[go: up one dir, main page]

DE102018200518A1 - Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb Download PDF

Info

Publication number
DE102018200518A1
DE102018200518A1 DE102018200518.4A DE102018200518A DE102018200518A1 DE 102018200518 A1 DE102018200518 A1 DE 102018200518A1 DE 102018200518 A DE102018200518 A DE 102018200518A DE 102018200518 A1 DE102018200518 A1 DE 102018200518A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium
microfluidic device
chamber
channel
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102018200518.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018200518B4 (de
Inventor
Tino Frank
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102018200518.4A priority Critical patent/DE102018200518B4/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201880086506.5A priority patent/CN111565847B/zh
Priority to US16/961,803 priority patent/US20210114031A1/en
Priority to KR1020207020140A priority patent/KR20200110323A/ko
Priority to EP18845400.3A priority patent/EP3740315A1/de
Priority to PCT/EP2018/085927 priority patent/WO2019137775A1/de
Priority to CA3088037A priority patent/CA3088037A1/en
Priority to JP2020538909A priority patent/JP7171739B2/ja
Publication of DE102018200518A1 publication Critical patent/DE102018200518A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018200518B4 publication Critical patent/DE102018200518B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—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
    • B01L3/502769—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 multiphase flow arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—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
    • B01L3/502723—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 venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0605—Metering of fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0663—Stretching or orienting elongated molecules or particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0673—Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0469—Buoyancy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—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
    • B01L3/502738—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 integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B01L7/525—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples with physical movement of samples between temperature zones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen mindestens eines ersten Mediums (2, 9) an einem ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung (1),
b) Transportieren des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) von dem ersten Ort an einen zweiten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung (1), wobei das mindestens eine erste Medium (2, 9) von mindestens einem zweiten Medium (3) derart umschlossen ist, dass das mindestens eine erste Medium (2, 9) nur an das mindestens eine zweite Medium (3) und an Fluidbegrenzungen (24) der mikrofluidischen Vorrichtung (1) oder nur an das mindestens eine zweite Medium (3) angrenzt, und wobei das mindestens eine erste Medium (2, 9) und das mindestens eine zweite Medium (2, 9) nicht miteinander mischbar sind.

Description

  • Stand der Technik
  • Mikrofluidische Systeme erlauben das Analysieren von kleinen Probenmengen mit einer hohen Sensitivität. Automation, Miniaturisierung und Parallelisierung von Verfahren erlauben dabei eine Reduktion von händischen Schritten und können somit dazu beitragen, Fehler zu vermeiden. Miniaturisierung von mikrofluidischen Systemen erlaubt zudem Laborprozesse direkt bei der Probe durchzuführen, so dass keine allgemeine Laborumgebung benötigt wird. Stattdessen kann ein Prozess auf einen fluidischen Chip reduziert werden. Daher können mikrofluidische Anwendungen auch als „Lab-on-Chip“ bezeichnet werden. Dieses Einsatzgebiet der Mikrofluidik wird auch als „Point-of-care (PoC)“ bezeichnet.
  • Eine Herausforderung bei mikrofluidischen Systemen ist die insbesondere die Überführung von makroskopischen Proben in die mikrofluidische Umgebung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hier wird ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung sowie eine mikrofluidische Vorrichtung für dieses Verfahren vorgestellt. Die abhängigen Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens an.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren können insbesondere mikrofluidisch beschränkte Samplelösungen in einer mikrofluidischen Vorrichtung mit einem mikrofluidischen Kammern- und Kanalsystem verlustfrei bewegt werden. Insbesondere kann mit dem beschriebenen Verfahren ein beschränktes Sample (z.B. Zelllysat von wenigen Zellen, cfDNA Material, Zytokinanreicherung) von einer Probeeingabekammer in eine Kammer zur Durchführung einer Detektionsmethode (z.B. PCR) blasen- und verlustfrei überführt werden.
  • Durch eine Probenzugabe kann seltenes Material (z.B. zellfreie DNA, zirkulierende Krebszellen, sekretierte Zytokine, Lysat von wenigen Zellen) in einem kleinen Volumen einer mikrofluidischen Vorrichtung angereichert werden und somit in einer hohen Konzentration vorgelegt werden. Diese Probeeingabekammer muss bei dem beschriebenen Verfahren nicht an der gleichen Stelle der mikrofluidischen Vorrichtung sein, an der auch eine Auswertung und/oder eine Weiterprozessierung stattfinden. Die Probe kann stattdessen mit dem beschriebenen Verfahren innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung transportiert werden. Ein derartiger Transport geschieht im Stand der Technik oft in einer wässrigen Lösung durch laminaren Fluss. Dies kann allerdings zur Folge haben, dass Material sich an den Kanalwänden ablagert oder durch mehr Flüssigkeit oder Diffusion verdünnt wird. Desweitern kann durch eine Kontaktfläche zur Außenwelt und/oder durch eine fehlende Möglichkeit zur Vorbenetzung der Kammer Luft in das System gelangen, was zu störenden Blasen für Folgeprozesse führen kann.
  • Der Begriff „mikrofluidisch“ bezieht sich hier vor allem auf die Größenordnung der mikrofluidischen Vorrichtung. Die mikrofluidische Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den darin angeordneten fluidischen Kanälen und Kammern physikalische Phänomene relevant sind, die im Allgemeinen der Mikrotechnik zugeordnet werden. Hierzu zählen beispielsweise Kapillareffekte, Effekte (insbesondere mechanische Effekte) die im Zusammenhang mit Oberflächenspannungen des Fluids stehen. Hinzu zählen weiterhin Effekte wie Thermophorese und Elektrophorese. Diese Phänomene sind in der Mikrofluidik üblicherweise dominant gegenüber Effekten wie der Schwerkraft. Die mikrofluidische Vorrichtung kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass sie zumindest teilweise mit einem schichtweisen Verfahren hergestellt ist und Kanäle zwischen Schichten des Schichtaufbaus angeordnet sind. Der Begriff „mikrofluidisch“ kann auch über die Querschnitte innerhalb der Vorrichtung charakterisiert werden, welche zur Führung des Fluids dienen. Üblich sind beispielsweise Querschnitte im Bereich von 100 µm [Mikrometer] mal 100 µm bis hin zu 800 µm mal 800 µm. Auch deutlich kleinere Querschnitte, beispielsweise im Bereich von 1 µm bis 20 µm [Mikrometer], insbesondere im Bereich von 3 µm bis 10 µm sind möglich.
  • Bei der mikrofluidischen Vorrichtung kann es sich insbesondere um ein sogenanntes „Lab on a Chip“ bzw. um ein „Point-of-care“ System (PoC) handeln. Ein solches „Lab on a Chip“ ist dazu bestimmt und eingerichtet, biochemische Prozesse durchzuführen. Das bedeutet, dass Funktionalitäten eines makroskopischen Labors z. B. in ein Kunststoffsubstrat integriert werden. Die mikrofluidische Vorrichtung kann z. B. Kanäle, Reaktionskammern, vorgelagerte Reagenzien, Ventile, Pumpen und/oder Aktuations-, Detektions- und Steuereinheiten aufweisen. Die mikrofluidische Vorrichtung kann ermöglichen, biochemische Prozesse vollautomatisch zu prozessieren. Damit können z. B. Tests an flüssigen Proben durchgeführt werden. Derartige Tests können z. B. in der Medizin Anwendung finden. Die mikrofluidische Vorrichtung kann auch als eine mikrofluidische Kartusche bezeichnet werden. Insbesondere durch Eingabe von Proben in die mikrofluidische Vorrichtung können in der mikrofluidischen Vorrichtung biochemische Prozesse durchgeführt werden. Dabei können den Proben auch zusätzliche Substanzen beigemischt werden, die biochemische Reaktionen auslösen, beschleunigen und/oder ermöglichen.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann insbesondere ein erstes Medium von einem ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung an einen zweiten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung transportiert werden.
  • In Schritt a) des beschriebenen Verfahrens wird mindestens ein erstes Medium an einem ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung bereitgestellt.
  • Bei dem ersten Medium handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit, insbesondere um eine wässrige Lösung. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Medium um ein zu untersuchende Probe handeln.
  • Unter „Bereitstellen“ ist hier insbesondere zu verstehen, dass das mindestens eine erste Medium an den ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung gebracht wird, beispielsweise durch Einfüllen des mindestens einen ersten Mediums durch eine Öffnung in die mikrofluidische Vorrichtung. „Bereitstellen“ umfasst beispielsweise aber auch, dass die mikrofluidische Vorrichtung der mindestens ein erstes Medium bereits vor Beginn des beschriebenen Verfahrens enthielt. So kann beispielsweise eine mikrofluidische Vorrichtung von einem Lieferanten bezogen werden, in der das mindestens eine erste Medium bereits in einer Kammer vorgelagert ist. Auch ist es möglich, dass das mindestens eine erste Medium in Schritt a) durch Zusammengabe von mehreren Substanzen erhalten und insoweit bereitgestellt wird. So kann beispielsweise ein Lösungsmittel in der mikrofluidischen Vorrichtung vorgelagert sein. Bei Zugabe einer Probe in die mikrofluidische Vorrichtung kann die Probe mit dem Lösungsmittel versetzt werden. Die Lösung der Probe in dem Lösungsmittel kann das erste Medium sein.
  • In Schritt b) des beschriebenen Verfahrens wird das mindestens eine erste Medium von dem ersten Ort an einen zweiten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung transportiert. Dabei ist das mindestens eine erste Medium von mindestens einem zweiten Medium derart umschlossen, dass das mindestens eine erste Medium nur an das mindestens eine zweite Medium und an Fluidbegrenzungen der mikrofluidischen Vorrichtung oder nur an das mindestens eine zweite Medium angrenzt. Das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium sind nicht miteinander mischbar.
  • In Schritt b) erfolgt der Transport des ersten Mediums durch die mikrofluidische Vorrichtung. Dabei kann das mindestens eine erste Medium besonders gut geschützt werden. Insbesondere dazu ist das mindestens eine erste Medium von dem mindestens einen zweiten Medium vorzugsweise derart umschlossen, dass das mindestens eine erste Medium nur an das mindestens eine zweite Medium und optional zusätzlich an Fluidbegrenzungen der mikrofluidischen Vorrichtung angrenzt.
  • Als Fluidbegrenzung kommt hier insbesondere jede Wandung der mikrofluidischen Vorrichtung in Betracht, die beispielsweise einen Kanal oder eine Kammer der mikrofluidischen Vorrichtung begrenzt. Medien wie das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium können innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung insbesondere innerhalb der Fluidbegrenzungen vorliegen und bewegt werden. Die Fluidbegrenzungen können an der dem zu begrenzenden Fluid insbesondere ein Material wie Glas und/oder Kunststoff aufweisen.
  • Das mindestens eine erste Medium kann in Schritt b) insbesondere davor geschützt werden, mit anderen Substanzen in Kontakt zu kommen. Das kann erreicht werden, indem das mindestens eine erste Medium, soweit es nicht mit einer Fluidbegrenzung in Kontakt steht, nur mit dem mindestens einen zweiten Medium in Kontakt steht. Dadurch, dass das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium nicht miteinander mischbar sind, kann das mindestens eine erste Medium ohne Veränderung durch Kontakt mit dem zweiten Medium transportiert werden. Das mindestens eine zweite Medium kann insbesondere als ein Hilfsmittel für den Transport des mindestens einen ersten Mediums aufgefasst werden. Nach dem Transport können das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium voneinander getrennt werden.
  • Das mindestens eine zweite Medium ist vorzugsweise ein Öl. Auch ist bevorzugt, dass das mindestens eine zweite Medium eine organische Substanz ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das mindestens eine erste Medium polar und das mindestens eine zweite Medium unpolar ist. Das ist beispielsweise bei Wasser als erstem Medium und Öl als zweitem Medium der Fall. Als wässrige Lösung kann Wasser versetzt mit klassischen Attributen wie Tween, Triton-X, BSA und/oder Calcium für das erste Medium eingesetzt werden. Als mögliche zweite Medien können insbesondere inerte Mineralöle, Silikonöle und/oder fluorierte Öle eingesetzt werden. Auf den Einsatz von Tensiden wird vorzugsweise verzichtet.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann insbesondere ein definiertes Volumen einer wässrigen Phase (als dem mindestens einen ersten Medium) in einer Ölphase (als dem mindestens einen zweiten Medium) eingeschlossen werden und kontrolliert bewegt werden. Beispielsweise kann dabei ein sich in der wässrigen Phase befindender Analyt in einer limitierten, kleinen Menge vorliegen und verlust- und verdünnungsfrei in der mikrofluidischen Vorrichtung prozessiert werden.
  • Durch den Einsatz des mindestens einen zweiten Mediums (insbesondere einer organischen Phase) kann das mindestens eine erste Medium (insbesondere ein wässriges Volumen) so eingeschlossen werden, dass sich beispielsweise ein limitierter Analyt in dem mindestens einen ersten Medium nicht durch Ablagerung oder Diffusion verdünnt. Es ist somit insbesondere ein verlustfreier Transport von limitierten Probematerialien (als erstem Medium) möglich. So kann zum Beispiel ein lokal in einem mikrofluidisch kleinen Volumen erzeugtes Lysat aus wenigen Zellen von einer Eingabekammer an eine andere Stelle in der mikrofluidischen Vorrichtung transportiert werden, um es biochemisch zu verarbeiten.
  • Der verlustfreie Transport von limitiertem Material wie DNA, Proteinen und/oder einzelnen Zellen kann ein Design einer mikrofluidschen Prozessiereinheit ermöglichen, in dem beispielsweise ein Heizer oder optische Einheiten an einer anderen Stelle als eine Probeeingabe vorgesehen sind. Dies kann ein besonders universelles Design der mikrofluidischen Vorrichtung ermöglichen.
  • Ferner kann durch ein erstes Befüllen der mikrofluidischen Vorrichtung mit dem mindestens einen zweiten Medium eine Benetzung von Fluidbegrenzungen (also insbesondere von Kanalwänden und/oder Kammerwänden) erfolgen. Dabei kann sich eine dünne Schicht des zweiten Mediums an den Fluidbegrenzungen ablagern. Diese dünne Schicht kann beispielswiese bei Polycarbonat als Material der Fluidbegrenzung den Vorteil haben, dass keine DNA an dem Polycarbonat (bzw. an der Schicht aus dem zweiten Medium) gebunden wird. Das kann zu einem verlustfreien Transport von DNA in dem mindestens einen ersten Medium beitragen.
  • Die mikrofluidische Vorrichtung umfasst vorzugsweise ein Einwegflusssystem, welches nach Art des Point-of-care eine Diagnose ermöglicht. Die Komponenten der mikrofluidischen Vorrichtung können dabei in einem Polycarbonatspritzgussteil gefertigt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt a) ein vorgebbares Volumen des mindestens einen ersten Mediums in einer Kammer der mikrofluidischen Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Kammer mindestens einen Anschluss aufweist, und wobei das vorgebbare Volumen des mindestens einen ersten Mediums in der Kammer separiert und abgemessen wird, indem der mindestens eine Anschluss mit dem mindestens einen zweiten Medium außerhalb der Kammer umströmt wird.
  • Das mindestens eine erste Medium kann insbesondere eine zu analysierende Probe sein. Insbesondere in einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein, eine genau bestimmte Menge (insbesondere ein genau bestimmtes Volumen) des mindestens einen ersten Medium beispielsweise für eine Analyse zu verwenden. Um ein derart genau bestimmte Menge des mindestens einen ersten Mediums zu erhalten, kann die gewünschte Menge des mindestens einen ersten Mediums gemäß der vorliegenden Ausführungsform separiert und abgemessen werden. So kann insbesondere die in dieser Ausführungsform betrachtete Kammer der mikrofluidischen Vorrichtung insbesondere über den mindestens einen Anschluss mit dem mindestens einen ersten Medium befüllt werden. Ist die Kammer vollständig mit dem mindestens einen ersten Medium befüllt, entspricht das Volumen des mindestens einen ersten Mediums dem (vorzugsweise bekannten) Volumen der Kammer. Allerdings kann eine Abgrenzung zwischen dem Volumen innerhalb der Kammer und außerhalb der Kammer insbesondere im Bereich des mindestens einen Anschlusses problematisch sein. So kann unklar sein, wo genau die Grenze der Kammer durch den mindestens einen Anschluss verläuft. In der vorliegenden Ausführungsform kann diese Grenze durch das mindestens eine zweite Medium festgelegt werden. Vorzugsweise ist der mindestens eine Anschluss derart ausgebildet, dass ein Strom des mindestens einen zweiten Mediums (mit vorzugsweise festgelegten Parametern wie beispielsweise einer Strömungsgeschwindigkeit) in reproduzierbarer Weise den mindestens einen Anschluss umströmt. Bei einem derartigen reproduzierbaren Umströmen ergibt sich eine Grenzfläche zwischen dem mindestens einen ersten Medium und dem mindestens einen zweiten Medium, die sich insbesondere im Bereich des mindestens einen Anschlusses befindet. Durch diese Grenze kann das Volumen der Kammer eindeutig festgelegt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere erste Medien in Schritt a) bereitgestellt, wobei die mehreren ersten Medien gemäß Schritt b) derart transportiert werden, dass die mehreren ersten Medien in einer Kammer der mikrofluidischen Vorrichtung gemischt werden.
  • Insbesondere kann es sich bei den mehreren ersten Medien um Komponenten einer zu analysierenden Substanz handeln. Dabei können die mehreren ersten Medien beispielsweise solange voneinander getrennt bleiben, bis eine Analyse durchgeführt werden soll. So kann beispielsweise eine Reaktion zwischen den mehreren ersten Medium bis zur Durchführung der Analyse verhindert werden.
  • Die Zweiphasentechnologie (bei der das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium verwendet werden) kann insbesondere genutzt werden, um zwei beschränkte Samplevolumen oder Fluide (als die mehreren ersten Medien) zu mischen. Beide vorzugsweise wässrigen Volumen der ersten Medien können verlustfrei zu einer Kammer geführt werden und dort mittels Diffusion gemischt werden. Ein derartiges Vermischen kann insbesondere deshalb hinreichend schnelle erfolgen, wenn die zu mischenden Volumen hinreichend klein sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zumindest ein Teil des mindestens einen ersten Mediums und/oder zumindest ein Teil des mindestens einen zweiten Mediums in Schritt b) zumindest zeitweise durch peristaltisches Pumpen transportiert.
  • Unter peristaltischem Pumpen ist hier eine Pumpe zu verstehen, die eine Flüssigkeit mit Hilfe von Peristaltik fördert. Eine typische Peristaltikpumpe ist eine Schlauchpumpe, auch Schlauchquetschpumpe genannt. Peristalikpumpen sind Verdrängerpumpen, bei denen das zu fördernde Medium durch eine äußere mechanische Verformung durch einen Kanal hindurchgedrückt wird. Mikrofluidische Peristaltikpumpen können durch eine Mehrzahl von Ventilen aufgebaut sein. Häufig eingesetzte mikrofluidische Ventile umfassen einen Kanal, der durch eine Bewegung der Kanalwand in Folge einer elektrischen Kraft oder einer magnetischen Kraft verschließbar ist. Solche Ventile erzeugen eine (innere) Volumenveränderung des Kanals. Wenn solche Ventile in einer Serienschaltung entlang eines Kanals angeordnet sind, kann durch eine geeignete Ansteuerung der Ventile erreicht werden, dass eine Peristaltik des Kanals auftritt, welche eine Förderung der Flüssigkeit bewirkt. Durch das Öffnen und Schließen der Ventile treten Volumenveränderungen eines Kanals auf, durch welche ein Transport eines Mediums durch den Kanal der mikrofluidischen Vorrichtung erfolgt. Eine peristaltische Pumpe hat den Vorteil, dass dafür keine (anderen) pumpenden Elemente neben den Ventilen (beispielsweise mechanisch oder elektrisch arbeitende Pumpenkammern) benötigt werden. Es genügt, dass die Mehrzahl der Ventile vorgesehen ist. Für das peristaltische Pumpen ist es bevorzugt, dass die Möglichkeit einer (automatischen) Ventilschaltung besteht, gemäß welcher die Ventile automatisiert in einer zur Förderung geeigneten Reihenfolge angesteuert werden.
  • Durch Kombination von festen Kanalgeometrien mit on-chip Pumpen kann ein dynamisches Einstellen von Volumina ermöglicht werden. Das ist insbesondere in einem Zweiphasensystem (umfassend das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium) besonders gut möglich. Wäre hingegen beispielsweise nur eine wässrige Phase vorgesehen (also zum Beispiel nur das mindestens eine erste Medium), so wären die Volumen durch fixe Geometrien der Kammern vorgegeben. Mit einem Zweiphasensystem hingegen bildet die Kammergeometrie nur noch eine obere Grenze des möglichen Volumens. Da sich eine wässrige und eine Ölphase nicht mischen, kann das inerte Öl, das von der wässrigen Phase nicht benötigte Volumen kompensieren. Dies kann eine zusätzliche dynamische Komponente und eine Adjustierung von Volumen innerhalb der mikrofluidischen Vorrichtung ermöglichen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin zumindest den folgenden Verfahrensschritt, der vor, während oder nach Schritt
    • b) durchgeführt wird:
    • c) Entfernen mindestens eines Gaseinschlusses.
  • Gaseinschlüsse können insbesondere in Form von Gasblasen in der mikrofluidischen Vorrichtung vorliegen. Gaseinschlüsse können insbesondere deshalb nachteilig sein, weil durch diese Volumina nur ungenau bestimmt werden können und/oder weil es zu Reaktionen zwischen dem Gas und insbesondere dem mindestens einen ersten Medium kommen kann. In der vorliegenden Ausführungsform können Gaseinschlüsse entfernt werden. Bei dem Gas kann es sich insbesondere um Luft handeln. Auch kann das Gas ein Produkt von chemischen Reaktionen sein.
  • Der mindestens eine Gaseinschluss kann insbesondere durch Transport eines Mediums entfernt werden. So kann insbesondere ein den mindestens einen Gaseinschluss umschließendes Medium derart durch die mikrofluidische Vorrichtung bewegt werden, dass der mindestens eine Gaseinschluss an eine Stelle der mikrofluidischen Vorrichtung gelangt, an der ein (entgegen der Gravitationsrichtung) nach oben gerichteter Strömungspfad zum Entweichen des Gases für den mindestens einen Gaseinschluss zugänglich ist.
  • Der mindestens eine Gaseinschluss kann insbesondere insofern entfernt werden, als dass das Gas aus der mikrofluidischen Vorrichtung geleitet wird oder dass das Gas zumindest aus einem Teil des mikrofluidischen Vorrichtung in einen anderen Teil der mikrofluidischen Vorrichtung geleitet wird, wobei das Gas in dem letztgenannten Teil weniger schädlich oder störend ist.
  • Der mindestens eine Gaseinschluss kann aber auch dadurch entfernt werden, dass ein in dem mindestens einen ersten Medium gelöstes Gas (also eine Substanz, die unter Normalbedingungen gasförmig vorliegt) aus dem mindestens einen ersten Medium entfernt wird. So kann ein Zweiphasensystem (umfassend das mindestens eine erste Medium und das mindestens eine zweite Medium) ein Entgasen der mikrofluidischen Vorrichtung besonders gut ermöglichen, weil viele Öle (die vorzugsweise als das mindestens eine zweite Medium verwendet werden) eine höhere Gaslöslichkeit haben als Wasser (das vorzugsweise als eine wesentliche Komponente das mindestens einen ersten Mediums verwendet wird). Daher kann erreicht werden, dass in Wasser gelöste Gase in die Gasphase übergehen und anschließend in dem Öl wieder gelöst werden. Insoweit kann ein Gaseinschluss auch durch eine Quasiphasenextraktion entfernt werden.
  • Ein Entfernen des mindestens einen Gaseinschlusses kann insbesondere in der bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens erreicht werden, in der die mikrofluidische Vorrichtung zumindest während eines Teils von Schritt c) derart orientiert ist, dass eine Seite eines Abschnitts, aus dem der mindestens eine Gaseinschluss entfernt wird, gegenüber einer horizontalen Ebene verkippt ist.
  • Vorzugsweise ist die mikrofluidische Vorrichtung während des gesamten Schritt c) derart orientiert, dass eine Seite eines Abschnitts, aus dem der mindestens eine Gaseinschluss entfernt wird, gegenüber einer horizontalen Ebene verkippt ist. Vorzugsweise ist die mikrofluidische Vorrichtung derart orientiert, dass die Seite des Abschnitts, aus dem der mindestens eine Gaseinschluss entfernt wird, gegenüber der horizontalen Ebene um einen Winkel im Bereich von 20° bis 45° verkippt ist, insbesondere um 30°.
  • Durch das Verkippen der mikrofluidischen Vorrichtung kann erreicht werden, dass das Gas aus dem mindestens einen Gaseinschluss nach oben (also entgegen der Gravitationsrichtung) entweichen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt c) eine Temperatur eines Fluids, in dem der mindestens eine Gaseinschluss eingeschlossen ist, verändert.
  • Durch die Temperaturänderung kann eine Löslichkeit des Gases in dem Fluid reduziert werden, so dass das Gas aus dem Gaseinschluss leichter entweichen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der mindestens eine Gaseinschluss in Schritt c) durch Transport des mindestens einen ersten Mediums und/oder des mindestens einen zweiten Mediums entfernt.
  • Die Verwendung des mindestens einen ersten Mediums und/oder des mindestens einen zweiten Mediums zum Entfernen des mindestens einen Gaseinschlusses kann insbesondere insofern vorteilhaft sein, als dass das mindestens einen erste Medium und/oder das mindestens eine zweite Medium ohnehin in der mikrofluidischen Vorrichtung vorhanden sind bzw. dass diese Medium durch das beschriebene Verfahren ohnehin bewegt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Shuttle-Polymerase-Kettenreaktion [Shuttle-PCR] durchgeführt, wobei das mindestens eine erste Medium ein Reaktionsmedium der Shuttle-Polymerase-Kettenreaktion ist.
  • Eine PCR ist ein Verfahren zur Vervielfältigung von DNA, bei dem das Enzym DNA-Polymerase verwendet wird. Eine PCR kann insbesondere unter Veränderung der Temperatur des Reaktionsmediums erfolgen. Bei einer Shuttle-PCR wird diese Temperatur dadurch verändert, dass das Reaktionsmedium zwischen Orten mit verschiedener Temperatur (insbesondere zwischen Kammern mit verschiedener Temperatur) transportiert wird. So kann eine Temperaturveränderung besonders schnell erfolgen.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren kann sich insbesondere der Vorteil ergeben, dass eine Shuttle-PCR definiert, blasenfrei und ohne Verlust durchgeführt werden kann. In einem Einphasensystem bestünde hingegen die Gefahr, dass Reste des Reaktionsmediums in einem Kanal zurückbleiben und/oder Luft in die Reaktionskammer gelangen könnte.
  • Als ein weiterer Aspekt wird eine mikrofluidische Vorrichtung vorgestellt, welche zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bestimmt und eingerichtet ist.
  • Die weiter vorne beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sind auf die beschriebene mikrofluidische Vorrichtung anwendbar und übertragbar.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung und Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1a bis 1d: vier schematische Darstellungen von mikrofluidischen Vorrichtungen mit einem ersten Medium und einem zweiten Medium
    • 2a bis 2c: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein Volumen eines ersten Mediums separiert und abgemessen wird,
    • 3a bis 3e: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in fünf aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein erstes Medium erzeugt und ein Volumen des ersten Mediums separiert, abgemessen und abtransportiert wird,
    • 4a bis 4e: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in fünf aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein erstes Medium in zwei Teilvolumina separiert, abgemessen und abtransportiert wird,
    • 5: eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, bei der eine Kammer teilweise mit einem ersten Medium gefüllt ist,
    • 6a bis 6f: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in sechs aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei zwei erste Medien miteinander gemischt werden,
    • 7a bis 7f: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung mit mehreren Ventilen, die zum peristaltisches Pumpen in sechs aufeinanderfolgenden Zeitpunkten unterschiedlich geschaltet sind,
    • 8a und 8b: zwei schematische Darstellungen zum peristaltisches Pumpen,
    • 9a bis 9d: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein peristaltisches Pumpen durchgeführt wird,
    • 10a bis 10d: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein Gaseinschluss entfernt wird,
    • 11: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung, die verkippt orientiert ist,
    • 12a bis 12c: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei ein Gaseinschluss entfernt wird,
    • 13a bis 13d: schematische Darstellungen einer mikrofluidischen Vorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, wobei eine Shuttle-PCR durchgeführt wird, und
    • 14 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele aus den vorherigen Figuren.
  • In 1a bis 1d wird gezeigt, wie in einer mikrofluidischen Vorrichtung 1 eine flüssige Phase als erstes Medium 2 zwischen zwei Ölphasen als zweitem Medium 3 eingeschlossen werden kann. Dabei kann das erste Medium 2 insbesondere mit einem definierten Volumen vorgelegt werden. Das Volumen des ersten Mediums 2 kann durch die fixe und präzise herstellbare Geometrie der mikrofluidischen Vorrichtung 1 festgelegt werden. In dieser Form kann somit auch eine definierte Konzentration des ersten Mediums 2, insbesondere wenn es ich dabei um einen Analyten handelt, vorgelegt werden.
  • Um das Volumen des ersten Mediums 2 zu bewegen, ohne dass sich der Analyt darin durch Diffusion verdünnt, wird das erste Medium 2 zwischen dem zweiten Medium 3 (hier durch zwei Ölphasen gezeigt) eingeschlossen. Da Öl und Wasser sich nicht mischen, findet keine Verdünnung des ersten Mediums 2 durch Diffusion statt. Dies kann einen verlustfreien mikrofluidischen Transport eines definierten Volumens des ersten Mediums 2 durch einen ersten Kanal 5 oder aus einer ersten Kammer 4 heraus ermöglichen. Die erste Kammer 4 ist über einen ersten Anschluss 25 mit einem ersten Kanal 5 und über einen zweiten Anschluss 26 mit einem zweiten Kanal 6 verbunden. Das erste Medium 2 und das zweite Medium 3 sind von Fluidbegrenzungen 24 umgeben.
  • Insbesondere kann das erste Medium 2 in der ersten Kammer 4 vorgelagert sein (1a) und durch den ersten Anschluss 25 aus dieser in den ersten Kanal 5 transportiert werden (1b). Im weiteren Verlauf des ersten Kanals 5 kann das erste Medium 2 zwischen dem zweiten Medium 3 eingeschlossen sein (1c). In 1d ist eine andere Situation gezeigt, in der das erste Medium 2 in einer ersten Kammer 4 der mikrofluidischen Vorrichtung 1 eingeschlossen ist.
  • Die 2a bis 2c und 3a bis 3e zeigen zwei Ausführungen einer mikrofluidischen Vorrichtung, mit der ein definiertes Volumen einer wässrigen Phase als erstem Medium 2 zwischen zwei inerte Ölphasen als zweitem Medium 3 gebracht werden kann.
  • In der Ausführungsform gemäß den 2a bis 2c ist eine erste Kammer 4 mit bekanntem Volumen zwischen einem ersten Kanal 5 und einem zu dem ersten Kanal 5 parallelen zweiten Kanal 6 angeordnet. Die erste Kammer 4 ist über einen ersten Anschluss 25 mit einem ersten Kanal 5 und über einen zweiten Anschluss 26 mit einem zweiten Kanal 6 verbunden. Durch geeignete Fluidkontrolle (beispielsweise durch Anwendung von Ventilen oder eines Druckausgleichsystems) kann der Fluss in verschiedene Richtungen und Kanalkompositionen eingestellt werden (beispielsweise als Fluss nur in den Kanälen 5, 6 oder als Fluss vom zweiten Kanal 6 durch die erste Kammer 4 in den ersten Kanal 5). In einem ersten Schritt wird die zunächst mit einem zweiten Medium 3 befüllte erste Kammer 4 (2a) mit einer wässrigen Phase als erstem Medium 2 durchflossen und der Fluss gestoppt, so dass die erste Kammer 4 vollständig mit dem ersten Medium 2 befüllt ist (2b). Die benachbarten Kanäle 5, 6, nicht aber die erste Kammer 4, werden anschließend mit Öl als zweitem Medium 3 durchspült, so dass die erste Kammer 4 von zwei mit Öl befüllten Kanälen 5, 6 umgeben ist (2c). Nun kann ein Fluss vom zweiten Kanal 6 durch die erste Kammer 4 in den ersten Kanal 5 eingestellt werden. Dabei bewegen sich die drei Phasen (also das zweite Medium 3 im zweiten Kanal 6, das erste Medium 2 in der ersten Kammer 4 und das zweite Medium 3 im ersten Kanal 5) laminar ohne sich zu durchmischen.
  • In zweiten Ausführungsform gemäß den 3a bis 3e grenzt die erste Kammer 4 nur (über einen ersten Anschluss 25) an einen ersten Kanal 5 und nicht an einen ersten Kanal 5 und einen zweiten Kanal 6 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 2a bis 2c. Ein Teil der ersten Kammer 4 ist offen oder (wie gezeigt) durch eine gasdurchlässige Membran 7 von der Umgebung der mikrofluidischen Vorrichtung 1 abgetrennt, sodass zwischen der ersten Kammer 4 und der Umgebung Luft ausgetauscht und/oder Druck ausgeglichen werden können. Die gasdurchlässige Membran 7 kann insbesondere als ein Probeeingabebereich verwendet werden, insbesondere für Anwendungen, bei denen nur geringe Mengen einer Probe in die mikrofluidische Vorrichtung eingebracht werden.
  • In 3a ist zudem gezeigt, dass in der ersten Kammer 4 eine Probe 8 (beispielsweise als Festkörper oder Lyobead) vorliegt. Zum Lösen der Probe 8 und/oder zum Befüllen der ersten Kammer 4 wird der erste Kanal 5 zunächst mit Öl als zweitem Medium 3 befüllt, um das Gesamtsystem zu entlüften. Die erste Kammer 4 wird dann mit einer flüssigen Phase als erstem Medium 2 befüllt ( 3b). Wenn die Kammer vollständig befüllt ist, wird der erste Kanal 5 wieder mit Öl als zweitem Medium 3 durchströmt und die erste Kammer 4 somit vollständig abgeschlossen (3c). Das erste Medium 2 kann dann wieder zwischen eine Ölphase als zweitem Medium 3 eingeschlossen werden, indem die erste Kammer 4 über den ersten Kanal 5 ausgepumpt wird (3d), bis die erste Kammer 4 leer ist (3e).
  • In den 4a bis 4e ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mikrofluidischen Vorrichtung 1 gezeigt, mit der ein definiertes Volumen einer wässrigen Phase als erstem Medium 2 zwischen zwei inerte Ölphasen als zweitem Medium 3 gebracht werden kann. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel aus den 2a bis 2c werden hier nacheinander zwei Teilvolumen des ersten Mediums 2 aus der ersten Kammer 4 entnommen. Der in 4a gezeigte Ausgangspunkt entspricht weitgehend der Darstellung in 2c. Durch einen Strom des zweiten Mediums 3 aus dem zweiten Kanal 6 in den ersten Kanal 5 wird ein Teil des ersten Mediums 2 aus der ersten Kammer 4 entnommen (4b). Anschließend wird der erste Kanal 5 wieder mit dem zweiten Medium 3 durchströmt (4c). Danach wird der restliche Teil des ersten Mediums 2 aus der ersten Kammer 4 entnommen (4d). Wie in 4e zu erkennen, liegt das erste Medium 2 im weiteren Verlauf des ersten Kanals 5 in zwei Teilen vor, die jeweils von dem zweiten Medium 3 eingeschlossen sind. Die 4a bis 4e zeigen somit, dass ein Zweiphasensystem (mit erstem Medium 2 und zweitem Medium 3) auch ausgenutzt werden kann, um eine mirkofluidische Kammer nur partiell blasenfrei mit einer wässrigen Phase (als erstem Medium 2) zu befüllen. Das Restvolumen der Kammer kann entsprechend mit einer inerten Ölphase (als zweitem Medium 3) kompensiert werden. Dies kann eine dynamische Anpassung von Reaktionsvolumen ermöglichen.
  • In 5 ist ein Zustand aus dem Ausführungsbeispiel aus den 4a bis 4e gezeigt, bei dem die erste Kammer 4 teilweise mit dem ersten Medium 2 und teilweise mit dem zweiten Medium 3 befüllt ist.
  • Die 6a bis 6f zeigen ein Ausführungsbeispiel einer mikrofluidischen Vorrichtung 1, in welcher zwei wässrige Phasenfluide (als ein erste Medium 2 und ein weiteres erstes Medium 9) gemischt werden. Dabei wird das erste Medium 2 zur Hälfte in eine erste Kammer 4 mit definiertem Volumen gefüllt ( 6a). Die erste Kammer 4 ist über einen ersten Anschluss 25 mit einem ersten Kanal 5 und über einen zweiten Anschluss 26 mit einem zweiten Kanal 6 verbunden. Der zuführende erste Kanal 5 wird dann wieder vollständig mit Öl als zweitem Medium 3 befüllt (6b und 6c). Darauf wird der erste Kanal 5 mit dem weiteren ersten Medium 9 gefüllt (6d). Mit dem weiteren ersten Medium 9 wird dann die erste Kammer 4 (vorzugsweise langsam) aufgefüllt, so dass die ganze erste Kammer 4 mit den beiden ersten Medien 2, 9 im richtigen Verhältnis gefüllt ist. Der erste Kanal 5 wird dann wieder mit dem zweiten Medium 3 befüllt, so dass die beiden ersten Medien 2, 9 in der ersten Kammer 4 wieder von dem zweiten Medium 3 in den Kanälen 5, 6 umschlossen sind (6e). Durch Diffusion können sich die die beiden ersten Medien 2, 9 in der ersten Kammer 4 schnell mischen, insbesondere wenn die jeweiligen Volumina klein sind. Das Ergebnis ist in 6f gezeigt, in der in der ersten Kammer 4 ein Gemisch 10 aus den beiden ersten Medien 2, 9 vorliegt. Der Mischprozess kann durch eine Temperaturveränderung beschleunigt werden. Sofern gewünscht, können beim Vermischen auch (bio-)chemische Reaktionen ausgeführt werden. Die Kombination von definierten Pumpprozessen und vorgegebenen Kammergeometrien kann ein Mischen mit verschieden Verhältnissen zwischen den ersten Medien 2, 9 ermöglichen.
  • In den 7a bis 7f ist gezeigt, wie Fluide in einem linearen oder zirkulären Kanalsystem einer mikrofluidischen Vorrichtung mittels Ventilen mit kontrollierter Geschwindigkeit bewegt werden können. Ventile in der mikrofluidischen Vorrichtung können nicht nur zum Öffnen und Abschliessen von mikrofluidischen Pfaden benutzt werden, sondern können auch als peristaltische Pumpen eingesetzt werden. Entlang eines gewünschten mikrofludischen Pfades (der linear oder zirkulär sein kann und hier als ein linearer erster Kanal 5 gezeigt ist), bilden die Ventile durch serielles Öffnen und Schließen eine peristaltische Pumpe. Die 7a bis 7f zeigen das Prinzip am Beispiel von drei nebeneinander liegenden Ventilen 11, 12, 13. Ein Kreis deutet dabei ein geöffnetes Ventil an, während ein Kreuz ein geschlossenes Ventil anzeigt. Der Ventilstatus kann auch digital dargestellt werden, indem beispielsweise eine „1“ für „geöffnet“ und eine „0“ für „geschlossen“ steht. Die Ventilstatusabfolge 100 (7e),110 ( 7d),010 (7c),011 (7b),001 (7a),101 (7f) erzeugt eine Bewegung von links nach rechts in der gezeigten Darstellung. Die Abfolge 001 (7a),011 (7b),010 (7c),110 (7d),100 (7e),101 (7f) erzeugt einen quasilaminaren Fluss von rechts nach links.
  • In den 8a und 8b ist zudem gezeigt, dass die Ventile 11, 12, 13 nicht nebeneinander platziert sein müssen, sondern beliebig entlang des ersten Kanals 5 angeordnet sein können. Dies hat den Vorteil, dass keine speziellen Pumpventile platziert werden müssen, sondern ohnehin vorhandenen Ventile 11, 12, 13 verwendet werden können. Die Flussgeschwindigkeit kann in einem bestimmten Intervall mittels einer Dauer einer Pause zwischen aufeinander folgenden Ventilstellungen eingestellt werden.
  • In den 9a bis 9d ist gezeigt, wie die Ausführungsform gemäß den 2a bis 2c durch peristaltisches Pumpe in einem Mehrkammernsystem (umfassend eine erste Kammer 4, eine zweite Kammer 14 und eine dritte Kammer 15) realisiert werden kann. In einem ersten Schritt wird die mikrofluidische Vorrichtung 1 mit einer Ölphase als zweitem Medium 3 vollständig befüllt (9a). Das muss nicht notwendigerweise durch peristaltisches Pumpen erfolgen. Ist die mikrofluidische Vorrichtung 1 befüllt, werden ein fünftes Ventil 18 und ein sechstes Ventil 19 zwischen den Kammern 4, 14, 15 und einem ersten Kanal 5 geschlossen ( 9b). Ein seitlich zu den Kammern 4, 14, 15 angeordneter Kanal 5 wird dann zumindest teilweise mit dem ersten Medium 2 befüllt. Ist dieser Zustand erreicht, werden das fünfte Ventil 18 und das sechse Ventil 19 zu den Kammern 4, 14, 15 geöffnet und es wird so lange mit den Ventilen 11, 12, 13 peristaltisch gepumpt, bis die erste Kammer 4 vollständig mit dem ersten Medium 2 befüllt ist (9c und 9d). Die Pumpe kann an ein optisches Feedbacksystem gekoppelt sein, und bei voller Befüllung automatisch gestoppt werden. Alternativ kann schon ein eingeklemmter wässriger Plug mit dem Kammervolumen in die erste Kammer 4 eingeführt werden. Ist die erste Kammer 4 vollständig befüllt, wird das fünfte Ventil 18 zur ersten Kammer 4 geschlossen und der erste Kanal 5 wieder vollständig mit dem zweiten Medium 3 gespült (durch Öffnen eines vierten Ventils 17), so dass nur noch das erste Medium 2 in der ersten Kammer 4 zurückbleibt (9d).
  • In den 10a bis 10d ist gezeigt, wie ein Zweiphasensystem (mit einem ersten Medium 2 und einem zweiten Medium 3) zur Entfernung von Gaseinschlüssen 16 in dem ersten Medium 2 genutzt werden kann. Gaseinschlüsse 16 wie störende Blasen werden in diesem Aufbau durch einen Temperaturgradienten entfernt. Dazu sind drei mikrofluidische Kammern 4, 14, 15 hintereinander angeordnet und mittels einem jeweiligen kleinen Kanal miteinander verbunden. Jede der drei Kammern 4, 14, 15 ist individuell beheizbar. Die erste Kammer 4 wird dabei auf die höchste Temperatur gestellt und die zweite Kammer 14 und die dritte Kammer 15 auf eine tiefere. Dabei bewegen sich die erhitzen Gaseinschlüsse 16 aus dem ersten Medium 2 in das kältere zweite Medium 3. Wirkt entlang der Kammergeometrie (wie gezeigt) noch die Gravitationskraft, steigen die Gaseinschlüsse 16 auf Grund der geringeren Dichte ganz nach oben. Es bildet sich somit ein Fluidsystem, in welchem das erste Medium 2 in der ersten Kammer 4 vorliegt, wobei die zweite Kammer 14 und die dritte Kammer 15 mit dem zweiten Medium 3 gefüllt sind. In der dritten Kammer 15 kann sich eine Gasphase bilden. Die Temperatur kann dann in dem zweiten Medium 3 nochmals angehoben werden, um sicherzustellen, dass sich das Gas ganz oben ansiedelt. Das Phasensystem kann jeweils um eine Kammer verschoben werden, wobei sich das erste Medium 2 dann in beispielsweise in der zweiten Kammer 14 befindet und das blasenfreie zweite Medium 3 in der dritten Kammer 15. Die blasenbeinhaltende erste Kammer 4 ist dann aus dem Kammersystem ausgeschieden. Die erste Kammer 4 kann geschlossen werden oder mit dem zweiten Medium 3 nachgefüllt werden.
  • 11 zeigt, wie eine Neigung der mikrofluidischen Vorrichtung 1 und thermisch verschiedene Zonen für die Entfernung von Gaseinschlüssen 16 gemäß den 10a bis 10d ausgenutzt werden können. Die Gravitation muss nicht vollständig wirken. Stattdessen ist auch eine Neigung (z.B. von 30°) möglich. In 11 sind eine horizontale Ebene 21 und ein Winkel 22 zwischen der horizontalen Ebene 21 und einer Seite 23 der mikrofluidischen Vorrichtung 1 aus 10a bis 10d gezeigt. Das in den 10a bis 10d gezeigte Dreikammersystem kann so orientiert sein, dass die erste Kammer 4 mit dem ersten Medium 2 unten liegt (c1 in der 11). Jede Kammer 4, 14, 15 liegt dann in einer eigenen thermischen Zone (T1 , T2 , T3 ). Die Schwerkraft kann dabei bewirken, dass sich das leichte Gas aus dem Gaseinschluss 16 durch Erhitzen an das obere Ende der dritten Kammer 15 verschiebt (c3 in 11).
  • Die 12a bis 12c zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Gaseinschluss 16 wie für die 10a bis 10d und 11 entfernt werden kann. In den 12a bis 12c wird davon ausgegangen, dass das Gaseinschluss 16 gemäß dem Verfahren gemäß den 10a bis 10d mit Hilfe der Konditionen aus 11 aus dem ersten Medium 2 entfernt worden ist (12a). Um nun den Gaseinschluss 16 aus der mikrofluidischen Vorrichtung 1 zu entfernen, wird ein zweites Medium 3 von unten durch die drei Kammern 4, 14, 15 nachgeschoben, bis das erste Medium 2 komplett von der ersten Kammer 4 in die zweite Kammer 14 verschoben worden ist. Dabei wird der Gaseinschluss 16 von der dritten Kammer 15 in den ersten Kanal 5 verdrängt (12b). Anschließend kann durch Nachschieben von zweitem Medium 3 durch den ersten Kanal 5 (nicht aber durch die Kammern 4, 14, 15) das Gas aus der mikrofluidischen Vorrichtung 1 abgeführt werden, so dass eine vollständig blasenfreie mikrofluidische Vorrichtung 1 zurückbleibt (12c).
  • Die 13a bis 13d zeigen, wie mit einem Zweiphasensystem und der Kombination der oben beschriebenen Entfernung eines Gaseinschlusses 16 eine blasenfreie Shuttle-PCR durchgeführt werden kann. In einer Shuttle-PCR wird, im Gegensatz zu einem Thermocycler, nicht die Temperatur von Heizern dynamisch verändert, sondern die Reaktionsmischung zwischen verschiedenen Heizern mit konstanten Temperaturen verschoben. Um eine Shuttle-PCR durchzuführen, kann die mikrofluidische Vorrichtung 1 insbesondere gemäß den 7a bis 7f, 10a bis 10d und 11 ausgebildet sein. Bei der Anordnung von drei Kammern 4, 14, 15 und einem ersten Kanal 5 sind vorzugsweise drei Ventile 11, 12, 13 vorgesehen, welche eine peristaltische Pumpe bilden. Die PCR-Reaktionsmischung (als erstes Medium 2) wird vorzugsweise blasenfrei in der ersten Kammer 4 vorgelegt, während die zweite Kammer 14 und die dritte Kammer 15 sowie der erste Kanal 5 mit dem zweiten Medium 3 gefüllt sind ( 13a). Die Kammern 4, 14, 15 werden auf die entsprechenden für die PCR benötigten Temperaturen eingestellt. Das erste Medium 2 als PCR-Gemisch kann dann für jeweils vorgesehene Zeiten in den entsprechenden Kammern 4, 14, 15 gehalten werden, bevor es peristaltisch in die nächste der Kammern 4, 14, 15 gepumpt wird (13b bis 13d). Es ist insbesondere gezeigt, wie zwischen zwei Temperaturen hin- und hergefahren (gependelt, engl. „shuttled“) wird. Durch das Umkehren der Pumpfrequenz, wie anhand der 7a bis 7f beschrieben, kann in beide Richtung gepumpt werden.
  • 14 zeigt ein Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung 1 gemäß einem der Ausführungsbeispiele aus den vorherigen Figuren. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    1. a) Bereitstellen mindestens eines ersten Mediums 2, 9 an einem ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung 1,
    2. b) Transportieren des mindestens einen ersten Mediums 2, 9 von dem ersten Ort an einen zweiten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung 1, wobei das mindestens eine erste Medium 2, 9 von mindestens einem zweiten Medium 3 derart umschlossen ist, dass das mindestens eine erste Medium 2, 9 nur an das mindestens eine zweite Medium 3 und an Fluidbegrenzungen 24 der mikrofluidischen Vorrichtung 1 oder nur an das mindestens eine zweite Medium 3 angrenzt, und wobei das mindestens eine erste Medium 2, 9 und das mindestens eine zweite Medium 2, 9 nicht miteinander mischbar sind.
  • Weiterhin umfasst das Verfahren vorzugsweise den folgenden (gestrichelt eingezeichneten) Verfahrensschritt, der vor, während oder nach Schritt b) durchgeführt wird:
    • c) Entfernen mindestens eines Gaseinschlusses 16.
  • Im Beispiel der 14 wird Schritt c) nach Schritt b) durchgeführt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer mikrofluidischen Vorrichtung (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen mindestens eines ersten Mediums (2, 9) an einem ersten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung (1), b) Transportieren des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) von dem ersten Ort an einen zweiten Ort der mikrofluidischen Vorrichtung (1), wobei das mindestens eine erste Medium (2, 9) von mindestens einem zweiten Medium (3) derart umschlossen ist, dass das mindestens eine erste Medium (2, 9) nur an das mindestens eine zweite Medium (3) und an Fluidbegrenzungen (24) der mikrofluidischen Vorrichtung (1) oder nur an das mindestens eine zweite Medium (3) angrenzt, und wobei das mindestens eine erste Medium (2, 9) und das mindestens eine zweite Medium (2, 9) nicht miteinander mischbar sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) ein vorgebbares Volumen des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) in einer Kammer (4, 14, 15) der mikrofluidischen Vorrichtung (1) bereitgestellt wird, wobei die Kammer (4, 14, 15) mindestens einen Anschluss (25, 26) aufweist, und wobei das vorgebbare Volumen des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) in der Kammer (4, 14, 15) separiert und abgemessen wird, indem der mindestens eine Anschluss (25, 26) mit dem mindestens einen zweiten Medium (3) außerhalb der Kammer (4, 14, 15) umströmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere erste Medien (2, 9) in Schritt a) bereitgestellt werden, und wobei die mehreren ersten Medien (2, 9) gemäß Schritt b) derart transportiert werden, dass die mehreren ersten Medien (2, 9) in einer Kammer (4, 14, 15) der mikrofluidischen Vorrichtung (1) gemischt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) und/oder zumindest ein Teil des mindestens einen zweiten Mediums (3) in Schritt b) zumindest zeitweise durch peristaltisches Pumpen transportiert werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend zumindest den folgenden Verfahrensschritt, der vor, während oder nach Schritt b) durchgeführt wird: c) Entfernen mindestens eines Gaseinschlusses (16).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die mikrofluidische Vorrichtung (1) zumindest während eines Teils von Schritt c) derart orientiert ist, dass eine Seite (23) eines Abschnitts, aus dem der mindestens eine Gaseinschluss (16) entfernt wird, gegenüber einer horizontalen Ebene (21) verkippt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei in Schritt c) eine Temperatur eines Fluids, in dem der mindestens eine Gaseinschluss eingeschlossen ist, verändert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der mindestens eine Gaseinschluss (16) in Schritt c) durch Transport des mindestens einen ersten Mediums (2, 9) und/oder des mindestens einen zweiten Mediums (3) entfernt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Shuttle-Polymerase-Kettenreaktion [PCR] durchgeführt wird, wobei das mindestens eine erste Medium (2, 9) ein Reaktionsmedium der Shuttle-Polymerase-Kettenreaktion ist.
  10. Mikrofluidische Vorrichtung (1), welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmt und eingerichtet ist.
DE102018200518.4A 2018-01-15 2018-01-15 Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb Active DE102018200518B4 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018200518.4A DE102018200518B4 (de) 2018-01-15 2018-01-15 Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb
US16/961,803 US20210114031A1 (en) 2018-01-15 2018-12-19 Microfluidic Device and Method for the Operation Thereof
KR1020207020140A KR20200110323A (ko) 2018-01-15 2018-12-19 마이크로 유체 장치 및 그 작동 방법
EP18845400.3A EP3740315A1 (de) 2018-01-15 2018-12-19 Mikrofluidischen vorrichtung und verfahren zu dessen betrieb
CN201880086506.5A CN111565847B (zh) 2018-01-15 2018-12-19 微流体装置和运行该微流体装置的方法
PCT/EP2018/085927 WO2019137775A1 (de) 2018-01-15 2018-12-19 Mikrofluidischen vorrichtung und verfahren zu dessen betrieb
CA3088037A CA3088037A1 (en) 2018-01-15 2018-12-19 Microfluidic device and method for the operation thereof
JP2020538909A JP7171739B2 (ja) 2018-01-15 2018-12-19 マイクロ流体デバイスおよび該マイクロ流体デバイスを運転する方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018200518.4A DE102018200518B4 (de) 2018-01-15 2018-01-15 Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018200518A1 true DE102018200518A1 (de) 2019-07-18
DE102018200518B4 DE102018200518B4 (de) 2023-09-14

Family

ID=65351987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018200518.4A Active DE102018200518B4 (de) 2018-01-15 2018-01-15 Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210114031A1 (de)
EP (1) EP3740315A1 (de)
JP (1) JP7171739B2 (de)
KR (1) KR20200110323A (de)
CN (1) CN111565847B (de)
CA (1) CA3088037A1 (de)
DE (1) DE102018200518B4 (de)
WO (1) WO2019137775A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4010350A4 (de) * 2019-08-09 2023-11-22 Nutcracker Therapeutics, Inc. Verfahren und vorrichtungen zur herstellung für die entfernung von material aus einer therapeutischen zusammensetzung
DE102022200662A1 (de) * 2022-01-21 2023-07-27 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikrofluidische Vorrichtung und Verfahren zur Verwendung einer mikrofluidischen Vorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008061129A2 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 University Of Utah Research Foundation Methods and compositions related to continuous flow thermal gradient pcr

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4103220A1 (de) * 1991-02-02 1992-08-06 Boehringer Mannheim Gmbh Verfahren zur stabilisierung von 1-methylhydantoinase, verwendung einer stabilisierten 1-methylhydantoinase zur bestimmung eines analyten, entsprechendes bestimmungsverfahren sowie hierfuer geeignete mittel
WO1999041015A1 (de) * 1998-02-11 1999-08-19 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Miniaturisierter temperaturzonen flussreaktor
JP2002536640A (ja) * 1999-02-03 2002-10-29 アクララ バイオサイエンシーズ， インコーポレイテッド 微小流体導入の際のマルチチャネル制御
WO2002000677A1 (en) * 2000-06-07 2002-01-03 Human Genome Sciences, Inc. Nucleic acids, proteins, and antibodies
JP2004025148A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Asahi Kasei Corp 微量液体の送液方法
EP1546412B1 (de) * 2002-10-02 2014-05-21 California Institute Of Technology MIKROFLUIDISCHE NUKLEINSûUREANALYSE
KR100552706B1 (ko) * 2004-03-12 2006-02-20 삼성전자주식회사 핵산 증폭 방법 및 장치
JP2008538077A (ja) * 2005-03-16 2008-10-09 ユニバーシティ オブ シカゴ マイクロフルイディックシステム
JP2007083191A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Konica Minolta Medical & Graphic Inc マイクロリアクタ
JP5467767B2 (ja) * 2006-04-05 2014-04-09 日機装株式会社 混合器、混合装置及び医療成分測定ユニット
CN1996009B (zh) 2007-01-10 2010-05-19 博奥生物有限公司 一种用于多样品分析的微流体器件和使用方法
WO2009008236A1 (ja) * 2007-07-10 2009-01-15 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. マイクロ検査チップの液体混合方法および検査装置
US9267918B2 (en) * 2007-10-16 2016-02-23 Cambridge Enterprise Limited Microfluidic systems
CA2705213C (en) * 2007-11-07 2016-10-04 The University Of British Columbia Microfluidic device and method of using same
US8189186B2 (en) * 2007-12-27 2012-05-29 Lawrence Livermore National Security, Llc. Signal enhancement using a switchable magnetic trap
US9180453B2 (en) * 2008-08-15 2015-11-10 University Of Washington Method and apparatus for the discretization and manipulation of sample volumes
CN101486004B (zh) * 2008-12-19 2012-06-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种微流体自动定量分配装置及使用方法
JP5791634B2 (ja) * 2010-01-29 2015-10-07 マイクロニクス， インコーポレイテッド サンプル−回答型のマイクロ流体カートリッジ
CN103249486B (zh) * 2010-09-09 2015-05-27 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微流体装置、微流体计量供给系统以及用于微流体测量和计量供给的方法
JP5867668B2 (ja) * 2010-12-01 2016-02-24 セイコーエプソン株式会社 熱サイクル装置及び熱サイクル方法
DE102011017596A1 (de) * 2011-04-27 2012-10-31 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidisches System und Verfahren für eine Polymerase Kettenreaktion
DE102011078770B4 (de) * 2011-07-07 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung, mikrofluidisches System und Verfahren zum Transport von Fluiden
DE102011078976A1 (de) * 2011-07-11 2013-01-17 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung
US9410171B2 (en) * 2012-06-20 2016-08-09 The Regents Of The University Of California Non-thermal cycling for polymerase chain reaction
FR3000546B1 (fr) * 2012-12-28 2014-12-19 Biomerieux Sa Dispositif adapte pour recevoir un echantillon biologique
US20160101400A1 (en) * 2013-05-31 2016-04-14 Star Array Pte Ltd Method of disposing materials in an emulsion into wells of a device member
EP3074122A4 (de) * 2013-11-27 2017-11-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Verkapselung von mikrofluidischen tröpfchen
DE102014206140A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-01 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung und Verfahren zum Analysieren einer Probe biologischen Materials
KR101647095B1 (ko) * 2014-05-19 2016-08-11 한국과학기술원 마이크로플루이딕 장치, 장치의 제조방법 및 하이드로젤에 세포를 담지하는 방법
WO2015195051A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 National University Of Singapore Triphasic flow millireactors
CN104195028B (zh) * 2014-08-05 2017-07-25 深圳先进技术研究院 用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片及细胞筛选方法
CN106999893B (zh) * 2014-11-24 2020-07-14 宝洁公司 用于将活性物质包封于液滴和其它隔室内的方法
CN105567560A (zh) * 2015-12-30 2016-05-11 西安交通大学 一种集成式液滴微流控芯片
US9757728B2 (en) * 2016-01-26 2017-09-12 Lidong Qin Microfluidic aliquoting for single-cell isolation
US20170276527A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 General Electric Company System and method for metering gas
CN105821482B (zh) * 2016-04-29 2018-04-10 李星军 一种生化微反应体系、高通量测序的建库仪及应用
CN105944775B (zh) * 2016-06-22 2018-04-10 苏州汶颢芯片科技有限公司 单细胞分离微流控芯片
CN106757516A (zh) * 2017-01-09 2017-05-31 西南交通大学 微流控‑静电纺丝制备多级结构高分子超细纤维的方法
CN107007834A (zh) * 2017-05-10 2017-08-04 苏州万化集成生物科技有限公司 肿瘤热疗药丸及其制备装置、制备工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008061129A2 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 University Of Utah Research Foundation Methods and compositions related to continuous flow thermal gradient pcr

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021510627A (ja) 2021-04-30
EP3740315A1 (de) 2020-11-25
CN111565847B (zh) 2022-08-16
US20210114031A1 (en) 2021-04-22
CA3088037A1 (en) 2019-07-18
KR20200110323A (ko) 2020-09-23
DE102018200518B4 (de) 2023-09-14
WO2019137775A1 (de) 2019-07-18
JP7171739B2 (ja) 2022-11-15
CN111565847A (zh) 2020-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005063290B4 (de) Verfahren zum Betätigen einer chemischen Reaktionspatrone
EP3592463B1 (de) Verfahren zum zentrifugo-pneumatischen schalten von flüssigkeit
DE69319427T2 (de) Analyse bei messung des durchflusswiderstandes
EP2072131B1 (de) Mikrofluidisches Element zur Durchmischung einer Flüssigkeit in einer Reagenz
DE60035111T2 (de) Mikrofluidische systeme mit indizierungskomponenten
DE102018204624A1 (de) Verfahren und mikrofluidische Vorrichtung zur Aliquotierung einer Probenflüssigkeit unter Verwendung einer Versiegelungsflüssigkeit, Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und mikrofluidisches System
DE102014209188B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Aufbereiten einer biologischen Probe und Analysesystem zum Analysieren einer biologischen Probe
DE102011083920A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von fluidisch voneinander separierten teilvolumina einer flüssigkeit
DE102019209746A1 (de) Mikrofluidische Vorrichtung zum Prozessieren und Aliquotieren einer Probenflüssigkeit, Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung und mikrofluidisches System zum Durchführen einer Analyse einer Probenflüssigkeit
DE102009005925B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung von Biomolekülen
DE102018200518B4 (de) Mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zu dessen Betrieb
DE602005001235T2 (de) Ein mikrofluidisches System und ein Behandlungsverfahren
WO2018011085A1 (de) Handhabung von flüssigkeiten unter verwendung eines fluidikmoduls mit bezüglich einer rotationsebene geneigter fluidikebene
EP3740313B1 (de) Verfahren zum bereitstellen einer lösung der substanz in einer mikrofluidischen vorrichtung
EP2525225B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung der Differenzierung von Zellen
EP3867527B1 (de) Verfahren zum befördern mindestens eines ersten mediums innerhalb eines kanalsystems einer mikrofluidischen vorrichtung
EP3973288B1 (de) Mikrofluidisches analysesystem zur analyse von blutproben
DE102018216308A1 (de) Mikrofluidisches System, Analyseapparat zur Analyse einer Probe und Verfahren zur Handhabung eines Fluidvolumens
DE102023207560B3 (de) Halten und Transferieren von Flüssigkeiten
DE102021207014A1 (de) Mikrofluidische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung
DE102023202206A1 (de) Sequentielles Pumpen mittels eines Aktuators
DE102024114795A1 (de) Kanalsystem für Mikrofluidikanwendungen und Mikrofluidikverfahren
DE102022209418A1 (de) Mikrofluidische Vorrichtung und Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102009001474A1 (de) Diagnosevorrichtung mit Flüssigkeitssteuerung für ein Mikrodurchflusssystem
WO2025051455A1 (de) Mikrofluidisches dekantieren mit gasphase für proben biologischer zellen, insbesondere bei sedimentierten zirkulierenden tumorzellen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final