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WO2018192809A1 - Vorrichtung und verfahren für ein mikrofluidisches system zum analysieren einer probe - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für ein mikrofluidisches system zum analysieren einer probe Download PDF

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WO2018192809A1
WO2018192809A1 PCT/EP2018/059217 EP2018059217W WO2018192809A1 WO 2018192809 A1 WO2018192809 A1 WO 2018192809A1 EP 2018059217 W EP2018059217 W EP 2018059217W WO 2018192809 A1 WO2018192809 A1 WO 2018192809A1
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WO
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plunger
reagent
liquid reagent
cartridge
flexible membrane
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2018/059217
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English (en)
French (fr)
Inventor
Julian Kassel
Daniel Czurratis
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
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • B01L2400/0683—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers mechanically breaking a wall or membrane within a channel or chamber

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • a liquid reagent for a chip laboratory cartridge can be stored for long-term stability and reproducibly provided if necessary by the method of a mechanical element, such as a plunger, this process being independent of the orientation or inclination of the chip laboratory cartridge. It will be a chip laboratory cartridge for a microfluidic system for
  • the chip cartridge having the following features: a reagent receptacle having a multilayer structure, wherein an integrated cavity and a flexible membrane are arranged in the multi-layer structure, the flexible membrane at least two (polymer) ) Separates substrate layers from each other; an insert disposed in the integrated cavity, wherein the
  • Insert contains a liquid reagent and is sealed with a barrier film; and a plunger for releasing the liquid reagent from the insert, wherein the plunger is disposed opposite to the reagent receptacle, wherein an end face of the plunger has at least one planar portion for pressing the flexible membrane.
  • a chip laboratory cartridge may be a microfluidic device in which a liquid reagent is provided or transported on a chip.
  • the chip laboratory cartridge may be suitable for so-called lab-on-chip products and medical devices which receive samples of diagnostic or diagnostic material and
  • the diagnostic material may be analytical material for complex biological, chemical or physical processes.
  • liquid reagents such as saline solutions, ethanol-containing solutions, aqueous solutions
  • Reagents can be manually pipetted onto the chip laboratory cartridge or pre-stored on the cartridge. The latter brings advantages in terms of automation, contamination risks, user friendliness and transportability of chip laboratory cartridges.
  • the chip laboratory cartridge can furthermore be a chip which has a multilayer construction, that is to say it is composed of at least two layers, which are made of polymer-based substrates.
  • Substrate layers may be separated by a flexible membrane.
  • the flexible membrane is adapted to be deflected upon pressure on the same.
  • the flexible membrane is designed tear-resistant, d. H. it is so stable that it does not tear when pressed by the plunger.
  • the multi-layer structure of the chip may include cavities in the form of chambers and channels.
  • the (polymer) substrate layer can be made of plastics with high barrier properties, such as COP, COC, PP, PE or PET. Concepts based on such plastics can be integrated directly into the material system of the chip laboratory cartridge or can be fluidly connected to the chip laboratory cartridge by means of a joining process such as gluing, welding or clamping.
  • the insert may be an injection molded chamber within a sealed cavity in the (polymeric) substrate layer, the insert containing a liquid reagent for analysis of the material to be tested.
  • the insert can be glued, clamped, welded or integrated by other joining methods in the chip laboratory cartridge, which eliminates process steps in the production and / or simplified.
  • the insert may be sealed with a barrier film.
  • a barrier film By means of such a barrier film, the liquid reagent can be stored safely in the fluid chamber and can be selectively released only when required by introducing the stamp unit or the plunger into the barrier film.
  • the insert may be formed so that it can be accommodated accurately in the reagent receptacle, wherein the material of the insert may have a higher barrier property with respect to the liquid reagent, as the (polymer) substrate layer.
  • the insert may now be configured angular to an existing
  • Reagent receptacle have at least one breakthrough.
  • the breakthrough serves as a window to give the plunger an entry way into the
  • the plunger may be cylindrically shaped. By a simple cylindrically designed shape of the plunger forces required to break the barrier film are reduced, which
  • the circular segment-shaped recess in the plunger is in particular that after the tearing of the barrier film, the flexible membrane according to the design of the ram sets and thus the fluidic path can not be blocked. At the same time it is ensured by the advantageous circular segment-shaped recess of the plunger that just in this area the torn barrier film can not block the fluidic path as well, so that the liquid reagent can be efficiently expressed from the insert.
  • the end face of the plunger a
  • the obliquely extending end face of the plunger then has, for example, an angle between 0.1 ° and 30 ° with respect to a
  • the plunger may have a projection adjacent to the end face.
  • the plunger with an adjacent projection on the front side is advantageously suitable for pressing out the liquid reagent in the edge regions of the insert as well as for a multi-stage process for pressing out the liquid reagent. So can the ram with projection
  • Liquid reagent is emptied efficiently.
  • the flexible membrane can tear during
  • the flexible membrane allows a complete fluidic separation between the liquid reagent and the
  • the flexible membrane also allows a reproducible displacement of the liquid in the adjacent cavity with high transfer efficiency.
  • Liquid reagent of the plunger from the reagent receptacle initially retracted and then pressed again into the reagent receptacle.
  • Reagent release can be significantly increased.
  • the manipulation of the fluidic preferred direction also allows a reagent release at angles from 0 ° to 90 °. This allows for enormous degrees of freedom in the design and processing of the entire chip laboratory cartridge.
  • Liquid reagent of the plunger are rotated along its axis of movement.
  • the emptying efficiency can be further increased, in particular for a highly viscous liquid reagent.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • the approach presented here also provides a control unit which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
  • control unit can have at least one arithmetic unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing Signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or at least one
  • the arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit.
  • the communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.
  • a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the interfaces may for example be part of a so-called system ASICs, the various functions of the
  • Control unit includes.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for the implementation, implementation and / or
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a chip laboratory cartridge with a plunger according to an embodiment
  • Fig. 2 is a schematic representation of a cylindrical plunger penetrating into a reagent receptacle, according to one embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of a plunger with an adjacent projection on its end face, which penetrates into a Reagenzability disposer, according to an embodiment
  • Fig. 4 is a schematic representation of a plunger having a tapered surface penetrating into a reagent receptacle, according to one embodiment
  • Fig. 5 is a schematic representation of a plunger with a
  • Reagent receptacles penetrate according to one embodiment
  • Fig. 6 is a schematic representation of a plunger, in a
  • Reagent receptacle penetrates, according to an embodiment
  • FIG. 7 shows a schematic sequence of a cylindrically shaped plunger which penetrates into a chip laboratory cartridge according to an embodiment
  • Liquid reagent using the chip laboratory cartridge according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a chip laboratory cartridge 100 with an opposing tappet 102 according to one exemplary embodiment.
  • the plunger 102 and its orientation relative to a Reagenzability mattersers 104 are shown in a multi-layer structure at an angle of 90 °.
  • the plunger 102 and its orientation with respect to the reagent receptacle 104 are shown at an angle of 30 °.
  • the geometry of the plunger 102 used and on the other hand the procedure such as a method direction, a process speed and a rotation of the
  • Pestle 102 of importance. In addition, it may be in terms of
  • the reagent release in the multi-layer structure should be performed at different angles from 0 ° to 90 °.
  • the decreasing part of the gravity-driven evacuation may be achieved by an advantageous
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cylindrical plunger 102 which penetrates into a reagent receptacle 104 of a chip laboratory cartridge 100 according to an exemplary embodiment.
  • the illustration shows four individual
  • Chiplabor- cartridge 100 retracts.
  • the chip laboratory cartridge 100 comprises a reagent receptacle 104, which in turn is composed of a multi-layer structure.
  • the multilayer structure consists of at least two (polymer) substrate layers
  • Multilayer construction is additionally integrated with at least one cavity 108.
  • At least one of the (polymer) substrate layers 106 is connected to a flexible membrane 110 and another (polymer) substrate layer 106. At least one (polymer) substrate layer 106 has at least one Breakthrough 112 in which the flexible membrane 110 is not connected to the (polymer) substrate layer 106 and therefore is movable. The aperture 112 is formed through an opening of one of the substrate layers 106. In at least one (polymer) substrate layer 106 are located in a recess an additional insert 114, which ideally has higher barrier properties compared to the liquid reagent than the surrounding (polymer)
  • Substrate layer 106 and thus a long-term stable storage of a
  • Liquid reagent 116 is guaranteed.
  • the insert 114 contains the liquid reagent 116 and is provided with a barrier film
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a plunger 102 with an adjacent projection 304 on its end face 302, which in one of the
  • Reagent receptacle 102 of the chip laboratory cartridge 100 penetrates.
  • the illustration shows four individual images, of which the left-hand illustration shows a plan view of the tappet 102 and the remaining three images each show a transverse view in a sequence of the tappet 102 as it is inserted into the reagent receptacle 104 of the chip laboratory.
  • Cartridge 100 retracts.
  • Embodiment of the mechanical plunger 102 is provided with a projection 304 on the end face 302 in order to promote the tearing of the barrier film 118 in the region of the fluidic path 120.
  • a projection 304 on the end face 302 in order to promote the tearing of the barrier film 118 in the region of the fluidic path 120.
  • this increases the emptying efficiency of the liquid reagent 116 from the insert 114 and on the other hand it prevents any possible crosstalk of adjacent chambers in a chamber structure that are fluidly interconnected.
  • FIGS. 4 shows a schematic representation of a tappet 102 with an inclined surface 402, which penetrates into a reagent receptacle 102 of a chip laboratory cartridge 100 according to one exemplary embodiment.
  • the illustration shows four individual images, of which the left-hand illustration shows a plan view of the plunger 102 and the remaining three images each show a transverse view in a sequence of the plunger 102, as shown in FIGS.
  • Reagent receptacle 104 of the chip laboratory cartridge 100 retracts.
  • the end face 302 of the plunger is provided, for example, at an angle of 0.1 ° to 30 ° with respect to a movement axis of the plunger 102.
  • the obliquely extending on the flexible membrane 110 surface 402 leads to a
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a plunger 102 with a circular segment-shaped recess 502 in the end face 302, which penetrates into the reagent receptacle 104 of a chip laboratory cartridge 100 according to one exemplary embodiment.
  • the illustration shows four individual images, of which the left-hand illustration shows a plan view of the plunger 102 and the remaining three images each show a transverse view in a sequence of the plunger 102 as it enters the reagent receptacle 104 of the chip laboratory cartridge 100.
  • the plunger 102 is designed so that in the end face 302 of the plunger 102 is a semicircular or
  • This recess 502 extends along a portion of a side wall of the plunger 102.
  • the end face 302 of the plunger 102 can additionally with a
  • the advantage of the semicircular recess 502 of the end face 302 of the plunger 102 is, in particular, that after the tearing of the barrier film 118 on the formation of the end face 302 of the plunger 102 corresponding to the flexible membrane 110 sets around the plunger 102 thus the fluidic path 120 is not blocked can be.
  • the advantageous semicircular or circular segment-shaped recess 502 of the end face 302 of the tappet 102 ensures that precisely in this region the torn barrier foil 118 likewise can not block the fluidic path 120 or the probability of a blockage is reduced.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a plunger, which in a
  • Reagent receptacle 104 a chip laboratory cartridge 100 according to an embodiment penetrates.
  • the illustration shows four individual figures, which show a transverse view of a sequence of the plunger 102, as this in the
  • Reagent receptacle 104 of the chip laboratory cartridge 100 retracts.
  • the procedure of the mechanical plunger 102 plays a crucial role for a reproducible and efficient reagent release.
  • the procedure of the mechanical plunger 102 plays a crucial role for a reproducible and efficient reagent release.
  • the procedure of the mechanical plunger 102 plays a crucial role for a reproducible and efficient reagent release.
  • Retracting the plunger 102 to be beneficial For example, after the tearing foil 118 tears, the tappet 102 is returned to its original position. On the one hand, by the retraction of the plunger 102, depending on the angle of the system, already a gravity-driven
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a cylindrically shaped plunger 102, which penetrates into a reagent receptacle 104 of a chip laboratory cartridge 100 according to one exemplary embodiment.
  • the illustration shows six individual images, of which the left-hand illustration shows a plan view of the plunger 102 and the remaining five images each show a transverse view in a sequence of the plunger 102, as shown in FIGS.
  • Reagent receptacle 104 of the chip laboratory cartridge 100 retracts.
  • the stored remplissigreagenz 116 can also before the actual
  • a liquid reagent 116 such as a soap-like solution, brine, or detergent, in which solids may precipitate or settle over time.
  • a liquid reagent 116 such as a soap-like solution, brine, or detergent, in which solids may precipitate or settle over time.
  • the plunger 102 initially only partially into the integrated cavity 108 and on the flexible membrane
  • FIG. 8 shows a flowchart of a method 800 for releasing a liquid reagent using the chip laboratory cartridge according to an exemplary embodiment.
  • the plunger is used, which can penetrate through at least one opening in the (polymer) substrate layer of the reagent container by a translational, rotating or a combination of both in the chip laboratory cartridge.
  • the flexible membrane is deflected by the plunger without tearing.
  • a force is applied by the plunger, which leads to tearing of the barrier film.
  • the fluidic path for the liquid reagent is now opened.
  • an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to an embodiment is both the first feature as well as the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Chiplabor-Kartusche (100) für ein mikrofluidisches System zum Analysieren einer Probe, wobei die Chiplabor-Kartusche (100) einen Reagenzaufnahmebehälter (104) mit einem Mehrschichtaufbau aufweist, wobei in dem Mehrschichtaufbau eine integrierte Kavität (108) und eine flexible Membran (110) angeordnet sind, wobei die flexible Membran (100) zumindest zwei Substratschichten (106) voneinander trennt. Ferner umfasst die Chiplabor-Kartusche (100) ein Einlegeteil (114), das in der integrierten Kavität (108) angeordnet ist, wobei das Einlegeteil (114) ein Flüssigreagenz (116) enthält und mit einer Barrierefolie (118) versiegelt ist. Schließlich umfasst die Chiplabor-Kartusche (100) einen Stößel (102) zur Freigabe des Flüssigreagenz (116) aus dem Einlegeteil (114), wobei der Stößel (102) gegenüberliegend zu dem Reagenzaufnahmebehälter (104) angeordnet ist, wobei eine Stirnseite des Stößels (102) zumindest einen planaren Teilabschnitt zum Eindrücken der flexiblen Membran (110) aufweist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren für ein mikrofluidisches System zum Analysieren einer Probe
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Auf Chiplabor- Kartuschen wird die gesamte Funktionalität eines
makroskopischen Labors auf einem kreditkartengroßem Kunststoffsubrat untergebracht, wobei komplexe biologische, diagnostische, chemische oder physikalische Prozesse miniaturisiert ablaufen können.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen
Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Ein Flüssigreagenz für eine Chiplabor- Kartusche kann langzeitstabil gelagert werden und bei Bedarf mittels Verfahren eines mechanischen Elements, wie beispielsweise einem Stößel, reproduzierbar bereitgestellt werden, wobei dieser Vorgang unabhängig von der Ausrichtung oder Neigung der Chiplabor- Kartusche ist. Es wird eine Chiplabor- Kartusche für ein mikrofluidisches System zum
Analysieren einer Probe (beispielsweise eines diagnostischen Materials) vorgestellt, wobei die Chiplabor- Kartusche die folgenden Merkmale aufweist: einen Reagenzaufnahmebehälter mit einem Mehrschichtaufbau, wobei in dem Mehrschichtaufbau eine integrierte Kavität und eine flexible Membran angeordnet sind, wobei die flexible Membran zumindest zwei (Polymer-) Substratschichten voneinander trennt; ein Einlegeteil, das in der integrierten Kavität angeordnet ist, wobei das
Einlegeteil eine Flüssigreagenz enthält und mit einer Barrierefolie versiegelt ist; und einen Stößel zur Freigabe des Flüssigreagenz aus dem Einlegeteil, wobei der Stößel gegenüberliegend zu dem Reagenzaufnahmebehälter angeordnet ist, wobei eine Stirnseite des Stößels zumindest einen planaren Teilabschnitt zum Eindrücken der flexiblen Membran aufweist.
Bei einer Chiplabor- Kartusche kann es sich um eine mikrofluidische Vorrichtung handeln, bei der ein Flüssigreagenz auf einem Chip bereitgestellt oder transportiert wird. Insbesondere kann die Chiplabor- Kartusche für sogenannte Lab-on-Chip-Produkte und Medizinprodukte geeignet sein, welche Proben diagnostischen oder zu diagnostizierenden Materials aufnehmen und
anschließend automatisch weiterverarbeiten. Bei dem diagnostischen Material kann es sich um Analysematerial für komplexe biologische, chemische oder physikalische Prozesse handeln.
Viele Chiplabor- Kartuschen benötigen eine Auswahl an Flüssigreagenzien, beispielsweise salzhaltige Lösungen, ethanolhaltige Lösungen, wässrige
Lösungen, Detergenzien oder Trockenreagenzien, wie Lyphilisate oder Salze, die für verschiedenste diagnostische Applikationen erforderlich sind. Diese
Reagenzien können zum einen manuell auf die Chiplabor- Kartusche pipettiert werden oder bereits auf der Kartusche vorgelagert sein. Letzteres bringt Vorteile hinsichtlich Automatisierbarkeit, Kontaminationsrisiken, Bedienerfreundlichkeit und Transportfähigkeit von Chiplabor- Kartuschen mit sich.
Bei der Chiplabor- Kartusche kann es sich weiterhin um einen Chip handeln, der einen Mehrschichtaufbau aufweist, also zumindest aus zwei Schichten aufgebaut ist, die aus polymerbasierten Substraten gefertigt sind. Die (Polymer-)
Substratschichten können durch eine flexible Membran getrennt sein. Die flexible Membran ist dazu ausgebildet, um bei einem Druck auf die selbige ausgelenkt zu werden. Dabei ist die flexible Membran reißfest konzipiert, d. h. sie derart stabil, dass sie bei einem Eindrücken durch den Stößel nicht einreißt.
Der Mehrschichtaufbau des Chips kann Kavitäten in Form von Kammern und Kanälen beinhalten. Die (Polymer-) Substratschicht kann aus Kunststoffe mit hohen Barriereeigenschaften, wie zum Beispiel COP, COC, PP, PE oder PET, gefertigt sein. Konzepte, die auf solchen Kunststoffen basieren, können zum einen direkt in das Materialsystem der Chiplabor- Kartusche integriert werden oder zum anderen auch durch einen Fügeprozess, wie Kleben, Schweißen oder Klemme, fluidisch mit der Chiplabor- Kartusche verbunden werden. Bei dem Einlegeteil kann es sich um eine spritzgegossene Kammer innerhalb eines verschlossenen Ausbruchs in der (Polymer-) Substratschicht handeln, wobei das Einlegeteil ein Flüssigreagenz zur Analyse des zu untersuchenden Materials enthält. Das Einlegeteil kann geklebt, geklemmt, geschweißt oder durch andere Fügeverfahren in die Chiplabor- Kartusche integriert werden, wodurch Prozessschritte in der Fertigung entfallen und/oder vereinfacht werden.
Das Einlegeteil kann mit einer Barrierefolie versiegelt sein. Durch eine solche Barrierefolie kann das Flüssigreagenz sicher in der Fluidkammer vorgelagert werden und erst bei Bedarf durch das Einführen der Stempeleinheit bzw. des Stößels in die Barrierefolie gezielt freigesetzt werden.
Weiterhin kann das Einlegeteil so ausgeformt sein, dass er passgenau in den Reagenzaufnahmebehälter aufnehmbar ist, wobei das Material des Einlegers eine höhere Barriereeigenschaft bezüglich des Flüssigreagenz aufweisen kann, als die (Polymer-) Substratschicht. Somit können unterschiedliche Fluide mit unterschiedlichen Anforderungen an eine langzeitstabile Vorlagerung in eigens für die Anforderungen der Fluide ausgeformten Einlegern sicher in der Chiplabor- Kartusche gelagert werden.
Der Stößel ist vorteilhaft mit zumindest einen planaren Teilabschnitt zum
Eindrücken der flexiblen Membran ausgestattet, um ein möglichst effizientes Auspressen des Flüssigreagenzes aus dem Einlegeteil sicherzustellen, wobei das Einlegeteil nun eckig ausgestaltet sein kann, um ein vorhandenes
Bauvolumen in dem Reagenzaufnahmebehälter möglichst gut auszunutzen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die (Polymer-) Substratschicht des
Reagenzaufnahmebehälters über mindestens einen Durchbruch verfügen. Der Durchbruch dient als Fenster, um dem Stößel einen Eintrittsweg in den
Reagenzaufnahmebehälter zu öffnen, um das der Flüssigreagenz freizugeben, wobei der Stößel zur Reagenzfreigabe mit dem Stößel durch den Durchbruch durchfährt.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Stößel zylindrisch ausgeformt sein. Durch eine einfache zylindrisch ausgelegte Form des Stößels werden die zum Aufbrechen der Barrierefolie benötigten Kräfte reduziert, was
Kosteneinsparungen in der Auslegung des Gesamtsystems ermöglicht. In seiner einfachsten Ausgestaltung als zylindrisch ausgelegte Form kann ein solcher Stößel auch sehr kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Stirnseite des Stößels eine
kreissegmentförmige Ausnehmung aufweisen. Der Vorteil dieser
kreissegmentförmigen Ausnehmung im Stößel liegt insbesondere darin, dass nach dem Einreißen der Barrierefolie sich die flexible Membran dem Design entsprechend um den Stößel legt und somit der fluidische Pfad nicht blockiert werden kann. Gleichzeitig wird durch die vorteilhafte kreissegmentförmige Ausnehmung des Stößels sichergestellt, dass genau in diesem Bereich die eingerissene Barrierefolie den fluidischen Pfad ebenso nicht blockieren kann, sodass das Flüssigreagenz effizient aus dem Einlegeteil ausgedrückt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann die Stirnseite des Stößels eine
(beispielsweise in Richtung der flexiblen Membran) schräg verlaufende
Oberfläche aufweisen. Die schräg verlaufende Stirnseite des Stößels weist dann beispielsweise einen Winkel zwischen 0,1° und 30° in Bezug auf eine
Bewegungsachse des Stößels in Richtung des Einlegteils auf. Der Einsatz eines Stößels mit einer schräg verlaufenden Oberfläche führt zu einer
Spannungsüberhöhung der Barrierefolie an der Stirnkante des Stößels und sorgt damit für eine initiale Rissausbreitung.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Stößel an die Stirnseite angrenzend einen Vorsprung aufweisen. Der Stößel mit angrenzendem Vorsprung an der Stirnseite eignet sich vorteilhaft zum Auspressen des Flüssigreagenz in den Randbereichen des Einlegeteils sowie auch für ein mehrstufiges Verfahren zum Auspressen des Flüssigreagenz. So kann der Stößel mit Vorsprung
beispielsweise zunächst bis zum Einreißen der Barrierefolie eingefahren werden. Nach Zurückfahren des Stößels wird dieser dann beispielsweise rotiert, wodurch der Vorsprung den fluidischen Pfad nicht blockieren kann und das
Flüssigreagenz effizient entleert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die flexible Membran reißfest beim
Eindrücken des Stößels ausgeformt sein. Die flexible Membran ermöglicht eine vollständig fluidische Trennung zwischen der Flüssigreagenz und dem
mechanischen Stößel. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die
Materialauswahl der Chiplabor- Kartusche unabhängig von den der
Anforderungen der langzeitstabilen Reagenzienvorlagerung bleibt. Die flexible Membran ermöglicht weiterhin eine reproduzierbare Verdrängung der Flüssigkeit in die benachbarte Kavität bei hoher Transfereffizienz.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Freigabe von einer Flüssigreagenz unter Verwendung der Chiplabor- Kartusche vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen des Flüssigreagenz, wobei der Stößel auf die flexible Membran gedrückt wird und bis zu einer vorbestimmten Tiefe eindringt, um die Barrierefolie einzureißen; und Öffnen eines fluidischen Pfads, wobei das Flüssigreagenz in die Kavität der (Polymer-) Substratschicht verdrängt wird, um das Flüssigreagenz freizugeben.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Verfahren zur Freigabe eines
Flüssigreagenz der Stößel aus dem Reagenzaufnahmebehälter zunächst zurückgefahren und danach erneut in den Reagenzaufnahmebehälter eingedrückt werden. Durch dieses mehrstufige Verfahren des Bewegens des mechanischen Stößels erhält das freizugebende Flüssigreagenz eine fluidische Vorzugsrichtung, sodass die Reproduzierbarkeit und die Effizienz der
Reagenzfreigabe entscheidend erhöht werden kann. Die Manipulation der fluidischen Vorzugsrichtung ermöglicht weiterhin auch eine Reagenzfreigabe unter Winkeln von 0° bis 90°. Dies ermöglicht enorme Freiheitsgrade bei der Auslegung und Prozessierung der gesamten Chiplabor- Kartusche.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Verfahren zur Freigabe eines
Flüssigreagenz der Stößel entlang seiner Bewegungsachse rotiert werden. Durch eine Kombination von translatorischen und rotierenden Verfahrenswegen des mechanischen Stößels kann die Entleerungseffizienz insbesondere für ein stark viskoses Flüssigreagenz weiter erhöht werden.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in
entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine
Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des
Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder
Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Chiplabor- Kartusche mit einem Stößel gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Stößels, der in einen Reagenzaufnahmebehältereindringt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Stößels mit einem angrenzenden Vorsprung an seiner Stirnseite, der in einen Reagenzaufnahmebehälter eindringt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Stößels mit einer schräg verlaufenden Oberfläche, der in einen Reagenzaufnahmebehältereindringt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Stößels mit einer
kreissegmentförmigen Ausnehmung in der Stirnseite, der in einen
Reagenzaufnahmebehältereindringt gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Stößels, der in einen
Reagenzaufnahmebehälter eindringt, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine schematische Ablauffolge eines zylindrisch ausgeformten Stößels, der in eine Chiplabor- Kartusche eindringt gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Freigabe von einer
Flüssigreagenz unter Verwendung der Chiplabor- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Chiplabor- Kartusche 100 mit einem gegenüberliegenden Stößel 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im linken Teil der Darstellung sind der Stößel 102 und dessen Ausrichtung gegenüber eines Reagenzaufnahmebehälters 104 in einem Mehrschichtaufbau in einem Winkel von 90° dargestellt. Im rechten Teil der Darstellung sind der Stößel 102 und dessen Ausrichtung gegenüber des Reagenzaufnahmebehälters 104 in einem Winkel von 30° gezeigt.
Um insbesondere die Reproduzierbarkeit sowie Effizienz der Entleerung bei der Reagenzfreigabe zu erhöhen, sind zum einen die Geometrie der eingesetzten Stößel 102 und zum anderen dessen Verfahrensweise, beispielsweise eine Verfahrensrichtung, eine Verfahrensgeschwindigkeit und eine Rotation des
Stößels 102, von Bedeutung. Darüber hinaus kann es in Hinblick auf die
Endanwendung beim Benutzer von Interesse sein, dass die Reagenzfreigabe im Mehrschichtaufbau unter verschiedenen Winkeln von 0° bis 90° vollzogen werden sollte. Insbesondere bei Winkeln, die kleiner als 90° sind, kann der abnehmende Teil der schwerkraftgetriebenen Entleerung durch eine vorteilhafte
Ausgestaltung des Stößels 102 sowie dessen Verfahrensbewegung,
insbesondere Translation und/oder Rotation, kompensiert werden, sodass eine zuverlässige Reagenzfreigabe ermöglicht wird. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zylindrischen Stößels 102, der in einen Reagenzaufnahmebehälter 104 einer Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt vier einzelne
Abbildungen, von denen die linke Abbildung eine Draufsicht auf den Stößel 102 zeigt und die restlichen drei Abbildungen je eine Queransicht in einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den Reagenzaufnahmebehälter 104 der
Chiplabor- Kartusche 100 einfährt.
Die Chiplabor- Kartusche 100 umfasst aus einem Reagenzaufnahmebehälter 104, der sich wiederum aus einem Mehrschichtaufbau zusammensetzt. Der Mehrschichtaufbau besteht aus zumindest zwei (Polymer-) Substratschichten
106. In mindestens einer der (Polymer-) Substratschichten 106 des
Mehrschichtauf baus ist außerdem zumindest eine Kavität 108 integriert.
Mindestens eine der (Polymer-) Substratschichten 106 ist mit einer flexiblen Membran 110 und einer weiteren (Polymer-) Substratschicht 106 verbunden. Zumindest eine (Polymer-) Substratschicht 106 verfügt über mindestens einen Durchbruch 112, in dem die flexible Membran 110 nicht mit der (Polymer-) Substratschicht 106 verbunden und daher beweglich ist. Der Durchbruch 112 ist durch eine Öffnung einer der Substratschichten 106 ausgebildet. In zumindest einer (Polymer-) Substratschicht 106 befinden sich in einer Ausnehmung ein zusätzliches Einlegeteil 114, das idealerweise über höhere Barriereeigenschaften gegenüber dem Flüssigreagenz verfügt als die umgebende (Polymer-)
Substratschicht 106 und somit eine langzeitstabile Lagerung eines
Flüssigreagenz 116 gewährleistet ist. Das Einlegeteil 114 enthält das Flüssigreagenz 116 und ist mit einer Barrierefolie
118 versiegelt. Wie im mittleren Bild der Darstellung zu sehen ist, wird für die Freigabe der Flüssigreagenz 116 ein Stößel 102 durch den Durchbruch 112 eingedrückt, lenkt die flexible Membran 110 aus, ohne, dass diese reißt und bricht die Barrierefolie 118 auf. Dabei wird das Flüssigreagenz 116 über den fluidischen Pfad 120 in die integrierte Kavität 108 verdrängt und steht nun
(entsprechend dem rechten Bild der Darstellung aus Figur 2) für weitere mikrofluidische Prozesse bereit, die hier nicht näher beschrieben werden.
Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung eines Stößels 102 mit einem angrenzenden Vorsprung 304 an seiner Stirnseite 302, der in eine des
Reagenzaufnahmebehälters 102 der Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt vier einzelne Abbildungen, von denen die linke Abbildung eine Draufsicht auf den Stößel 102 zeigt und die restlichen drei Abbildungen je eine Queransicht in einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den Reagenzaufnahmebehälter 104 der Chiplabor-
Kartusche 100 einfährt.
Bei Winkeln des Reagenzaufnahmebehälters 102 gegenüber der Horizontalen, die kleiner als 90° sind, nimmt der Anteil der Schwerkraft bei der
Reagenzfreigabe zunehmend ab. Daher wird in einer vorteilhaften
Ausführungsform der mechanische Stößel 102 mit einem Vorsprung 304 an der Stirnseite 302 versehen, um das Aufreißen der Barrierefolie 118 im Bereich des fluidischen Pfades 120 zu begünstigen. Somit konzentrieren sich die höchsten Spannungen zunächst in diesem Bereich, was zum frühzeitigen Einreißen der Barrierefolie 118 in diesem Bereich führt und somit den fluidischen Pfad 120 in die integrierte Kavität 108 freigibt. Damit wird eine gewisse Vorzugsrichtung des freigegebenen Flüssigreagenz 116 erzeugt und zwar auch bei einem
abnehmenden Anteil der Schwerkraft durch eine Neigung des Chiplabor- Kartuschen-Systems 100. Dies erhöht zum einen die Entleerungseffizienz des Flüssigreagenz 116 aus dem Einlegeteil 114 und zum anderen verhindert es ein mögliches Übersprechen von benachbarten Kammern in einer Kammerstruktur, die fluidisch miteinander verbunden sind.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Stößels 102 mit einer schräg verlaufenden Oberfläche 402, der in einen Reagenzaufnahmebehälter 102 einer Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt vier einzelne Abbildungen, von denen die linke Abbildung eine Draufsicht auf den Stößel 102 zeigt und die restlichen drei Abbildungen je eine Queransicht in einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den
Reagenzaufnahmebehälter 104 der Chiplabor- Kartusche 100 einfährt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Stößels 102 wird die Stirnseite 302 des Stößels beispielsweise mit einem Winkel von 0,1 ° bis 30° in Bezug auf eine Bewegungsachse des Stößels 102 versehen. Die schräg auf die flexible Membran 110 verlaufende Oberfläche 402 führt zu einer
Spannungsüberhöhung der Barrierefolie 118 an der Stirnseite 302 des Stößels 102 und sorgt für eine initiale Rissausbreitung in diesem Bereich. Damit erzeugt man eine gewisse Vorzugsrichtung des freigegebenen Flüssigreagenz 116 auch bei abnehmendem Anteil der Schwerkraft durch Neigung der Chiplabor- Kartusche 100. Kleinere Winkel der Stirnseite 302 ermöglichen demnach eine höhere Entleerungseffizienz der Kammern, da sich die Form des Stößels 102 besser in die Form der Kammern fügen kann. Größere Winkel ermöglichen hingegen eine Rissbildung der Barrierefolie 118 bei geringeren Kräften, wobei dementsprechend die Entleerungseffizienz abnehmen kann. Verbessern lässt sich diese Entleerungseffizienz, indem die Form oder Schräge der Stirnseite 302 des Stößels 102 entsprechend dem Design des Einlegeteil 114 angepasst wird. Darüber hinaus werden mit diesen Strukturen, die zum Aufbrechen der
Barrierefolie 118 benötigten Kräfte reduziert, was Kosteneinsparungen in der Auslegung des Gesamtsystems ermöglicht. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Stößels 102 mit einer kreissegmentförmigen Ausnehmung 502 in der Stirnseite 302, der in den Reagenzaufnahmebehälter 104 einer Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt vier einzelne Abbildungen, von denen die linke Abbildung eine Draufsicht auf den Stößel 102 zeigt und die restlichen drei Abbildungen je eine Queransicht in einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den Reagenzaufnahmebehälter 104 der Chiplabor- Kartusche 100 einfährt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Stößel 102 so ausgelegt, dass sich in der Stirnseite 302 des Stößels 102 eine halbkreis- oder
kreissegmentförmige Ausnehmung 502 befindet. Diese Ausnehmung 502 erstreckt sich entlang eines Abschnitts einer Seitenwand des Stößels 102. Um die Spannung für eine kontrollierte Rissausbreitung in diesem Bereich weiter zu erhöhen, kann die Stirnseite 302 des Stößels 102 noch zusätzlich mit einem
Winkel von 0,1° bis 30° versehen werden. Der Vorteil der halbkreisförmigen Ausnehmung 502 der Stirnseite 302 des Stößels 102 liegt insbesondere darin, dass nach dem Einreißen der Barrierefolie 118 sich an der Ausformung der Stirnseite 302 des Stößels 102 entsprechend die flexible Membran 110 um den Stößel 102 legt somit der fluidische Pfad 120 nicht blockiert werden kann.
Gleichzeitig wird aber durch die vorteilhafte, halbkreis- oder kreissegmentförmige Ausnehmung 502 der Stirnseite 302 des Stößels 102 sichergestellt, dass genau in diesem Bereich die eingerissene Barrierefolie 118 den fluidischen Pfad 120 ebenfalls nicht blockieren kann oder die Wahrscheinlichkeit einer Blockade verringert ist.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Stößels, der in einen
Reagenzaufnahmebehälter 104 einer Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt vier einzelne Abbildungen, die eine Queransicht einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den
Reagenzaufnahmebehälter 104 der Chiplabor- Kartusche 100 einfährt.
Neben der Auslegung einer vorteilhaften Ausformung des Stößels 102 spielt auch die Verfahrensweise des mechanischen Stößels 102 eine entscheidende Rolle für eine reproduzierbare und effiziente Reagenzfreigabe. Neben dem bisher einstufigen Einfahren des Stößels 102 in den Mehrschichtaufbau des Reagenzaufnahmebehälters 104, kann auch ein zwei- oder mehrstufiges
Einfahren des Stößels 102 von Vorteil sein. So wird der Stößel 102 nach dem Einreißen der Barrierefolie 118 beispielsweise wieder in seine Ausgangsposition zurückgefahren. Zum einen wird durch das Zurückfahren des Stößels 102, abhängig vom Winkel des Systems, bereits eine schwerkraftgetriebene
Entleerung des Flüssigreagenz 116 begünstigt, da die flexible Membran 110 den fluidischen Pfad 120 in Richtung der integrierten Kavität 108 unmittelbar nach dem Auslenken der flexiblen Membran 110 wieder vollständig freigibt. Zum anderen hat dieses Zurückfagen den Vorteil, dass das Flüssigreagenz 116 durch das frei werdende Volumen, abhängig vom Winkel des Systems, eine gewisse Sogrichtung erfährt und beim erneuten Einfahren des Stößels 102 eine effiziente Entleerung mit Vorzugsrichtung des Flüssigreagenz 116 ermöglicht wird. Dies ist insbesondere bei stark viskosen Flüssigreagenzien von Vorteil. Bei diesem mehrstufigen Verfahren können die bereits vorgestellten vorteilhaften
Ausformungen der Stirnseite 302 oder der Seitenflanke des Stößels 102 ebenfalls eingesetzt werden.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines zylindrisch ausgeformten Stößels 102, der in einen Reagenzaufnahmebehälter 104 einer Chiplabor- Kartusche 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel eindringt. Die Darstellung zeigt sechs einzelne Abbildungen, von denen die linke Abbildung eine Draufsicht auf den Stößel 102 zeigt und die restlichen fünf Abbildungen je eine Queransicht in einer Abfolge des Stößels 102 zeigen, wie dieser in den
Reagenzaufnahmebehälter 104 der Chiplabor- Kartusche 100 einfährt.
Neben den verschiedenen Varianten in der translatorischen Bewegung des Stößels 102 sind auch rotierende Bewegungen sowie Kombinationen aus beiden Bewegungsformen von Vorteil für eine zuverlässige Reagenzfreigabe. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Stößel 102 mit dem Vorsprung 304 an seiner Stirnseite 302 zunächst in den Reagenzaufnahmebehälter 104
eingefahren bis zum Einreißen der Barrierefolie 118 im Bereich des fluidischen Pfads 120. Nach Zurückfahren des Stößels 102 wird dieser um beispielsweise 180° um seine Bewegungsachse rotiert. Dadurch kann der Vorsprung 304 den fluidischen Pfad 120 nicht blockieren und das Flüssigreagenz 116 kann effizient entleert werden.
Durch mehrfache translatorische oder rotierende Bewegungen des Stößels 102 kann das gelagerte Flüssigreagenz 116 zudem vor der eigentlichen
Prozessierung noch einmal gut durchmischt werden. Dies kann insbesondere bei einem Flüssigreagenz 116, wie zum Beispiel einer seifenartigen Lösung, Salzlösung, oder Detergenzie von Vorteil sein, bei denen Feststoffe über die Zeit ausfallen oder sich absetzen können. Hier kann beispielsweise der Stößel 102 zunächst nur teilweise in die integrierte Kavität 108 bzw. auf die flexible Membran
110 drückend eingefahren und anschließend mehrfach vor- und zurückfahren werden. Wird der Stößel 102 abschließend bis zum Boden der Kavität 108 bzw. des Einlegeteils verfahren, wird das gut durchmischte Flüssigreagenz 116 vollständig in die integrierte Kavität 108 freigegeben.
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zur Freigabe von einem Flüssigreagenz unter Verwendung der Chiplabor- Kartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt der Bereitstellung 801 des vorgelagerten Flüssigreagenz wird der Stößel eingesetzt, welcher durch zumindest eine Öffnung in die (Polymer-) Substratschicht des Reagenzaufnahmebehälters durch eine translatorische, rotierende oder eine Kombination aus beiden in die Chiplabor- Kartusche eindringen kann. Hierbei wird die flexible Membran durch den Stößel ausgelenkt, ohne zu reißen. Bei Kontakt mit der Barrierefolie wird durch den Stößel eine Kraft ausgeübt, welche zum Einreißen der Barrierefolie führt. In einem Schritt 803 wird nun der fluidische Pfad für das Flüssigreagenz geöffnet. Durch ein- oder mehrstufiges Verfahren des mechanischen Stößels sowie eine vorteilhafte Konstruktion des Stößels und/ oder der Stirnseite des Stößels wird eine
Vorzugsrichtung des freigegebenen Flüssigreagenz erzeugt und ein Blockieren des fluidischen Pfads durch die flexible Membran verhindert.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Chiplabor- Kartusche (100) für ein mikrofluidisches System zum
Analysieren einer Probe, wobei die Chiplabor- Kartusche (100) folgende Merkmale aufweist: einen Reagenzaufnahmebehälter (104) mit einem Mehrschichtaufbau, wobei in dem Mehrschichtaufbau eine integrierten Kavität (108) und eine flexible Membran (110) angeordnet sind, wobei die flexible Membran (110) zumindest zwei Substratschichten (106) des Mehrschichtaufbaus voneinander trennt; ein Einlegeteil (114), das in der integrierten Kavität (108) einer der Substratschichten (106) angeordnet ist, wobei das Einlegeteil (114) eine Flüssigreagenz (116) enthält und mit einer Barrierefolie (118) versiegelt ist; und einen Stößel (102) zur Freigabe des Flüssigreagenz (116) aus dem Einlegeteil (114), wobei der Stößel (102) gegenüberliegend zu dem Reagenzaufnahmebehälter (104) angeordnet ist, wobei eine Stirnseite (302) des Stößels (102) zumindest einen planaren Teilabschnitt zum Eindrücken der flexiblen Membran (110) aufweist.
2. Chiplabor- Kartusche (100) gemäß Anspruch 1, wobei eine der
Substratschichten (106) des Reagenzaufnahmebehälters (104) über mindestens einen Durchbruch (112) zum Durchtritt des Stößels (102) verfügt.
3. Chiplabor- Kartusche (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei die Stirnseite (302) des Stößels (102) eine kreissegmentförmige Ausnehmung (402) aufweist. Chiplabor- Kartusche (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei die Stirnseite (302) des Stößels (102) eine schräg verlaufende Oberfläche (402) aufweist.
Chiplabor - Kartusche (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei der Stößel (102) an die Stirnseite (302) angrenzend einen Vorsprung (304) aufweist.
Chiplabor - Kartusche (100) gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei die flexible Membran (110) reißfest beim Eindrücken des Stößels (102) ausgeformt ist.
Verfahren (800) zur Freigabe von einer Flüssigreagenz (116) unter Verwendung der Chiplabor- Kartusche (100) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei das Verfahren (800) die folgenden Schritten umfasst:
Bereitstellen (801) des Flüssigreagenz (116), wobei der Stößel (102) auf die flexible Membran (110) gedrückt wird und bis zu einer vorbestimmten Tiefe eindringt, um die Barrierefolie (118) einzureißen; und
Öffnen eines fluidischen Pfads (120), wobei das Flüssigreagenz (116) in die integrierte Kavität (108) einer der Substratschichten (106) verdrängt wird, um das Flüssigreagenz (116) freizugeben.
Verfahren (800) zur Freigabe von einem Flüssigreagenz (116) gemäß Anspruch 7, wobei der Stößel (102) aus dem Reagenzaufnahmebehälter (104) zunächst zurückgefahren und danach erneut in den
Reagenzaufnahmebehälter (104) eingedrückt wird.
Verfahren (800) zur Freigabe von einem Flüssigreagenz (116) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Stößel (102) um seine Bewegungsachse rotiert wird.
Steuergerät, das eingerichtet ist, um Schritte des Verfahrens (800) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (800) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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