WO2018086901A1 - Device and method for the inclined processing of microfluidic cartridges - Google Patents

Device and method for the inclined processing of microfluidic cartridges Download PDF

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WO2018086901A1
WO2018086901A1 PCT/EP2017/077463 EP2017077463W WO2018086901A1 WO 2018086901 A1 WO2018086901 A1 WO 2018086901A1 EP 2017077463 W EP2017077463 W EP 2017077463W WO 2018086901 A1 WO2018086901 A1 WO 2018086901A1
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processing unit
cartridge
shaft
earth
processing
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PCT/EP2017/077463
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Martin Schulz
Jochen Rupp
Christian Dorrer
Karsten Seidl
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Robert Bosch Gmbh
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    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
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    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
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    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0457—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces passive flow or gravitation

Definitions

  • biochemical processes are based on the handling of liquids. Typically, this manipulation is done manually with tools such as pipettes, reaction vessels, active probe surfaces or laboratory equipment. By pipetting robots or special equipment, these processes are already partially automated.
  • So-called Lab-on-a-Chip systems LoC systems for short, are microfluidic systems that accommodate the functionalities of a macroscopic laboratory on a plastic substrate for automated processing. Such systems make it possible to process biochemical processes largely or completely automatically.
  • Lab-on-a-chip systems typically include two major components.
  • the first is a test carrier, usually in the form of a cartridge, which comprises structures and mechanisms for the manipulation of a sample taken, in particular passive components such as channels, reaction chambers or upstream reagents or even active components such as valves, pumps or mixers.
  • the second main component is a processing unit for controlling the microfluidic processes in the cartridge, such as an actuation of the valves or pump, as well as for the detection of constituents of the sample before, during and / or after the processing.
  • the invention relates to a processing unit for processing a particular microfluidic cartridge and into the cartridge
  • the processing unit comprises a shaft for receiving the cartridge.
  • the shaft is arranged in the processing unit such that at one for the operation of the
  • Processing unit predetermined orientation of the processing unit of the shaft extends inclined with respect to the effective direction of the earth's gravitational field.
  • Under the processing unit may in particular a microfluidic
  • Processing unit for example, an analysis unit for analyzing a recorded in the cartridge biological sample are understood.
  • the biological sample may in particular be a blood sample, a
  • Urine sample a saliva sample or a specimen from a smear of a living thing.
  • a processing of the sample may, in particular, be understood as carrying out a test with the sample using the cartridge into which the sample is taken.
  • the assay may be an assay, particularly a molecular biological
  • Assay for example, to detect a particular substance or certain pathogens such as viruses, bacteria or fungi in the sample act.
  • Placement of the processing unit to be understood, in particular a placement on a, relative to the effective direction of the earth's gravity field, substantially transverse to the direction horizontal surface.
  • the effective direction of the earth's gravitational field can be understood in particular to be a direction to the center of the earth, that is to say in particular the direction of gravitational acceleration.
  • the processing unit can in particular be placed on a substantially horizontal surface by contacting a bottom side or underside of the processing unit. So the shaft is so in the
  • Processing unit arranged such that the shaft extends inclined with respect to the orientation or extension of the bottom side.
  • the processing unit according to the invention has the advantage that the effect of the gravitational field of the earth on the inclined cartridge can be exploited particularly advantageously by the receiving of the cartridge in the shaft, which is inclined in relation to the direction of gravitational acceleration.
  • a gravitational field of the earth on the inclined cartridge can be exploited particularly advantageously by the receiving of the cartridge in the shaft, which is inclined in relation to the direction of gravitational acceleration.
  • Carriage of fluids can be exploited in the cartridge. Due to the inclination of the cartridge in the gravitational field during processing, a constant resultant force acts on fluids in the cartridge in the direction of a lowest point of the cartridge relative to the effective direction of the earth's gravitational field. Thus, technical means for conveying these fluids toward these lowest points can be reduced or completely eliminated, allowing a slimmer and less costly design, as well as a more compact cartridge and processing unit design.
  • fluid reagents located in the cartridge are more effective due to the utilization of inclination and gravity
  • the shaft In the orientation of the processing unit predetermined for the operation of the processing unit, the shaft preferably has a first angle of inclination between 5 and 85 degrees, preferably between 25 and 35 degrees, very preferably between 25 and 30 degrees, with respect to the direction of action of the earth's gravitational field. This has the advantage that the inclination of the shaft does not correspond to a completely horizontal or completely vertical alignment of the shaft with respect to the effective direction of the earth's gravitational field.
  • the inclined orientation of the shaft also has the advantage that a fluid in a cartridge received in the shaft can be processed gravitationally driven and in particular can be conveyed not only horizontally but also in the direction of the inclination of the shaft and the cartridge taken up by exploiting the earth's gravity ,
  • the shaft extends with respect to the effective direction of the earth's gravity field inclined so that at the predetermined for the operation of the processing unit an end closing the shaft with respect to the effective direction of the
  • the inclination of the shaft according to the invention makes it particularly easy for a person operating the processing unit to insert the cartridge into the shaft. This thus supports a particularly ergonomically advantageous interaction with the processing unit by a standing or sitting user.
  • the shaft has a rectangular cross section, wherein preferably one or more corners of the cross section are rounded. This has the advantage that cartridges with rectangular cross-section and
  • rounded corners can be accurately absorbed into the shaft.
  • the rounded corners of the cross-section further facilitate a simplified receiving a cartridge, since the rounding a guide is effected in a correct orientation of the cartridge when receiving in the slot. This is particularly advantageous in cartridges whose cross section is adapted to the dimensions of the cross section of the shaft.
  • Processing unit by a user, wherein the interaction surface at the predetermined for the operation of the processing unit alignment a second Inclination angle with respect to the effective direction of the earth's gravitational field has.
  • processing units are typically placed on a table for operation. In such a case, such is an inclined one
  • the interaction surface has an opening of the shaft for inputting the cartridge into the shaft.
  • Interaction surface and the shaft at an angle between 80 and 100 degrees, in particular between 85 and 95 degrees, preferably 90 degrees to each other. This has the advantage that an operation of the interaction surface and an input of the cartridge into the shaft via hand movements of the user can take place in the same direction, which further promotes efficient use of the processing unit according to the invention.
  • the invention also relates to a processing system comprising a processing unit according to the invention and a particular microfluidic cartridge, the cartridge comprising a layer structure comprising at least two layers.
  • the layers of the cartridge extend along a main plane of extension, so that the main plane of extension has a slope with respect to the direction of action of the earth's gravitational field when the cartridge is received in the shaft of the processing unit and the processing unit is in the orientation predetermined for the operation of the processing unit.
  • the main extension level corresponds to this
  • the cartridge is preferably a substantially
  • the system according to the invention has the advantage that, as already described above, an interaction of the gravitation and the inclined cartridge for a gravitational drive of Fluids in the cartridge can be exploited.
  • fluid quantities of, for example, 10 microliters to 3 milliliters can be easily moved by the cartridge along the extent of the layers by utilizing the gravitational force.
  • a cartridge based on a simple, horizontal layer construction
  • the invention further provides a method for inclined processing of a particular microfluidic cartridge and a biological sample accommodated in the cartridge with a processing unit.
  • the processing unit is aligned such that a slot for receiving the cartridge in the processing unit extends inclined relative to the effective direction of the earth's gravity field.
  • the processing unit is aligned such that a slot for receiving the cartridge in the processing unit extends inclined relative to the effective direction of the earth's gravity field.
  • the second step may be done prior to the first step.
  • the cartridge inclined with respect to the direction of action of the earth's gravitational field is processed.
  • the sample is introduced into the cartridge before the cartridge is received in the processing unit.
  • FIG. 1 to 3 an embodiment of the invention
  • Figure 4 shows an embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • Processing system 1000 comprising a processing unit 100 according to the invention for processing a microfluidic cartridge 200 and a biological sample 201 accommodated in the cartridge 200.
  • the processing unit 100 comprises a shaft 110 for receiving the cartridge 200.
  • the shaft 110 is arranged in the processing unit 100 in this way in that, in the case of an orientation of the processing unit 100 predetermined for the operation of the processing unit 100, the shaft 110 extends inclined with respect to the direction of action 1 of the earth's gravitational field.
  • the orientation predetermined for the operation of the processing unit 100 corresponds to placement of the processing unit 100 on a table 10, for example a laboratory bench.
  • a table 10 for example a laboratory bench.
  • an underside 101 of the processing unit 100 contacts the upper side 11 of the table 10.
  • the shaft 110 has a first during this placement of the processing unit 100
  • Inclination angle a of 30 degrees to the direction of action 1 of the earth's gravitational field that is, a main extension direction 111 of the shaft 110 has a first inclination angle a of 30 degrees to the direction of action 1 of the earth's gravitational field.
  • the shaft 110 may also be arranged in the processing unit 100 such that the angle of inclination is between 5 and 85 degrees, preferably between 25 and 35 degrees, more preferably between 25 and 30 degrees.
  • the shaft 110 is arranged in the processing unit 100 such that the end 110 closing the shaft 110 is closer to the lower side 101 of the processing unit 100 than the opening 120 for inserting the cartridge 200 into the shaft 110.
  • This inclined arrangement of the Shaft 110 assists in transporting fluids in a received cartridge towards the interior of the cartridge
  • Processing unit 100 using the direction of action 1 gravitational field of the earth. Furthermore, this arrangement of the shaft 110 reduces the risk that fluids leaving the cartridge 200 can leave the processing unit 100 via the opening 120.
  • the shaft 110 can have a rectangular cross-section 122, which preferably has one or more rounded corners 121.
  • the processing unit 100 comprises an interaction surface 130, wherein the interaction surface 130 has a second inclination angle b with respect to the direction of action 1 of the earth gravity field at the orientation predetermined for the operation of the processing unit 100.
  • the interaction surface 130 forms an outer surface of the processing unit 100 surrounding the opening 120 in the shaft 110 and has a first interaction field 131 and a second interaction field 132.
  • the interaction surface 130 has the opening 120 for inputting the cartridge 200 into the shaft 110.
  • Interaction fields 131, 132 to the opening 120 of the shaft 110 a user can thus operate both the processing unit 100 via the interaction fields 131, 132 and enter and remove the cartridge 200 in the processing unit 100 without having to move away from its location.
  • the interaction surface 130 and the shaft 110 have an angle c of between 85 and 95 degrees, in particular 90 degrees, relative to one another, which is an effective rectangular input to the interaction surface 130
  • Cartridge 100 in the shaft 110 allows.
  • an angle c of 90 degrees and a first inclination angle a of 30 degrees the above-mentioned second inclination angle b between the extension direction 113 of FIG.
  • Interaction surface 130 and the direction of action 1 of the Earth's gravitational field to 60 degrees in this example.
  • Such an inclined orientation of the interaction surface 130 is for operation by a standing or seated on the table 10
  • the processing system according to the invention in addition to the processing unit also includes a particular microfluidic cartridge.
  • the embodiment of the invention shown in Figures 1 to 3 are particularly ergonomically advantageous, in particular in combination with the above-mentioned spatial proximity of the interaction fields 131, 132 to the opening 120 of the shaft 110.
  • the processing system according to the invention in addition to the processing unit also includes a particular microfluidic cartridge.
  • Processing system 1000 includes an example of the processing unit 100 as well as an example of the cartridge 200, which is shown in FIG. 1 on the table 10.
  • the cartridge 200 comprises at least two
  • Layers 210, 220 comprising layer structure, wherein the layers 210, 220 extend along a main extension plane 250 of the cartridge 200, wherein the main extension plane 250, as shown in Figure 1, a plane along the longest spatial extent of the substantially
  • the cartridge 200 in this example comprises a first chamber 241 for receiving a fluid sample 201 and a second chamber 242, in which a reagent 202 for the
  • the cartridge 200 further comprises a resealable lid 260 to the first chamber 241, so that when the lid 260 is opened, the sample 201 is introduced into the first chamber 241 can be.
  • the first chamber 241 is separated from the second chamber 242 by a first valve 231.
  • the second chamber 242 is separated by a second valve 232 from a detection area 243 of the cartridge 200, wherein the detection area 243 comprises, for example, a microarray for detecting predetermined species.
  • the cartridge 200 can indeed comprise further fluidic structures such as chambers, valves or pumps on the sample 201, depending on the type of processing for which the cartridge 200 is set up.
  • FIG. 3 shows the processing unit 100 with the cartridge 200 accommodated in the shaft 110.
  • the layers 210, 220 of the cartridge 200 extend along the main extension plane 250 of the cartridge 200 so that the main extension plane 250 has a slope a in relation to FIG Direction of action 1 of the earth gravity field when the cartridge 200 is received in the shaft 110 of the processing unit 100 and the processing unit 100 is in the predetermined for the operation of the processing unit 100 orientation, which in this example corresponds to a placement processing unit 100 on a horizontal surface, for example
  • FIG. 3 shows the processing unit 100 with the cartridge 200 accommodated in the shaft 110.
  • the main extension plane 250 of the cartridge 100 and the inclination, that is to say the main extension direction 111 of the shaft 120 coincide due to the advantageous inclination of the cartridge 200 in the inclined one Well 120 can
  • the sample 201 as well as the reagents can be forwarded by simply opening the first valve 231 or the second valve 232 by utilizing gravity in the cartridge 200.
  • the tendency of the cartridge 200 prevents larger residues, for example in the form of capillary or droplet-shaped
  • the sample 201 or the reagents 202 remain in the chambers 241, 242 after further transport, which is not readily possible in a horizontal or vertical processing of the cartridge 200.
  • Processed sample 201 in the detection region 243 of the cartridge 200 can be actuated by actuators 161, 162 of the processing unit 100 or by a readout unit 165 of the processing unit 100.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the invention
  • Method 500 for inclined processing of a particular microfluidic cartridge and one into the cartridge
  • a processing unit for example in conjunction with the embodiment shown in Figures 1 to 3.
  • the processing unit 100 is aligned so that a slot for receiving the cartridge 200 in the processing unit extends inclined with respect to the direction of action 1 of the earth's gravity field.
  • the cartridge 200 is inserted into the shaft 110 of the
  • the second step may be done prior to the first step.
  • the cartridge 200 inclined with respect to the direction of action 1 of the gravitational field is processed.
  • the sample 201 is preferably introduced into the cartridge 201 before the cartridge 200 is received in the processing unit 100.
  • the cartridge 200 can first be placed on the table 10 and then the sample 201 can be in the first chamber 241.
  • the user only has to move the lid 260 of the cartridge 200 in the direction of the table surface 11 and, for example, close it in the direction of the surface of the table 11 by gentle finger pressure.
  • the cartridge 200 can be inserted into the shaft 110 of the processing unit 100 and the processing unit 100 operated via the interaction fields 131, 131 for the subsequent processing.

Abstract

The invention relates to a processing unit (100) for processing of an in particular microfluidic cartridge (200) and of a biological sample (201) received in the cartridge (200), wherein the processing unit (100) comprises a slot (110) for receiving the cartridge (200), wherein the slot (110) is arranged in the processing unit (100) such that, in an orientation of the processing unit (100) which is predefined for the operation of the processing unit (100), the slot (110) extends in an inclined manner relative to the direction of action (1) of the Earth's gravitational field. The invention also relates to a processing system (1000) and to a method (500) for inclined processing.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Vorrichtung und Verfahren zur geneigten Prozessierung von mikrofluidischen Kartuschen  Apparatus and method for tilted processing of microfluidic cartridges
Stand der Technik State of the art
Die Durchführung biochemischer Prozesse basiert auf der Handhabung von Flüssigkeiten. Typischerweise wird diese Handhabung manuell mit Hilfsmitteln wie Pipetten, Reaktionsgefäßen, aktiven Sondenoberflächen oder Laborgeräten durchgeführt. Durch Pipettierroboter oder Spezialgeräte sind diese Prozesse zum Teil bereits automatisiert. The implementation of biochemical processes is based on the handling of liquids. Typically, this manipulation is done manually with tools such as pipettes, reaction vessels, active probe surfaces or laboratory equipment. By pipetting robots or special equipment, these processes are already partially automated.
Sogenannte Lab-on-a-Chip-Systeme, kurz LoC-Systeme, sind mikrofluidische Systeme, welche Funktionalitäten eines makroskopischen Labors auf einem Kunststoffsubstrat für eine automatisierte Prozessierung unterbringen. Solche Systeme ermöglichen es, biochemische Prozesse weitestgehend oder vollständig automatisiert zu prozessieren. So-called Lab-on-a-Chip systems, LoC systems for short, are microfluidic systems that accommodate the functionalities of a macroscopic laboratory on a plastic substrate for automated processing. Such systems make it possible to process biochemical processes largely or completely automatically.
Lab-on-a-Chip-Systeme umfassen typischerweise zwei Hauptkomponenten. Die erste ist ein Testträger, meist in Form einer Kartusche, welcher Strukturen und Mechanismen für die Manipulation einer aufgenommen Probe umfasst, insbesondere passive Komponenten wie Kanäle, Reaktionskammern oder vorgelagerte Reagenzien oder auch aktiven Komponenten wie Ventile, Pumpen oder Mischer. Die zweite Hauptkomponente ist eine Prozessiereinheit zur Steuerung der mikrofluidischen Abläufe in der Kartusche, wie beispielsweise eine Aktuation der Ventile oder Pumpe, sowie auch zur Detektion von Bestandteilen der Probe vor, während und/oder nach der Prozessierung. Lab-on-a-chip systems typically include two major components. The first is a test carrier, usually in the form of a cartridge, which comprises structures and mechanisms for the manipulation of a sample taken, in particular passive components such as channels, reaction chambers or upstream reagents or even active components such as valves, pumps or mixers. The second main component is a processing unit for controlling the microfluidic processes in the cartridge, such as an actuation of the valves or pump, as well as for the detection of constituents of the sample before, during and / or after the processing.
Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung Disclosure of the invention Advantages of the invention
Die Erfindung betrifft eine Prozessiereinheit für eine Prozessierung einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche The invention relates to a processing unit for processing a particular microfluidic cartridge and into the cartridge
aufgenommenen biologischen Probe. Die Prozessiereinheit umfasst einen Schacht für eine Aufnahme der Kartusche. Der Schacht ist derart in der Prozessiereinheit angeordnet, dass bei einer für den Betrieb der recorded biological sample. The processing unit comprises a shaft for receiving the cartridge. The shaft is arranged in the processing unit such that at one for the operation of the
Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit der Schacht sich bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. Processing unit predetermined orientation of the processing unit of the shaft extends inclined with respect to the effective direction of the earth's gravitational field.
Unter der Prozessiereinheit kann insbesondere eine mikrofluidische Under the processing unit may in particular a microfluidic
Prozessiereinheit, beispielsweise eine Analyseeinheit zur Analyse einer in der Kartusche aufgenommen biologischen Probe verstanden werden. Bei der biologischen Probe kann es sich insbesondere um eine Blutprobe, eine Processing unit, for example, an analysis unit for analyzing a recorded in the cartridge biological sample are understood. The biological sample may in particular be a blood sample, a
Urinprobe, eine Speichelprobe oder eine Probe aus einem Abstrich eines Lebewesens handeln. Unter einer Prozessierung der Probe kann insbesondere die Durchführung eines Tests mit der Probe verstanden werden, unter Einsatz der Kartusche, in welche die Probe aufgenommen wird. Beispielsweise kann es sich bei dem Test um einen Assay, insbesondere einen molekularbiologischen Urine sample, a saliva sample or a specimen from a smear of a living thing. A processing of the sample may, in particular, be understood as carrying out a test with the sample using the cartridge into which the sample is taken. For example, the assay may be an assay, particularly a molecular biological
Assay, beispielsweise zum Nachweis einer bestimmten Substanz oder von bestimmten Pathogenen wie Viren, Bakterien oder Pilzen in der Probe handeln. Assay, for example, to detect a particular substance or certain pathogens such as viruses, bacteria or fungi in the sample act.
Unter einer für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung kann insbesondere eine für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgeseheneUnder a predetermined for the operation of the processing unit alignment provided in particular for the operation of the processing unit
Platzierung der Prozessiereinheit verstanden werden, insbesondere eine Platzierung auf einer, bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds, im Wesentlichen quer zur Wirkrichtung horizontalen Fläche. Unter der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds kann insbesondere eine Richtung zum Erdmittelpunkt verstanden werden, also insbesondere die Richtung der Erdbeschleunigung.Placement of the processing unit to be understood, in particular a placement on a, relative to the effective direction of the earth's gravity field, substantially transverse to the direction horizontal surface. The effective direction of the earth's gravitational field can be understood in particular to be a direction to the center of the earth, that is to say in particular the direction of gravitational acceleration.
Dabei kann die Prozessiereinheit insbesondere über eine Kontaktierung einer Bodenseite oder Unterseite der Prozessiereinheit auf einer im Wesentlichen horizontalen Fläche platziert werden. So ist der Schacht derart in der In this case, the processing unit can in particular be placed on a substantially horizontal surface by contacting a bottom side or underside of the processing unit. So the shaft is so in the
Prozessiereinheit angeordnet, dass sich der Schacht bezüglich der Ausrichtung oder Erstreckung der Bodenseite geneigt erstreckt. Die erfindungsgemäße Prozessiereinheit hat den Vorteil, dass durch die in Bezug zur Richtung der Erdbeschleunigung geneigte Aufnahme der Kartusche in dem Schacht die Wirkung des Gravitationsfeldes der Erde auf die geneigte Kartusche besonders vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Insbesondere kann ein Processing unit arranged such that the shaft extends inclined with respect to the orientation or extension of the bottom side. The processing unit according to the invention has the advantage that the effect of the gravitational field of the earth on the inclined cartridge can be exploited particularly advantageously by the receiving of the cartridge in the shaft, which is inclined in relation to the direction of gravitational acceleration. In particular, a
Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine Interplay of gravitation and inclined cartridge for one
Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden. Aufgrund der Neigung der Kartusche im Gravitationsfeld während der Prozessierung wirkt eine stete resultierende Kraft auf in der Kartusche befindliche Fluide in Richtung eines bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds tiefsten Punktes der Kartusche. Somit können technische Mittel zur Beförderung dieser Fluide in Richtung diesen tiefsten Punkte reduziert oder vollständig eingespart werden, was ein schlankeres und kostengünstigeres Design sowie eine kompaktere Ausführung von Kartusche und Prozessiereinheit ermöglicht. Carriage of fluids can be exploited in the cartridge. Due to the inclination of the cartridge in the gravitational field during processing, a constant resultant force acts on fluids in the cartridge in the direction of a lowest point of the cartridge relative to the effective direction of the earth's gravitational field. Thus, technical means for conveying these fluids toward these lowest points can be reduced or completely eliminated, allowing a slimmer and less costly design, as well as a more compact cartridge and processing unit design.
Ferner ist von Vorteil, dass in der Kartusche vorgelagerte fluide Reagenzien aufgrund der Ausnutzung der Neigung und Gravitation effektiver aus Furthermore, it is advantageous that fluid reagents located in the cartridge are more effective due to the utilization of inclination and gravity
Vorlagerungskammern der Kartusche entnommen werden können. Dabei wird insbesondere verhindert, dass bedeutende Reste der Reagenzien bei einer ansonsten horizontalen oder vertikalen Entnahme in den Vorlagerungskammern verbleiben. Vorlagerungskammern the cartridge can be removed. It is prevented in particular that significant residues of the reagents remain in an otherwise horizontal or vertical removal in the Vorlagerungskammern.
Vorzugsweise weist der Schacht bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit einen ersten Neigungswinkel zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad, zur Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds auf. Dies hat den Vorteil, dass die Neigung des Schachts nicht einer vollständig horizontalen oder vollständig vertikalen Ausrichtung des Schachts bezogen auf die Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds entspricht. Die geneigte Ausrichtung des Schachtes hat ferner den Vorteil, dass ein Fluid in einer in den Schacht aufgenommenen Kartusche gravitationsgetrieben prozessiert werden kann und dabei insbesondere unter Ausnutzung der Erdgravitation nicht nur horizontal, sondern auch in Richtung der Neigung des Schachts und der aufgenommenen Kartusche befördert werden kann. In einer besonderes vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Schacht bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds derart geneigt, dass sich bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung ein den Schacht abschließendes Ende bezüglich der Wirkrichtung des In the orientation of the processing unit predetermined for the operation of the processing unit, the shaft preferably has a first angle of inclination between 5 and 85 degrees, preferably between 25 and 35 degrees, very preferably between 25 and 30 degrees, with respect to the direction of action of the earth's gravitational field. This has the advantage that the inclination of the shaft does not correspond to a completely horizontal or completely vertical alignment of the shaft with respect to the effective direction of the earth's gravitational field. The inclined orientation of the shaft also has the advantage that a fluid in a cartridge received in the shaft can be processed gravitationally driven and in particular can be conveyed not only horizontally but also in the direction of the inclination of the shaft and the cartridge taken up by exploiting the earth's gravity , In a particularly advantageous embodiment of the invention, the shaft extends with respect to the effective direction of the earth's gravity field inclined so that at the predetermined for the operation of the processing unit an end closing the shaft with respect to the effective direction of the
Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung zur Eingabe der Kartusche in denEarth gravity field below an opening for insertion of the cartridge in the
Schacht befindet. Somit befindet sich der tiefste Punkt des Schachts bei der für den Betrieb vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit unterhalb der Öffnung des Schachts. Dies hat den Vorteil, dass im Fall eines Austreten eines Fluides aus der Kartusche das Fluid aufgrund der Neigung des Schachts und der Wirkrichtung des Gravitationsfelds in Richtung des Endes des Schachts befördert wird. Somit wird vorteilhafterweise verhindert, dass das Fluid durch die Öffnung des Schachts aus der Prozessiereinheit austritt. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass die geneigte Ausrichtung des Schachts in der Prozessiereinheit eine besonders einfache Eingabe der Kartusche in die Prozessiereinheit ermöglicht. Prozessiereinheiten werden wie andere Laborgeräte für den Betrieb Shaft is located. Thus, the lowest point of the chute is below the opening of the chute at the operating unit orientation of the processing unit. This has the advantage that, in the event of a discharge of a fluid from the cartridge, the fluid is conveyed towards the end of the shaft due to the inclination of the shaft and the effective direction of the gravitational field. Thus, it is advantageously prevented that the fluid exits through the opening of the shaft from the processing unit. In addition, it is advantageous that the inclined orientation of the shaft in the processing unit enables a particularly simple input of the cartridge into the processing unit. Processing units are like other laboratory equipment for operation
üblicherweise auf Labortischen aufgestellt. Durch die erfindungsgemäße Neigung des Schachts ist es für eine Person, die die Prozessiereinheit bedient, besonders einfach, die Kartusche in den Schacht einzuführen. Dies unterstützt somit eine insbesondere ergonomisch vorteilhafte Interaktion mit der Prozessiereinheit durch einen stehenden oder sitzenden Benutzer. Usually set up on laboratory tables. The inclination of the shaft according to the invention makes it particularly easy for a person operating the processing unit to insert the cartridge into the shaft. This thus supports a particularly ergonomically advantageous interaction with the processing unit by a standing or sitting user.
Bevorzugt weist der Schacht einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei vorzugsweise eine oder mehrere Ecken des Querschnitts abgerundet sind. Dies hat den Vorteil, dass Kartuschen mit rechteckigem Querschnitt und Preferably, the shaft has a rectangular cross section, wherein preferably one or more corners of the cross section are rounded. This has the advantage that cartridges with rectangular cross-section and
gegebenenfalls abgerundeten Ecken zielgenau in den Schacht aufgenommen werden können. Die abgerundeten Ecken des Querschnitts unterstützen ferner eine vereinfachte Aufnahme einer Kartusche, da durch die Abrundung eine Führung in eine korrekte Ausrichtung der Kartusche bei der Aufnahme in den Schacht bewirkt wird. Dies ist insbesondere bei Kartuschen vorteilhaft, deren Querschnitt auf die Ausmaße des Querschnitts des Schachts angepasst ist. if necessary, rounded corners can be accurately absorbed into the shaft. The rounded corners of the cross-section further facilitate a simplified receiving a cartridge, since the rounding a guide is effected in a correct orientation of the cartridge when receiving in the slot. This is particularly advantageous in cartridges whose cross section is adapted to the dimensions of the cross section of the shaft.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die In a particularly preferred embodiment of the invention, the
Prozessiereinheit einer Interaktionsfläche für eine Bedienung der Processing unit of an interaction surface for an operation of the
Prozessiereinheit durch einen Benutzer, wobei die Interaktionsfläche bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds aufweist. Wie oben beschrieben, werden Prozessiereinheiten für den Betrieb üblicherweise auf einem Tisch platziert. In einem solchen Fall ist eine solche geneigte Processing unit by a user, wherein the interaction surface at the predetermined for the operation of the processing unit alignment a second Inclination angle with respect to the effective direction of the earth's gravitational field has. As described above, processing units are typically placed on a table for operation. In such a case, such is an inclined one
Ausrichtung der Interaktionsfläche für eine Bedienung durch einen stehenden oder sitzenden Benutzer besonders vorteilhaft. Orientation of the interaction surface for operation by a standing or seated user particularly advantageous.
Vorzugsweise weist die Interaktionsfläche eine Öffnung des Schachts zur Eingabe der Kartusche in den Schacht auf. Dies hat den Vorteil, dass ein Benutzer aufgrund der räumlichen Nähe der Öffnung und der Interaktionsfläche sowohl die Bedienung der Prozessiereinheit als auch die Eingabe der Kartusche in die Prozessiereinheit vom selben Standort aus durchführen kann. Dies fördert eine effiziente Benutzung der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit. Preferably, the interaction surface has an opening of the shaft for inputting the cartridge into the shaft. This has the advantage that, due to the spatial proximity of the opening and the interaction surface, a user can carry out both the operation of the processing unit and the insertion of the cartridge into the processing unit from the same location. This promotes efficient use of the processing unit according to the invention.
In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die In an advantageous further embodiment of the invention, the
Interaktionsfläche und der Schacht einen Winkel zwischen 80 und 100 Grad, insbesondere zwischen 85 und 95 Grad, bevorzugt 90 Grad, zueinander auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Bedienung der Interaktionsfläche und eine Eingabe der Kartusche in den Schacht über Handbewegungen des Benutzers in der gleichen Richtung erfolgen kann, was eine effiziente Benutzung der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit weiter fördert. Interaction surface and the shaft at an angle between 80 and 100 degrees, in particular between 85 and 95 degrees, preferably 90 degrees to each other. This has the advantage that an operation of the interaction surface and an input of the cartridge into the shaft via hand movements of the user can take place in the same direction, which further promotes efficient use of the processing unit according to the invention.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Prozessiersystem umfassend eine erfindungsgemäße Prozessiereinheit und eine insbesondere mikrofluidische Kartusche, wobei die Kartusche einen mindestens zwei Schichten umfassenden Schichtaufbau umfasst. Die Schichten der Kartusche erstrecken sich dabei entlang einer Haupterstreckungsebene, so dass die Haupterstreckungsebene eine Neigung gegenüber der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche im Schacht der Prozessiereinheit aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit in der für den Betrieb der Prozessiereinheit vorgegebenen Ausrichtung befindet. Die Haupterstreckungsebene entspricht dabei The invention also relates to a processing system comprising a processing unit according to the invention and a particular microfluidic cartridge, the cartridge comprising a layer structure comprising at least two layers. The layers of the cartridge extend along a main plane of extension, so that the main plane of extension has a slope with respect to the direction of action of the earth's gravitational field when the cartridge is received in the shaft of the processing unit and the processing unit is in the orientation predetermined for the operation of the processing unit. The main extension level corresponds to this
insbesondere einer Ebene entlang der längsten räumlichen Ausdehnung der Kartusche, wobei die Kartusche vorzugsweise eine im Wesentlichen in particular a plane along the longest spatial extent of the cartridge, wherein the cartridge is preferably a substantially
kassettenförmige Ausdehnung aufweist. Das erfindungsgemäße System hat den Vorteil, dass, wie bereits oben beschrieben, ein Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine gravitationsgetriebene Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden kann. Durch die Neigung des Schachts können Fluidmengen von beispielsweise 10 Mikroliter bis 3 Milliliter unter Ausnutzung der Gravitationskraft in einfacher Weise durch die Kartusche entlang der Erstreckung der Schichten bewegt werden. Ferner ist von Vorteil, dass eine auf einem einfachen, horizontalen Schichtbau basierende Kartuschehas cassette-shaped extension. The system according to the invention has the advantage that, as already described above, an interaction of the gravitation and the inclined cartridge for a gravitational drive of Fluids in the cartridge can be exploited. By virtue of the inclination of the shaft, fluid quantities of, for example, 10 microliters to 3 milliliters can be easily moved by the cartridge along the extent of the layers by utilizing the gravitational force. Furthermore, it is advantageous that a cartridge based on a simple, horizontal layer construction
Teil des erfindungsgemäßen Prozessiersystems bilden kann, da aufgrund der Neigung im Schaft auf schiefe Ebenen in der Kartusche verzichtet werden kann. Solch eine auf einem einfachen, horizontalen Schichtbau basierende Kartusche kann besonders einfach mit Spritzguss gefertigt werden kann, da die Schichten im Spritzwerkzeug entlang der Auswerferrichtung des Spritzwerkzeugs gespritzt werden können. Can form part of the processing system according to the invention, since due to the inclination in the shaft can be dispensed with inclined planes in the cartridge. Such a cartridge based on a simple, horizontal layer construction can be produced particularly easily by injection molding, since the layers in the injection molding tool can be injection-molded along the ejection direction of the injection molding tool.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit. In einem ersten Schritt wird die Prozessiereinheit so ausgerichtet, dass sich ein Schacht zur Aufnahme der Kartusche in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. In einem zweiten Schritt wird die The invention further provides a method for inclined processing of a particular microfluidic cartridge and a biological sample accommodated in the cartridge with a processing unit. In a first step, the processing unit is aligned such that a slot for receiving the cartridge in the processing unit extends inclined relative to the effective direction of the earth's gravity field. In a second step, the
Kartusche in den Schacht der Prozessiereinheit aufgenommen. Alternativ kann der zweite Schritt auf vor dem ersten Schritt erfolgen. In einem dritten Schritt wird die bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigte Kartusche prozessiert. Vorzugsweise wird die Probe in die Kartusche eingebracht, bevor die Kartusche in die Prozessiereinheit aufgenommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass, wie bereits oben beschrieben, ein Cartridge received in the slot of the processing unit. Alternatively, the second step may be done prior to the first step. In a third step, the cartridge inclined with respect to the direction of action of the earth's gravitational field is processed. Preferably, the sample is introduced into the cartridge before the cartridge is received in the processing unit. The inventive method has the advantage that, as already described above, a
Zusammenspiel der Gravitation und der geneigten Kartusche für eine Interplay of gravitation and inclined cartridge for one
gravitationsgetriebene Beförderung von Fluiden in der Kartusche ausgenutzt werden kann. Durch die Neigung des Schachts können Fluide unter Ausnutzung der Gravitationskraft in einfacher Weise durch die Kartusche entlang der Erstreckung der Schichten einer auf einem Schichtaufbau basierenden Gravity-driven transport of fluids in the cartridge can be exploited. By virtue of the inclination of the well, fluids can be easily exploited by utilizing the gravitational force through the cartridge along the extension of the layers of a layered structure
Kartusche bewegt werden. Cartridge be moved.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and explained in more detail in the following description. For those in the different elements shown and similar acting elements the same reference numerals are used, being dispensed with a repeated description of the elements.
Es zeigen Show it
Figuren 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Figures 1 to 3 an embodiment of the invention
Prozessiersystems umfassend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prozessiereinheit und  Processing system comprising an embodiment of the processing unit according to the invention and
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 4 shows an embodiment of the method according to the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Figure 1 shows an embodiment of an inventive
Prozessiersystems 1000 umfassend eine erfindungsgemäße Prozessiereinheit 100 für eine Prozessierung einer mikrofluidischen Kartusche 200 und einer in die Kartusche 200 aufgenommenen biologischen Probe 201. Die Prozessiereinheit 100 umfasst einen Schacht 110 für eine Aufnahme der Kartusche 200. Der Schacht 110 ist derart in der Prozessiereinheit 100 angeordnet ist, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit 100 der Schacht 110 sich bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. Processing system 1000 comprising a processing unit 100 according to the invention for processing a microfluidic cartridge 200 and a biological sample 201 accommodated in the cartridge 200. The processing unit 100 comprises a shaft 110 for receiving the cartridge 200. The shaft 110 is arranged in the processing unit 100 in this way in that, in the case of an orientation of the processing unit 100 predetermined for the operation of the processing unit 100, the shaft 110 extends inclined with respect to the direction of action 1 of the earth's gravitational field.
In diesem Beispiel entspricht die für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebene Ausrichtung einer Platzierung der Prozessiereinheit 100 auf einem Tisch 10, beispielsweise einem Labortisch. Dabei kontaktiert eine Unterseite 101 der Prozessiereinheit 100 die Oberseite 11 des Tisches 10. Der Schacht 110 weist bei dieser Platzierung der Prozessiereinheit 100 einen ersten In this example, the orientation predetermined for the operation of the processing unit 100 corresponds to placement of the processing unit 100 on a table 10, for example a laboratory bench. In this case, an underside 101 of the processing unit 100 contacts the upper side 11 of the table 10. The shaft 110 has a first during this placement of the processing unit 100
Neigungswinkel a von 30 Grad zur Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds auf, das heißt, eine Haupterstreckungsrichtung 111 des Schachtes 110 weist einen ersten Neigungswinkel a von 30 Grad zur Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds auf. Alternativ kann der Schacht 110 auch derart in der Prozessiereinheit 100 angeordnet sein, dass der Neigungswinkel einen Wert zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad aufweist. Inclination angle a of 30 degrees to the direction of action 1 of the earth's gravitational field, that is, a main extension direction 111 of the shaft 110 has a first inclination angle a of 30 degrees to the direction of action 1 of the earth's gravitational field. Alternatively, the shaft 110 may also be arranged in the processing unit 100 such that the angle of inclination is between 5 and 85 degrees, preferably between 25 and 35 degrees, more preferably between 25 and 30 degrees.
Wie in Figur 1 zu sehen ist, erstreckt sich der Schacht 110 bezüglich der As can be seen in FIG. 1, the shaft 110 extends with respect to FIG
Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds derart geneigt, dass sich, bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung, ein den Schacht 110 abschließendes Ende 112 bezüglich der Wirkrichtung 1 des Direction of action 1 of the earth's gravitational field inclined so that, in the predetermined for the operation of the processing unit 100 orientation, a shaft 110 final end 112 with respect to the direction of action 1 of
Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110 befindet. Mit anderen Worten ist der Schacht 110 in der Prozessiereinheit 100 derart angeordnet, dass sich das den Schacht 110 abschließende Ende 112 näher an der Unterseite 101 der Prozessiereinheit 100 befindet als die Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110. Diese geneigte Anordnung des Schachts 110 unterstützt eine Beförderung von Fluiden in einer aufgenommenen Kartusche in Richtung des Inneren der Earth gravitational field below an opening 120 for inputting the cartridge 200 in the shaft 110 is located. In other words, the shaft 110 is arranged in the processing unit 100 such that the end 110 closing the shaft 110 is closer to the lower side 101 of the processing unit 100 than the opening 120 for inserting the cartridge 200 into the shaft 110. This inclined arrangement of the Shaft 110 assists in transporting fluids in a received cartridge towards the interior of the cartridge
Prozessiereinheit 100 unter Ausnutzung der Wirkrichtung 1 Gravitationsfelds der Erde. Ferner wird durch diese Anordnung des Schachts 110 das Risiko vermindert, dass aus der Kartusche 200 austretende Fluide über die Öffnung 120 die Prozessiereinheit 100 verlassen können. Processing unit 100 using the direction of action 1 gravitational field of the earth. Furthermore, this arrangement of the shaft 110 reduces the risk that fluids leaving the cartridge 200 can leave the processing unit 100 via the opening 120.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, kann der Schacht 110 einen rechteckigen mit vorzugsweise einer oder mehrerer abgerundeter Ecken 121 umfassenden Querschnitt 122 aufweisen. As can be seen from FIG. 2, the shaft 110 can have a rectangular cross-section 122, which preferably has one or more rounded corners 121.
Wie ferner in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Prozessiereinheit 100 eine Interaktionsfläche 130, wobei die Interaktionsfläche 130 bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel b bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Interaktionsfläche 130 eine die Öffnung 120 in den Schacht 110 umgebende Außenfläche der Prozessiereinheit 100 und weist ein erstes Interaktionsfeld 131 und ein zweites Interaktionsfeld 132 auf. Mit anderen Worten weist die Interaktionsfläche 130 die Öffnung 120 zur Eingabe der Kartusche 200 in den Schacht 110 auf. Jedes der beiden Interaktionsfelder 131, 132 kann dabei beispielsweise ein Tastenfeld oder eine berührungssensitive Oberfläche, auch touch screen genannt, für eine Eingabe von Informationen in die Prozessiereinheit 100 als auch ein Display für die Ausgabe von Informationen aus der Prozessiereinheit 100 aufweisen. Durch die räumliche Nähe der As further shown in FIGS. 1 and 2, the processing unit 100 comprises an interaction surface 130, wherein the interaction surface 130 has a second inclination angle b with respect to the direction of action 1 of the earth gravity field at the orientation predetermined for the operation of the processing unit 100. In this exemplary embodiment, the interaction surface 130 forms an outer surface of the processing unit 100 surrounding the opening 120 in the shaft 110 and has a first interaction field 131 and a second interaction field 132. In other words, the interaction surface 130 has the opening 120 for inputting the cartridge 200 into the shaft 110. Each of the two interaction fields 131, 132 may, for example, be a keypad or a touch-sensitive surface, also called a touch screen, for inputting information into the processing unit 100 as well as a display for the output of information from the processing unit 100. Due to the spatial proximity of the
Interaktionsfelder 131, 132 zu der Öffnung 120 des Schachts 110 kann ein Benutzer somit sowohl die Prozessiereinheit 100 über die Interaktionsfelder 131, 132 bedienen als auch die Kartusche 200 in die Prozessiereinheit 100 eingeben und wieder entnehmen, ohne sich von seinem Standort wegbewegen zu müssen. Interaction fields 131, 132 to the opening 120 of the shaft 110, a user can thus operate both the processing unit 100 via the interaction fields 131, 132 and enter and remove the cartridge 200 in the processing unit 100 without having to move away from its location.
Wie in Figur 1 gezeigt, weisen die Interaktionsfläche 130 und der Schacht 110 einen Winkel c zwischen 85 und 95 Grad, insbesondere 90 Grad, zueinander auf, was eine zur Interaktionsfläche 130 effektiv rechtwinkelige Eingabe der As shown in FIG. 1, the interaction surface 130 and the shaft 110 have an angle c of between 85 and 95 degrees, in particular 90 degrees, relative to one another, which is an effective rectangular input to the interaction surface 130
Kartusche 100 in den Schacht 110 ermöglicht. Bei einem Winkel c von 90 Grad und einem ersten Neigungswinkel a von 30 Grad ergibt sich der oben genannte zweite Neigungswinkel b zwischen der Erstreckungsrichtung 113 der Cartridge 100 in the shaft 110 allows. At an angle c of 90 degrees and a first inclination angle a of 30 degrees, the above-mentioned second inclination angle b between the extension direction 113 of FIG
Interaktionsfläche 130 und der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds zu 60 Grad in diesem Beispiel. Eine solche geneigte Ausrichtung der Interaktionsfläche 130 ist für eine Bedienung durch einen am Tisch 10 stehenden oder sitzendenInteraction surface 130 and the direction of action 1 of the Earth's gravitational field to 60 degrees in this example. Such an inclined orientation of the interaction surface 130 is for operation by a standing or seated on the table 10
Benutzer besonders ergonomisch vorteilhaft, insbesondere in Kombination mit der oben erläuterten räumlichen Nähe der Interaktionsfelder 131, 132 zur Öffnung 120 des Schachts 110. Wie oben ausgeführt umfasst das erfindungsgemäße Prozessiersystem neben der Prozessiereinheit auch eine insbesondere mikrofluidische Kartusche. Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Users particularly ergonomically advantageous, in particular in combination with the above-mentioned spatial proximity of the interaction fields 131, 132 to the opening 120 of the shaft 110. As stated above, the processing system according to the invention in addition to the processing unit also includes a particular microfluidic cartridge. The embodiment of the invention shown in Figures 1 to 3
Prozessiersystems 1000 umfasst neben einem Beispiel für die Prozessiereinheit 100 auch ein Beispiel für die Kartusche 200, welche in Figur 1 auf dem Tisch 10 befindlich gezeigt ist. Die Kartusche 200 umfasst dabei einen mindestens zweiProcessing system 1000 includes an example of the processing unit 100 as well as an example of the cartridge 200, which is shown in FIG. 1 on the table 10. The cartridge 200 comprises at least two
Schichten 210, 220 umfassenden Schichtaufbau, wobei sich die Schichten 210, 220 entlang einer Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 200 erstrecken, wobei die Haupterstreckungsebene 250, wie in Figur 1 gezeigt, einer Ebene entlang der längsten räumlichen Ausdehnung der im wesentlichen Layers 210, 220 comprising layer structure, wherein the layers 210, 220 extend along a main extension plane 250 of the cartridge 200, wherein the main extension plane 250, as shown in Figure 1, a plane along the longest spatial extent of the substantially
kassettenförmigen Kartusche 200 entspricht. Die Kartusche 200 umfasst in diesem Beispiel eine erste Kammer 241 zur Aufnahme einer fluiden Probe 201 und eine zweite Kammer 242, in welcher sich eine Reagenz 202 für die cassette-shaped cartridge 200 corresponds. The cartridge 200 in this example comprises a first chamber 241 for receiving a fluid sample 201 and a second chamber 242, in which a reagent 202 for the
Prozessierung der Probe 201 befinden kann. Die Kartusche 200 umfasst ferner einen wiederverschließbaren Deckel 260 zur ersten Kammer 241, so dass bei geöffnetem Deckel 260 die Probe 201 in die erste Kammer 241 eingebracht werden kann. Die ersten Kammer 241 ist durch ein erstes Ventil 231 von der zweiten Kammer 242 getrennt. Die zweite Kammer 242 ist durch ein zweites Ventil 232 von einem Detektionsbereich 243 der Kartusche 200 getrennt, wobei der Detektionsbereich 243 beispielsweise ein Microarray zum Nachweis vorgegebener Spezies umfasst. Die Kartusche 200 kann ja nach Art der Prozessierung, für welche die Kartusche 200 eingerichtet ist, also abhängig von der Art des durchzuführenden Tests, insbesondere Assays, an der Probe 201 weitere fluidische Strukturen wie Kammern, Ventile oder Pumpen umfassen. Processing of the sample 201 may be located. The cartridge 200 further comprises a resealable lid 260 to the first chamber 241, so that when the lid 260 is opened, the sample 201 is introduced into the first chamber 241 can be. The first chamber 241 is separated from the second chamber 242 by a first valve 231. The second chamber 242 is separated by a second valve 232 from a detection area 243 of the cartridge 200, wherein the detection area 243 comprises, for example, a microarray for detecting predetermined species. Depending on the type of test to be carried out, in particular assays, the cartridge 200 can indeed comprise further fluidic structures such as chambers, valves or pumps on the sample 201, depending on the type of processing for which the cartridge 200 is set up.
Figur 3 zeigt die Prozessiereinheit 100 mit in den Schacht 110 aufgenommener Kartusche 200. Wie aus der Figur 3 ersichtlich, erstrecken sich die Schichten 210, 220 der Kartusche 200 entlang der Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 200, so dass die Haupterstreckungsebene 250 eine Neigung a gegenüber der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche 200 im Schacht 110 der Prozessiereinheit 100 aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit 100 in der für den Betrieb der Prozessiereinheit 100 vorgegebenen Ausrichtung befindet, was in diesem Beispiel einer Platzierung Prozessiereinheit 100 auf einer horizontalen Fläche entspricht, beispielweise wie oben ausgeführt auf dem oben genannten Tisch 10. Wie ferner in Figur 3 zu sehen ist, decken sich die Haupterstreckungsebene 250 der Kartusche 100 und die Neigung, das heißt die Haupterstreckungsrichtung 111 des Schachts 120. Durch die vorteilhafte Neigung der Kartusche 200 in dem geneigten Schacht 120 können sowohl die Probe 201 als auch die Reagenzien durch eine einfache Öffnung der ersten Ventils 231 beziehungsweise des zweiten Ventils 232 unter Ausnutzung der Erdanziehung in der Kartusche 200 weiterbefördert werden. Ferner wird durch die Neigung der Kartusche 200 verhindert, dass größere Reste, beispielsweise in Form von kapillaren oder tröpfchenförmigen 3 shows the processing unit 100 with the cartridge 200 accommodated in the shaft 110. As can be seen in FIG. 3, the layers 210, 220 of the cartridge 200 extend along the main extension plane 250 of the cartridge 200 so that the main extension plane 250 has a slope a in relation to FIG Direction of action 1 of the earth gravity field when the cartridge 200 is received in the shaft 110 of the processing unit 100 and the processing unit 100 is in the predetermined for the operation of the processing unit 100 orientation, which in this example corresponds to a placement processing unit 100 on a horizontal surface, for example As can be seen further in FIG. 3, the main extension plane 250 of the cartridge 100 and the inclination, that is to say the main extension direction 111 of the shaft 120 coincide due to the advantageous inclination of the cartridge 200 in the inclined one Well 120 can The sample 201 as well as the reagents can be forwarded by simply opening the first valve 231 or the second valve 232 by utilizing gravity in the cartridge 200. Furthermore, the tendency of the cartridge 200 prevents larger residues, for example in the form of capillary or droplet-shaped
Rückständen, der Probe 201 oder der Reagenzien 202 nach Weiterbeförderung in den Kammern 241, 242 verbleiben, was bei einer horizontalen oder vertikalen Prozessierung der Kartusche 200 nicht ohne weiteres möglich ist. Eine Öffnung der Ventile 231, 232 sowie eine Detektion der weiterbeförderten und Residues, the sample 201 or the reagents 202 remain in the chambers 241, 242 after further transport, which is not readily possible in a horizontal or vertical processing of the cartridge 200. An opening of the valves 231, 232 and a detection of the weiterbeförderten and
prozessierten Probe 201 im Detektionsbereich 243 der Kartusche 200, beispielsweise unter Zuhilfenahme eine Microarrays 244 im Detektionsbereich 243, kann dabei durch Aktuatoren 161, 162 der Prozessiereinheit 100 beziehungsweise durch eine Ausleseeinheit 165 der Prozessiereinheit 100 erfolgen. Processed sample 201 in the detection region 243 of the cartridge 200, for example with the aid of a microarray 244 in the detection region 243, can be actuated by actuators 161, 162 of the processing unit 100 or by a readout unit 165 of the processing unit 100.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel zum FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the invention
erfindungsgemäßen Verfahren 500 zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche Method 500 according to the invention for inclined processing of a particular microfluidic cartridge and one into the cartridge
aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit, beispielsweise in Verbindung mit dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt 501 wird die Prozessiereinheit 100 so ausgerichtet, dass sich ein Schacht zur Aufnahme der Kartusche 200 in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt. In einem zweiten Schritt 502 wird die Kartusche 200 in den Schacht 110 der recorded biological sample with a processing unit, for example in conjunction with the embodiment shown in Figures 1 to 3. In a first step 501, the processing unit 100 is aligned so that a slot for receiving the cartridge 200 in the processing unit extends inclined with respect to the direction of action 1 of the earth's gravity field. In a second step 502, the cartridge 200 is inserted into the shaft 110 of the
Prozessiereinheit 100 aufgenommen. Alternativ kann der zweite Schritt auf vor dem ersten Schritt erfolgen. In einem dritten Schritt 503 wird die bezüglich der Wirkrichtung 1 des Erdgravitationsfelds geneigte Kartusche 200 prozessiert. Vorzugsweise wird die Probe 201 dabei in die Kartusche 201 eingebracht, bevor die Kartusche 200 in die Prozessiereinheit 100 aufgenommen wird. Dabei kann vorteilhafterweise die Kartusche 200 zunächst auf dem Tisch 10 platziert und anschließend die Probe 201 in die erste Kammer 241 werden. Um die erste Kammer 241 zu verschließen, muss der Benutzer lediglich den Deckel 260 der Kartusche 200 in Richtung der Tischoberfläche 11 bewegen und beispielsweise durch sanften Fingerdruck in Richtung der Oberfläche des Tisches 11 schließen. Anschließend kann die Kartusche 200 in den Schacht 110 der Prozessiereinheit 100 eingeführt und die Prozessiereinheit 100 über die Interaktionsfelder 131, 131 bedient für die nachfolgende Prozessierung bedient werden. Processor 100 recorded. Alternatively, the second step may be done prior to the first step. In a third step 503, the cartridge 200 inclined with respect to the direction of action 1 of the gravitational field is processed. In this case, the sample 201 is preferably introduced into the cartridge 201 before the cartridge 200 is received in the processing unit 100. In this case, advantageously, the cartridge 200 can first be placed on the table 10 and then the sample 201 can be in the first chamber 241. In order to close the first chamber 241, the user only has to move the lid 260 of the cartridge 200 in the direction of the table surface 11 and, for example, close it in the direction of the surface of the table 11 by gentle finger pressure. Subsequently, the cartridge 200 can be inserted into the shaft 110 of the processing unit 100 and the processing unit 100 operated via the interaction fields 131, 131 for the subsequent processing.

Claims

Ansprüche claims
1. Prozessiereinheit (100) für eine Prozessierung einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche (200) und einer in die Kartusche (200) aufgenommenen biologischen Probe (201), wobei die Prozessiereinheit (100) einen Schacht (110) für eine A processing unit (100) for processing a particularly microfluidic cartridge (200) and a biological sample (201) accommodated in the cartridge (200), wherein the processing unit (100) has a shaft (110) for a
Aufnahme der Kartusche (200) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (110) derart in der Prozessiereinheit (100) angeordnet ist, dass bei einer für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit (100) der Schacht (110) sich bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt.  Receiving the cartridge (200), characterized in that the shaft (110) is arranged in the processing unit (100) in such a way that, for an orientation of the processing unit (100) predetermined for the operation of the processing unit (100), the shaft (110) extends inclined with respect to the direction of action (1) of the earth's gravitational field.
2. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 1, wobei der Schacht (110) bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung der Prozessiereinheit (100) einen ersten Neigungswinkel (a) zwischen 5 und 85 Grad, vorzugsweise zwischen 25 und 35 Grad, ganz bevorzugt zwischen 25 und 30 Grad, zur 2. Processing unit (100) according to claim 1, wherein the shaft (110) has a first inclination angle (a) between 5 and 85 degrees, preferably between 25 and 35, at the orientation of the processing unit (100) predetermined for the operation of the processing unit (100) Degrees, more preferably between 25 and 30 degrees, for
Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist.  Direction of action (1) of the earth's gravitational field has.
3. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Schacht (110) 3. Processing unit (100) according to claim 1 or 2, wherein the shaft (110)
bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds derart geneigt erstreckt, dass sich, bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung, ein den Schacht (110) abschließendes Ende (112) bezüglich der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds unterhalb einer Öffnung (120) zur Eingabe der Kartusche (200) in den Schacht (110) befindet.  with respect to the effective direction (1) of the earth's gravitational field extends inclined so that, at the for the operation of the processing unit (100) predetermined orientation, a the shaft (110) final end (112) with respect to the effective direction (1) of the earth's gravitational field below an opening (120) for inputting the cartridge (200) into the slot (110).
4. Prozessiereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schacht (110) einen rechteckigen mit vorzugsweise einer oder mehrerer 4. Processing unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the shaft (110) has a rectangular with preferably one or more
abgerundeter Ecken (121) umfassenden Querschnitt (122) aufweist. having rounded corners (121) of cross-section (122).
5. Prozessiereinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessiereinheit (100) einer Interaktionsfläche (130) umfasst, wobei die 5. Processing unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the processing unit (100) comprises an interaction surface (130), wherein the
Interaktionsfläche (130) bei der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung einen zweiten Neigungswinkel (b) bezüglich der  Interaction surface (130) at the predetermined for the operation of the processing unit (100) alignment a second angle of inclination (b) with respect to
Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist.  Direction of action (1) of the earth's gravitational field has.
6. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 5, wobei die Interaktionsfläche (130) eine Öffnung (120) des Schachts (110) zur Eingabe der Kartusche (200) in den Schacht (110) aufweist. The processing unit (100) of claim 5, wherein the interaction surface (130) has an opening (120) of the well (110) for inputting the cartridge (200) into the well (110).
7. Prozessiereinheit (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Interaktionsfläche (130) und der Schacht (110) einen Winkel zwischen 80 und 100 Grad, insbesondere zwischen 85 und 95 Grad, bevorzugt 90 Grad, zueinander aufweisen 7. processing unit (100) according to claim 5 or 6, wherein the interaction surface (130) and the shaft (110) at an angle between 80 and 100 degrees, in particular between 85 and 95 degrees, preferably 90 degrees to each other
8. Prozessiersystem (100) umfassend eine Prozessiereinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine insbesondere mikrofluidische Kartusche (200), wobei die Kartusche (200) einen mindestens zwei Schichten (210, 220) umfassenden 8. processing system (100) comprising a processing unit (100) according to any one of claims 1 to 7 and a particular microfluidic cartridge (200), wherein the cartridge (200) comprises at least two layers (210, 220)
Schichtaufbau umfasst, wobei sich die Schichten (210, 220) entlang einer  Layer structure, wherein the layers (210, 220) along a
Haupterstreckungsebene (250) erstrecken, so dass die Haupterstreckungsebene (250) eine Neigung gegenüber der Wirkrichtung (1) des Erdgravitationsfelds aufweist, wenn die Kartusche (200) im Schacht (110) der Prozessiereinheit (100)  Main extension plane (250), so that the main extension plane (250) has a slope with respect to the effective direction (1) of the earth gravity field when the cartridge (200) in the shaft (110) of the processing unit (100)
aufgenommen ist und sich die Prozessiereinheit (100) in der für den Betrieb der Prozessiereinheit (100) vorgegebenen Ausrichtung befindet.  is received and the processing unit (100) is in the predetermined for the operation of the processing unit (100) alignment.
9. Verfahren (500) zum geneigten Prozessieren einer insbesondere mikrofluidischen Kartusche und einer in die Kartusche aufgenommenen biologischen Probe mit einer Prozessiereinheit, umfassend die Schritte: 9. Method (500) for inclined processing of a particular microfluidic cartridge and a biological sample accommodated in the cartridge with a processing unit, comprising the steps:
• Ausrichtung (501) der Prozessiereinheit, so dass sich ein Schacht zur  • alignment (501) of the processing unit, so that a slot for
Aufnahme der Kartusche in die Prozessiereinheit bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigt erstreckt  Receiving the cartridge extends into the processing unit inclined with respect to the direction of action of the earth's gravitational field
• Aufnahme (502) der Kartusche in den Schacht der Prozessiereinheit • Take the cartridge (502) into the hopper of the processing unit
• Prozessierung (503) der bezüglich der Wirkrichtung des Erdgravitationsfelds geneigten Kartusche • Processing (503) of the cartridge inclined with respect to the direction of action of the earth's gravitational field
10. Verfahren (500) nach Anspruch 9, wobei die Probe in die Kartusche eingebracht wird, bevor die Kartusche in die Prozessiereinheit aufgenommen wird. The method (500) of claim 9, wherein the sample is introduced into the cartridge before the cartridge is received in the processing unit.
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