichs 6 auch ein vertikales Rückströmen von Fluid im Kanalsystem 3 durch das Funktionselement 45, hier insbesondere die Membran 45, von unten nach oben also entgegengesetzt der Durchströ mungsrichtung 46 gemäß Figur l7a erfolgen kann.
In Figur l7c ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Membran 45 horizontal durch strömt wird.
Figur l7d zeigt eine Variante bei der das Funktionselement 45 sowohl horizontal als auch ver tikal vom Fluid durchströmt wird. In dieser Ausführungsform sind zwei parallele Kanalstränge 3 vorgesehen.
Dabei kann eine Durchströmung sowohl nur in eine Richtung erfolgen (Fig. l7a) als auch zu nächst von einer Richtung und anschließend von der Gegenrichtung (Fig. l7b). Ebenso ist eine Kom bination von vertikaler als auch von horizontaler Durchströmung möglich (Fig. l7d).
Dabei kann die Durchströmung aktiv oder passiv erfolgen. Es kann ein Druck oder ein Vaku um angelegt werden. Es ist aber ebenso auch ein passiver Austausch über Konzentrationsgradienten oder Interaktionen zwischen den durch das Funktionselement 45 getrennten Bereichen möglich. Über dem Funktionselement 45 kann sich ein Hohlraum 47 befinden, der Bestandteil des Kanalsystems 3 ist, wobei das Funktionselement 45 fluidisch mit dem Kanalsystems 3 verbunden ist.
Weiterhin umfasst diese Erfindung eine Kombination mehrerer dieser Funktionselemente auf der Daumenpumpe.
Eine weitere Funktionserweiterung erfährt die Daumenpumpe, wenn erfindungsgemäß Rea genzien in oder auf den Funktionselementen, wie Filter, Membran, Fritten, Papier oder ähnliche Ele mente aufgebracht sind, um mit dem durchströmenden Medium oder Fluid zu reagieren, und/oder mit den Komponenten oder dem Fluid auf der einen oder anderen Seite der Kammer. Eine zeitversetzte Resuspension eingebrachter Reagenzien ist besonders vorteilhaft, wenn durch das Funktionselement zunächst Partikcl/Komponcntcn zurückgehalten werden und diese dann mit den vorgelagerten Reagenzien reagieren sollen.
Auf der strukturierten Komponente 1 oder dem wenigstens einen Bauteil 4 (Deckel, Boden) können erfindungsgemäß Reagenzien aufgebracht werden, wobei in einer besonders bevorzugten Variante diese Reagenzien als Anordnung oder Array 48 vorhanden sind. Ein Array kann von glei chen oder verschiedenen Reagenzien, z.B. DNA-Molekülen, Antikörper, Apatmere etc. als Fänger molekül gebildet werden, dies kann z.B. ein DANN- oder Protein- Arrays sein.
Der Bereich der aufgebrachten Reagenzien wird als Reaktionsraum bezeichnet und kann so wohl Teil des Kanalsystems 3 und/oder eine Aufweitung (Reaktionskavität, Hohlraum 47) oder Ver tiefung des Kanalsystems sein.
Alternativ oder zusätzlich können diese Reagenzien auch auf dem einen oder mehreren erfin dungsgemäß eingebrachten Funktionselementen 45, wie Filter, Membran, Fritte, Papier oder ähnli chen Elementen, aufgebracht sein (Fig. l8c).
Dies erlaubt die Nutzung der Daumenpumpe z.B. für biologische Nachweisreaktionen, wodurch die Funktionalität der Daumenpumpe durch auf der Daumenpumpe aufgebrachte Flüssig keitsreservoire 16 erweitert werden kann.
n Figur l8a ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der in der Reaktionskavität 47 ein Array 48 mit Reagenzien angeordnet ist. Dieses Array 48 mit Reagenzien wird vom Fluid gemäß der Strö mungsrichtung 46 im Kanalsystem 3 von links nach rechts beziehungsweise von der Eingangs schnittstelle 5.1 zur Ausgangsschnittstelle 5.2 durchströmt. Die Figur l8a weist nur ein Bauteil 4 auf, welches die strukturierte Komponente 1 von oben bedeckt.
In Figur 18b ist eine Ansicht der Reaktionskavität 47 von oben gezeigt, wobei in der Reakti onskavität 47 das Array 48 angeordnet ist, und die Reaktionskavität 47 jeweils an das Kanalsystem 3 angeschlossen ist und vom Fluid durchströmt wird.
Figur l8c zeigt ein strukturierte Komponente 1, die jeweils an der Oberseite und an der Un terseite der strukturierten Komponente 1 mit einem Bauteil 4 bedeckt ist, da das Kanalsystem 3 auf beiden Seiten der strukturierten Komponente 1 angeordnet ist, beziehungsweise auf der Oberseite und auf der Unterseite angeordnet ist.
Die Figur l8c zeigt eine Anordnung bei der ein Funktionselement 45, hier insbesondere eine Membran 45 mit einem Array 48 von Reagenzien, beispielsweise in Form einer Anordnung von Fän germolekülen, versehen ist, die in einer Reaktionskavität 47 angeordnet sind, wobei das Fluid in Strömungsrichtung 46 im Kanalsystem 3 von der Eingangsschnittstelle 5.1 zur Ausgangsschnittstelle 5.2 über die Kammer 2 bei Betätigung des flexiblen Bereichs 6 strömt.
Eine besondere Ausführungsform zeigt Fig. 19, bei der zunächst das Fluid über die fluidische Schnittstelle, den Eingang 5.1, aufgenommen, anschließend durch das Funktionselement (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird, in die Kammer 2 der Daumenpumpe gelangt und dann bei Druckbeaufschlagung durch ein weiteres Funktionselement 45 geführt und über den Ausgang 5.2 abgegeben werden kann. Dazu wird vorzugsweise die als Eingang dienende fluidi sche Schnittstelle 5.1 nach der Aufnahme des Fluids mit einer Kappe 14 verschlossen.
Figur l9a zeigt eine Ausführung eines fluidischen Systems, bei der zwei Funktionselemente 45 in Form eines Filters, einer Membran, einer Fritte oder einem Funktionspapier vor und hinter der Kammer 2 geschaltet sind. Die Funktionselemente 45 können dabei gleichartig aber auch verschieden sein, das heißt, das Funktionselement 45 vor der Kammer 2 kann als Filter ausgestaltet sein, wobei das Funktionselement 45 hinter der Kammer 2 beziehungsweise zwischen Kammer 2 und dem Aus- gang 5.2 des fluidischen Systems als ein Filter 45, Membran 45 oder Fritte 45 oder Funktionspapier 45 ausgestaltet ist, die beispielsweise Fluide mit einer anderen Partikelgröße passieren lassen. Bei der in Figur 19b dargestellten Seitenansicht ist die strukturierte Komponente 1 an ihrer Oberseite und Unterseite mit jeweils einem Bauteil 4 bedeckt ist, um das Kanalsystem 3 auf der Ober- und Unter seite zu bedecken und abzudichten. Die Reaktionskavität 47 ist der Kammer 2 vorgeschaltet, wobei darin eine erste Funktionskomponente 45 angeordnet ist, wobei eine zweite Reaktionskavität 47 der Kammer 2 nachgeschaltet ist und mit einem weiteren Funktionselement 45 versehen ist. In Figur l9c ist der Eingang 5.1. mit der Kappe 14 verschlossen, um das Fluid bei Druckbeaufschlagung der Kammer 2 gezielt nur am Ausgang 5.2. abzugeben.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 20. Dort sind zwei Funktionselemente 45 angeord net, wobei ein erstes Funktionselement 45 zwischen dem Eingang 5.1 und der Kammer 2 liegt und ein Kanal 3 vom ersten Funktionselement 45 zum zweiten Funktionselement 45 führt, ohne durch die Kammer 2 zu verlaufen. In dieser Ausführungsform wird zunächst das Fluid über die fluidische Schnittstelle (Eingang 5.1) aufgenommen, dann anschließend durch das erste Funktionselement 45 (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt, und anschließend bei einer Druckbeaufschlagung der Daumenpumpe durch ein weiteres Funktionselement 45 geführt und letzt lich über eine weitere fluidische Schnittstelle (5.2, Ausgang) durch Druckbeaufschlagung der Kam mer 2 abgegeben. Dazu wird vorzugsweise die als Eingang dienende fluidische Schnittstelle (5.1) nach der Aufnahme des Fluids mit einer Kappe (14) oder anderweitig verschlossen.
Anders als in Figur l9a sind in Figur 20a ebenfalls zwei Funktionselemente 45 angeordnet. Jedoch ist das zweite Funktionselement 45 vor dem Ausgang 5.2 nicht direkt mit der Kammer 2 ver bunden. Das erste vorgeschaltete Funktionselement 45 nach dem Eingang 5.1 ist mit der Kammer 2 gekoppelt, so dass durch einen Unterdrück beziehungsweise Überdruck in der Kammer 2 bei Betäti gung des flexiblen Bereichs 6 eine Strömungsrichtung im ersten Funktionselement 45 vorgegeben werden kann. Zusätzlich zu dem Durchströmen des ersten Funktionselement 45, wird das Fluid 3 im parallelen Kanalstrang an der Kammer 2 vorbei direkt zum zweiten Funktionselement 45 geleitet. In Figur 20c ist dann dargestellt, den Eingang 5.1 mit einer Kappe zu verschließen, um somit bei Betäti gen des flexiblen Bereichs 6 der Kammer 2 eine Durchströmung durch das erste Funktionselement 45 durch den parallelen Kanalstrang zum zweiten Funktionselement 45 zu bewirken, um das Fluid über den Ausgang 5.2 abzugeben.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 21, bei der zunächst das Fluid über die fluidische Schnittstelle (Eingang 5.1) aufgenommen, anschließend durch das erste Funktionselement 45 (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird und dann in die Kammer 2 der Dau menpumpe gelangt. Durch eine Flüssigkeitsabgabe aus einem Flüssigkeitsreservoir 16 z.B. in Form eines Blisters, erfolgt eine Flüssigkeitszugabe zum Fluid. Eine Mischung von Fluid und zugeführter Flüssigkeit kann entweder durch die Zugabe der Flüssigkeit selbst oder eine Bewegung der Daumen pumpe oder des flexiblen Bereichs 6 erfolgen und kann über eine Druckbeaufschlagung durch ein weiteres Funktionselement 45 geführt und das verdünnte Fluid oder das mit der zugebenen Flüssig keit versetzte Fluid wird über den Ausgang 5.2 durch Druckbeaufschlagung der Kammer 2 abgege ben. Dazu wird vorzugsweise der Eingang 5.1 nach der Aufnahme des Fluids mit einer Kappe 14 verschlossen.
In Figur 2la ist eine alternative Ausgestaltung des fluidischen Systems gezeigt, bei der das erste Funktionselement 45 direkt mit einem Flüssigkeitsreservoir 16 verbunden ist und wobei durch Flüssigkeitszugabe aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 eine Verdünnung des Fluids in dem Funktions- element 45 erfolgen kann. Hier kann beispielsweise zuerst durch Betätigen des flexiblen Bereichs 6 an der Kammer 2 ein Fluid im Eingang 5.1 aufgenommen werden und durch das erste Funktionsele- ment 45 hindurchgeführt werden, wobei sich dabei bspw. bestimmte Partikel ablagem können.
In Figur 2lb ist die Schnittdarstellung von diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei in Fi gur 2lc gezeigt ist, den Eingang 5.1 mit einer Kappe 14 zu verschließen, um somit dann die Zugabe von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 16 vorzunehmen, wobei dazu nach Betätigung des Flüssigkeitsreservoirs 16 und der Freisetzung der Flüssigkeit durch Druckbeaufschlagung des flexib- len Bereichs 6 der Kammer 2 ein Verdünnen des Fluids im ersten Funktionselement 45 beziehungs- weise auch im zweiten Funktionselement 45 zwischen Kammer 2 und Ausgang 5.2 bewirkt wird.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 22, bei der zunächst das Fluid über die fluidische Schnittstelle (Eingang 5.1) aufgenommen, anschließend durch das erste Funktionselement 45 (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird und dann in die Kammer 2 der Dau- menpumpe gelangt.
Durch eine Flüssigkeitsabgabe aus einem Flüssigkeitsreservoir 16 z.B. in Form eines Blisters, erfolgt eine Flüssigkeitszugabe zum bereits durch das Funktionselement 45 gelangten Fluids. Die Zugabe der Flüssigkeit aus dem Blister 16 erfolgt erst nach dem Passieren des Funktionselements 45, d.h. es wird eine Mischung von Fluid und zugeführter Flüssigkeit nach Verarbeitung des Fluid im Funktionselement 45 erzielt. Diese Mischung kann entweder durch die Zugabe der Flüssigkeit selbst und/oder eine Bewegung der Daumenpumpe oder des flexiblen Bereichs 6 erfolgen. Das gemischte Fluid kann dann über eine Druckbeaufschlagung durch ein weiteres Funktionselement 45 geführt und über die weitere fluidische Schnittstelle (5.2, Ausgang) durch Druckbeaufschlagung der Kammer 2 abgegeben werden. Dazu wird vorzugsweise die als Eingang dienende fluidische Schnittstelle 5.1 nach der Aufnahme des Fluids mit einer Kappe 14 verschlossen. D.h. bei Zugabe der Flüssigkeit vom Blister 16 ist der 5.1. Eingang verschlossen.
Die Figur 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Ausgang 5.2 durch eine Kappe 14 verschlossen ist. Das heißt, bei Druckbeaufschlagung des flexiblen Bereichs 6 der Kammer 2 wird ein Fluid über den Eingang 5.1 aufgenommen und durch das Funktionselement 45 geführt und gelangt dann in die Kammer 2. Die Kammer 2 ist mit einer Entlüftungsmembran 24 gekoppelt, um eine Entlüftung von im System verbleibender Fuft vorzunehmen. Danach wird der Eingang 5.1 mit tels einer Kappe verschlossen (Fig. 23c) und es erfolgt eine Flüssigkeitsabgabe aus einem der Flüs sigkeitsreservoire 16, wodurch das Funktionselement 45 vor der Kammer 2 mit der Flüssigkeit vom dem einen Flüssigkeitsreservoir 16 durchspült wird. Dadurch lassen sich Bestandteile von dem Funk tionselement 45 entfernen, beziehungsweise lässt sich durch die Flüssigkeit einer Reaktion am Funk- tionselement 45 auslösen. Die zugeführte Flüssigkeit sammelt sich dann in der Kammer 2 die über die Entlüftungsmembran 24 entlüftet werden kann.
Fig. 23 zeigt, dass die als Ausgang dienende fluidische Schnittestelle 5.2 zu Beginn ver schlossen ist, beispielsweise mit einer Kappe 14 und das Fluid über die fluidische Schnittstelle (Ein gang 5.1) aufgenommen wird, anschließend durch das Funktionselement (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird und in die Kammer 2 der Daumenpumpe gelangt. Nach der Aufnahme des Fluids wird der Eingang 5.1 verschlossen, vorzugsweise durch eine Kappe 14. Durch Flüssigkeitsabgabe aus einem Flüssigkeitsreservoir 16 z.B. in Form eines Blisters, erfolgt ein Durchfluten des Funktionselements 45 und damit ein Entfernen von Bestandteilen oder eine Reaktion mit auf dem Funktionselement 45 befindlichen Komponenten, z.B. Antikörper zum Anbinden der Antigene einer Probe, Reagenzien, die ein Lysieren von Zellen bewirken, Salze, die die Eigenschaf ten der Probe verändern oder Farbstoffe für Visualisierungen etc.. Die zugeführte Flüssigkeit sam melt sich in der Kammer 2, die über eine Entlüftungsmembran 24 eine Entlüftung erfährt. Durch eine vollständige Befüllung der Kammer 2 kann zudem gesichert werden, dass vor dem Durchspülen des Funktionselements 45 mit einer Flüssigkeit, die die Zielkomponenten ablöst, diese zum Ausgang 5.2 gelangen, von dem zuvor die Kappe 14 entfernt wurde. Die Flüssigkeitsabgabe durch den Ausgang 5.2 erfolgt in diesem Fall durch den vom Flüssigkeitsreservoir 16 erzeugtem Fluidstrom.
In Figur 24 ist ähnlich wie in Figur 23 eine weitere Ausführungsform des fluidischen Systems gezeigt, bei dem die Kammer 2 über eine weitere fluidische Schnittstelle 5 mit der Außenwelt ver bunden ist, wobei die Kammer 2 über diese Schnittstelle 5 entlüftet werden kann. Wenn diese zusätz liche Schnittstelle 5 durch eine nicht dargestellte Kappe 14 verschlossen wird, kann die Kappe am Ausgang 5.2 entfernt werden, wodurch durch weitere Flüssigkeitszuführung aus einem der Flüssig keitsreservoire 16 das Fluid vom Funktionselement 45 und die dadurch abgelösten Komponenten herausgespült werden können. Ebenso ist es möglich, dass die Kappe 14 am Ausgang 5.2 verbleibt und die Flüssigkeit über die weitere Schnittstelle 5 abgeführt wird.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 24, bei der die als Ausgang dienende fluidische Schnittstelle 5.2 zu Beginn verschlossen ist, beispielsweise mit einer Kappe 14 und das Fluid über die fluidische Schnittstelle, den Eingang 5.1, aufgenommen, anschließend durch das Funktionselement 45 (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird und in die Kammer 2 der Daumenpumpe gelangt. Nach Aufnahme des Fluids wird der Eingang 5.1 verschlossen, vorzugsweise durch eine Kappe 14. Durch Flüssigkeitsabgabe aus einem Flüssigkeitsreservoir 16 z.B. in Form ei nes Blisters, erfolgt ein Durchfluten des Funktionselements 45 und damit ein Entfernen von Bestand teilen oder eine Reaktion mit auf dem Funktionselement 45 befindlichen Komponenten, z.B. Anti körper zum Anbinden der Antigene einer Probe, Reagenzien, die ein Fysieren von Zellen bewirken, Salze, die die Eigenschaften der Probe verändern oder Farbstoffe für Visualisierungen etc. . Die zu geführte Flüssigkeit sammelt sich in der Kammer 2, die über eine fluidische Schnittstelle belüftet wird 5. Wird diese fluidische Schnittstelle z.B. durch eine Kappe 14 geschlossen und die Kappe 14 am Ausgang 5.2 entfernt, werden durch Flüssigkeitszuführung aus einem der Flüssigkeitsreservoire 16 die Flüssigkeit und von dem Funktionselement 45 abgelöste Komponenten hinaus gespült.
Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 25, bei der die als Ausgang dienende fluidische Schnittstelle 5.2 zu Beginn verschlossen ist, beispielsweise mit einer Kappe 14 und das Fluid über die fluidische Schnittstelle, den Eingang 5.1, aufgenommen wird, anschließend durch das Funktionsele- ment 45 (Filter / Membran / Fritte / Papier oder ähnliches Element) geführt wird und in die Kammer 2 der Daumenpumpe gelangt. Nach Aufnahme des Fluids wird der Eingang 5.1 verschlossen, vor zugsweise auch durch eine Kappe 14. Durch Flüssigkeitsabgabe aus einem der Flüssigkeitsreservoire 16 z.B. in Form eines Blisters, erfolgt ein Durchfluten der Reaktionskammer 47 und des Funktions- elements 45 und damit ein Entfernen von Bestandteilen oder eine Reaktion mit auf dem Funktions- element 45 befindlichen Komponenten, z.B. die Fyse von Zellen. Die zugeführte Flüssigkeit und aus dem Funktionselement 45 herausgelöste Komponenten sammeln sich in der Kammer 2, die über eine weitere fluidische Schnittstelle 5 belüftet wird. Wird diese weitere fluidische Schnittstelle z.B. durch eine Kappe 14 geschlossen und die Kappe 14 am Ausgang 5.2 entfernt, werden durch Flüssigkeitszu führung aus einem der Flüssigkeitsreservoire 16 das Fluid und von dem Funktionselement 45 abge löste Komponenten hinaus gespült. In den Figuren 25a, 25b und 25c ist eine weitere Ausgestaltung des fluidischen Systems ge zeigt, bei dem zwei Funktionselemente 45 vorhanden sind und drei Flüssigkeitsreservoire 16 von denen jeweils jedes eine Flüssigkeit abgeben kann und dem ersten Funktionselement 45 beziehungs- weise dem Kanalsystem 3 zuführen kann. Die Kammer 2 ist weiter mit einer weiteren Schnittstelle 5 verbunden, die entweder zur Belüftung der Kammer 2 dient, sodass sich die Kammer 2 vollständig mit Flüssigkeit füllen kann und dort eine gute Vermischung der Fluide und der Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsreservoiren 16 vorgenommen werden kann. Andererseits kann die weitere Schnittstelle 5 auch als alternativer Ausgang verwendet werden. Wird dieser alternative Ausgang 5 verschlossen, kann das verdünnte Fluid auch über das zweite Funktionselement 45 über den Ausgang 5.2 abgeführt werden.
In Figur 26a, b ist eine alternative Ausgestaltung des fluidischen Systems gezeigt, bei der das erste Funktionselement 45 in Strömungsrichtung von der fluidischen Schnittstelle, Eingang 5.1, durchströmt wird und das Fluid anschließend über Kapillarkräfte, Oberflächenkräfte etc. oder das Betätigen des flexiblen Bereiches 6 in Kontakt mit dem Lateral Flow Streifen 23 gelangt und der Lateral Llow Streifen 23 durch seine intrinsischen Saugkräfte mit dem Lluid geflutet wird oder über die als gaspermeable Membran 24 ausgestaltete fluidische Schnittstelle ein Unterdrück angelegt wird, was den Transfer der Llüssigkeit auf den Lateral Llow Streifen 23 unterstützt. Bei Nutzung der Betä tigung des flexiblen Bereichs 6 zum weiteren Transfer des Lluids auf den Lateral Llow Streifen 23 wird der Eingang 5.1 vorzugsweise mit einer Kappe verschlossen.
In Ligur 27a, b ist eine alternative Ausgestaltung des fluidischen Systems gezeigt, bei der das erste Lunktionselement 45 in Strömungsrichtung von der fluidischen Schnittstelle 5.1 durchströmt wird, das Lluid anschließend ein weiteres Lunktionselement 45 durchläuft und das Lluid anschließend über Kapillarkräfte, Oberflächenkräfte etc. oder das Betätigen des flexiblen Bereichs 6 in Kontakt mit dem Lateral Llow Streifen 23 gelangt und der Lateral Llow Streifen 23 durch seine intrinsischen Saugkräfte mit dem Lluid geflutet wird oder über die als gaspermeable Membran 24 ausgestaltete fluidische Schnittstelle ein Unterdrück angelegt wird, was den Transfer der Llüssigkeit auf den Late- ral Llow Streifen unterstützt. Bei Nutzung der Betätigung des flexiblen Bereichs 6 zum weiteren Transfer des Lluids auf den Lateral Llow Streifen 23 wird der Eingang 5.1 vorzugsweise mit einer Kappe verschlossen.
In Ligur 28a-28c ist eine alternative Ausgestaltung des fluidischen Systems gezeigt, bei der das erste Lunktionselement 45 in Strömungsrichtung von der fluidischen Schnittstellen, Eingang, 5.1 durchströmt wird, das Lluid anschließend ein weiteres Lunktionselement 45 durchläuft und das Lluid anschließend über Kapillarkräfte, Oberflächenkräfte etc. oder das Betätigen des flexiblen Bereichs 6 in Kontakt mit dem Lateral Llow Streifen 23 gelangt und der Lateral Llow Streifen 23 durch seine intrinsischen Saugkräfte mit dem Lluid geflutet wird oder über die als gaspermeable Membran 24 ausgestaltete fluidische Schnittstelle ein Unterdrück angelegt wird, was den Transfer der Llüssigkeit auf den Lateral Llow Streifen weiter unterstützt. Bei Nutzung der Betätigung des flexiblen Bereichs 6 zum weiteren Transfer des Lluids auf den Lateral Llow Streifen 23 wird der Eingang 5.1 vorzugswei- se mit einer Kappe verschlossen. Ein an beliebiger Stelle vor oder nach den Lunktionselementen 45 aber vor dem Lateral Llow Streifen 23 oder im Bereich des Lateral Llow Streifen 23 einmündender Kanal, der mit einem oder mehreren Llüssigkeitsreservoiren 16 verbunden ist, ermöglicht einen Llu- idtransfer, ein Verdünnen und die Zuführung von Reagenzien. Zusätzlich kann ein Abfallreservoir 49 genutzte Reagenzien aufnehmen, das vorzugsweise am Ende des Lateral Llow Streifens 23 mit dem Kanalsystem 3 verbunden ist. Bezugszeichenliste:
1 strukturiertes Bauteil/strukturierte Komponente
2 Kammer
3 Kanalsystem/Kanal
3.1 Teile des Kanalsystems, das vom Reagenzienreservoir abgeht
4 Bauteil
5 fluidische Schnittstelle
5.1 Eingang
5.2 Ausgang
6 flexibler oder beweglicher Bereich (am Bauteil 4)
7 flexibler oder beweglicher Bereich (an der strukturierten Komponente 1)
8 zweites Bauteil
9 flexibler oder beweglicher Bereich (am zweiten Bauteil 8)
10 Auslass (der fluidischen Schnittstelle 5)
11, 12, 13 Druckelemente, geometrische Elemente, Aufsätze
14 Kappe
16 Flüssigkeitsreservoir, Blister
17 Sitz/Reservoirschnittstelle
18 Durchstechelemente
19 Klappe
20 Rastnasen
21 Detektionskammer
22 Aufweitungen
23 Lateral Flow Streifen
24 Entlüftungsmembran (gasdurchlässige, flüssigkeitsundurchlässige Membran)
25 Entlüftungskanäle
26 Verteilersystem
27 Membranventil
28 Drehventil
28a Drehventilsitz
28b Drehventilkörper
29 Verteilerkanal
41 Kapillarstropp ventile/Kanal Verjüngungen
42 Vergrößerungsvorrichtung
43 Flussbegrenzer
44 Lasche
45 Funktionselement (Filter, Membranen, Fritten, Papier oder ähnliche Elemente)
46 Durchströmungsrichtung
47 Hohlraum / Reaktionskavität (Bestandteil des Kanalsystems)
48 Reagenzienarray, Integrierte Reagenzien (z.B. DNA-, RNA-, Protein- Arrays)
49 Abfallreservoir (Bestandteil des Kanalsystems)

Claims

Ansprüche
1. Fluidisches System umfassend:
eine flächig ausgebildete strukturierte Komponente (1) mit einer Kammer (2) und einem Kanalsystem (3) und wenigstens einem Funktionselement (45),
wobei wenigstens die Kammer (2) mit einem Bauteil (4) fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem (3) und mindestens eine fluidische Schnittstelle (5) mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist,
wobei das Bauteil (4) einen von außen zugänglichen flexiblen oder beweglichen Bereich (6) aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer (2) oder über eine Ebene der Kammer (2) hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder be- weglichen Bereichs (6) Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle (5) aufge- nommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden können,
wobei der flexible oder bewegliche Bereich (6) händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs (6) möglich ist.
2. Fluidisches System umfassend: eine flächig ausgebildete strukturierte Komponente (1) mit einer Kammer (2) und einem Kanalsystem (3) und wenigstens einem Funktionselement (45), wobei das wenigstens eine Funktionselement (45) mit wenigstens einem Reagenz verse- hen ist,
wobei wenigstens die Kammer (2) mit einem Bauteil (4) fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem (3) und mindestens eine fluidische Schnittstelle (5) mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist,
wobei das Bauteil (4) einen von außen zugänglichen flexiblen oder beweglichen Bereich (6) aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer (2) oder über eine Ebene der Kammer (2) hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder be- weglichen Bereichs (6) Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle (5) aufge- nommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden können,
wobei der flexible oder bewegliche Bereich (6) händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs (6) möglich ist.
3. Fluidisches System umfassend:
eine flächig ausgebildete strukturierte Komponente (1) mit einer Kammer (2), einem Ka nalsystem (3), und wenigstens einer Funktionskomponente (45), wobei die strukturierte Kom ponente (1) und/oder das diese verschließende Bauteil (4) mit wenigstens einem Reagenz ver sehen sind, und die strukturierte Komponente (1) und/oder das diese verschließende Bauteil (4) mit dem wenigstens einen Reagenz in Kontakt mit dem Kanalsystem (3) oder dem wenigs tens einen Funktionselement (45) stehen, wobei wenigstens die Kammer (2) mit einem Bauteil (4) fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem (3) und mindestens eine fluidische Schnittstelle (5) mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist,
wobei das Bauteil (4) einen von außen zugänglichen flexiblen oder beweglichen Bereich (6) aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer (2) oder über eine Ebene der Kammer (2) hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder be- weglichen Bereichs (6) Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle (5) aufge- nommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden können,
wobei der flexible oder bewegliche Bereich (6) händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs (6) möglich ist.
4. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei das Funktionselement (45) als Filter, Membran, Fritte oder Funktionspapier realisiert ist.
5. Fluidisches System umfassend:
eine flächig ausgebildete strukturierte Komponente (1) mit einer Kammer (2) und einem Kanalsystem (3) und mit auf die strukturierte Komponente (1) oder dem verschließenden Bauteil (4) aufgebrachte Reagenzien, insbesondere in Form von Arrays gleicher oder verschiedener Agen zien (48),
wobei wenigstens die Kammer (2) mit einem Bauteil (4) fluiddicht verschlossen ist und über das Kanalsystem (3) und mindestens eine fluidische Schnittstelle (5) mit der Außenwelt fluidisch verbunden ist,
wobei das Bauteil (4) einen von außen zugänglichen flexiblen oder beweglichen Bereich (6) aufweist, der wenigstens in einen Bereich der Kammer (2) oder über eine Ebene der Kammer (2) hinaus bewegt werden kann, wobei durch eine Bewegung des flexiblen oder be- weglichen Bereichs (6) Flüssigkeiten oder Gase durch die fluidische Schnittstelle (5) aufge- nommen oder abgegeben und/oder im fluidischen System bewegt werden können,
wobei der flexible oder bewegliche Bereich (6) händisch oder mit einem Betriebsgerät bewegbar ist und ein Eindrücken oder Hochbewegen des flexiblen oder beweglichen Bereichs (6) möglich ist.
6. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei eine erste fluidische Schnittstelle (5.1) zur Aufnahme eines Fluids vorgesehen ist und die erste fluidische Schnittstelle (5.1) fluidisch mit dem wenigstens eine Funktionselement (45) verbunden ist, wobei das Funktionselement (45) fluidisch mit der Kammer (2) des fluidischen Systems verbunden ist und eine zweite fluidische Schnittstelle (5.2) zur Abgabe des Fluids mit der Kammer (2) und/oder einem Funktionselement (45) verbunden ist, wobei das Fluid durch eine Druckbeaufschlagung der Kammer (2) über die zweite fluidische Schnittstelle (5.2) abgebbar ist.
7. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei eine Aufnahme des Fluids durch die fluidische Schnittstelle (5) über Kapillarkräfte und/oder Oberflächenspannung des Kanalsystems (3) und/oder der fluidischen Schnittstelle (5) erfolgt, und/oder eine Aufnahme des Fluids über eine Betätigung der Kammer (2) des fluidischen Systems erfolgt.
8. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei in das Kanalsystem (3) des fluidi schen Systems wenigstens ein Ventil (27, 28) integriert ist und/oder wobei zwei Funktionsele- mente (45) im Kanalsystem (3) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
9. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei das wenigstens eine Funktionsele- ment (45) Saugkräfte aufweist und/oder eine Aufnahme eines Fluids durch Saugkräfte des wenigs- tens einen Funktionselement (45) getrieben wird.
10. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei die erste und/oder zweite fluidi sche Schnittstelle (5.1, 5.2) jeweils mit einer oder zwei Kappen (14) verschließbar ist; und/oder bei dem einzelne oder mehrere Funktionselemente (45) im Kanalsystem (3) parallel angeordnet sind.
11. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei das Funktionselement (45), wenn es von Blut durchströmt wird, Plasma oder Serum generiert, welches über die zweite fluidi sche Schnittstelle (5.2) abgebbar ist.
12. Fluidisches System nach Anspruch 11, wobei das erste Funktionselement (45) in Strömungs- richtung vor der Kammer (2) liegt und das zweite Funktionselement (45) in Strömungsrichtung nach der Kammer (2) und vor der zweiten fluidischen Schnittstelle (5.2.) angeordnet ist oder wobei das erste Funktionselement (45) in Strömungsrichtung vor der Kammer (2) liegt und die Kammer (2) mit dem ersten Funktionselement (45) gekoppelt ist, wobei das zweite Funktionsele- ment (45) in Strömungsrichtung parallel zur Kammer (2) angeordnet ist und vor der zweiten fluidi- schen Schnittstelle (5.2.) angeordnet ist.
13. Fluidisches System nach Anspruch 12, wobei das erste Funktionselement (45) der Erzeugung von Plasma oder Serum dient und wobei das zweite Funktionselement (45) hämolysierte rote Blut körperchen entfernt.
14. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 13, wobei ein Flüssigkeitsreservoir (16) mit dem Funktionselement (45) und/oder dem Kanalsystem (3) verbunden ist und über eine Flüs- sigkeitsabgabe aus dem Flüssigkeitsreservoir (16) eine Verdünnung des Fluids in der Funktions- komponente (45) und/oder im Kanalsystem (3) erfolgt.
15. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 14, wobei ein Flüssigkeitsreservoir (16) mit dem Kanalsystem (3) und/oder dem Funktionselement (45) verbunden ist, um durch eine Flüs- sigkeitsabgabe aus dem Flüssigkeitsreservoir (16) ein Fluid in dem Kanalsystem (3) und/oder dem Funktionselement (45) zu verdünnen, wobei ein definiertes Volumen aus dem Flüssigkeitsreservoir (16) zu einem definierten Volumen des aufgenommenen und bereits durch das Funktionselement (45) geführten Fluids hinzugegeben wird.
16. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 15, mit einer Reaktionskavität (47) im Ka nalsystem (3) und einem nachgeschalteten Funktionselement (45) und/oder wobei das Funktions- element (45) mit einem Flüssigkeitsreservoir (16) verbunden ist.
17. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1-18, wobei mehrere Flüssigkeitsreservoire (16) fluidisch mit dem Funktionselement (45) und/oder dem Kanalsystem (3) verbunden sind, um dem Funktionselement (45) und/oder dem Kanalsystem (3) unterschiedliche Flüssigkeiten und/oder Flüssigkeitsmengen zuzuführen, um das Funktionselement (45) von ungewünschten Komponenten zu befreien oder losgelöste Zielmoleküle zu verdrängen.
18. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 19, wobei eine Ablösung eines Zielmole- küls vom Funktionselement (45) durch Temperaturänderung erfolgt.
19. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 18, welches Reagenzien enthält, die bei Kontakt mit einem Fluid eine Farbänderung und/oder einen Befüllindikator anzeigen, wobei sich diese Reagenzien vorzugsweise auf dem wenigstens einen Funktionselement (45) befinden.
20. Fluidisches System nach einem der Ansprüche 1 - 19, bei denen ein Lateral Flow Streifen (23) in Strömungsrichtung nach wenigstens einem Funktionselement (45) angeordnet ist.
21. Fluidisches System nach Anspruch 20, welches der Generierung von Plasma oder Serum aus Blut durch ein Durchströmen des mindestens einen Funktionselements (45) dient, dessen nachzu- weisende Bestandteile anschließend durch einen Transfer der Flüssigkeit zum Lateral Flow Streifen (23) auf diesem nachgewiesen werden.
22. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü- che 1-21, wobei ein aufgenommenes Fluid zuerst ein erstes Funktionselement (45) durchströmt und das Fluid dann in die Kammer (2) gelangt, wobei danach die erste fluidische Schnittstelle (5.1) ver schlossen wird und durch Bewegen des flexiblen Bereichs (6) der Kammer (2) das Fluid über und/oder durch das zweite Funktionselement (45) getrieben und über die zweite fluidische Schnitt stelle (5.2) abgegeben wird.
23. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü che 1-21, wobei ein aufgenommenes Fluid zuerst das erste Funktionselement (45) durchströmt, und die durchgeströmte Flüssigkeit anschließend durch das zweite Funktionselement (45) dringt, wobei das Fluid mittels einer Bewegung des beweglichen Bereichs (6) über eine weitere fluidische Schnittstelle (5.2) abgegeben wird.
24. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü- che 1-21, bei dem ein Fluid in einer Reaktionskavität (47) mit Flüssigkeit versetzt wird, und an schließend über das Funktionselement (45) geführt wird, wobei Zielmoleküle des Fluids auf dem Funktionselement (45) verbleiben, die Zielmoleküle durch eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeits- reservoir (16) abgelöst werden und über die zweite fluidische Schnittstelle (5.2) abgegeben werden.
25. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü- che 1-21, wobei die aufgenommene Flüssigkeit zunächst über ein erstes Funktionselement (45) ge leitet wird und Partikel auf dem ersten Funktionselement (45) zunächst zurück gehalten werden, diese Partikel anschließend in kleinere Partikel zerlegt werden und dem nächsten Funktionselement (45) zugeführt werden, wobei ein Teil der erzeugten kleineren Partikel vom nächsten Funktions- element (45) zurück gehalten wird und anschließend wieder abgelöst werden kann.
26. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü- che 1-21, bei dem vor einer Ablösung der Zielpartikel vom Funktionslement (45) durch Waschen mit Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreservoir (16) eine Reinigung durch Herausspülen unge- wünschter Komponenten vom / aus dem Funktionselement (45) erfolgt und so ungewünschte Kom ponenten vom Funktionselement (45) entfernt werden.
27. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü che 25 oder 26, bei dem es sich bei den Partikeln um Zellen handelt und bei dem Schritt der Zer kleinerung der Partikel um die Lyse der Zehen handelt.
28. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü che 1-21, bei dem biologische Komponenten wie Nukleinsäuren, Proteine, Metaboliten und/oder Antikörper extrahiert, konzentriert und/oder aufgereinigt werden.
29. Verfahren zur Verarbeitung eines Fluids in einem fluidischen System, nach einem der Ansprü che 1-21, bei dem die erhaltene Zielkomponente anschließend über eine Reaktionskavität (47) mit integrierten Reagenzien geführt wird und es dort zu einer Reaktion kommen kann, die einen Nach weis der Zielmoleküle erlaubt, und/oder
bei dem die erhaltene Zielkomponente anschließend über ein Array (48) geführt wird und eine Nachweisreaktion der Zielmoleküle mit dem Array stattfindet, und/oder
bei dem die erhaltene Zielkomponente mit dem fluidischen System detektiert und/oder und identifi ziert wird und bevorzugt quantitativ detektiert wird.
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